某微細粒難選銅礦選礦試驗研究①

胡志凱， 趙志強， 羅思崗， 趙 杰， 湯亦婧， 陸紅羽

（1.礦冶科技集團有限公司，北京 100160； 2.礦物加工科學(xué)與技術(shù)國家重點試驗室，北京 102628）

銅是國家的重要戰(zhàn)略資源，因其具有良好的延展、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，在電氣、建筑工業(yè)、輕工、國防工業(yè)、機械制造等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。 銅硫礦是重要的銅礦資源，是銅資源開發(fā)利用常見的重要礦石。 某銅硫礦含銅0.75%、含硫8.21%，銅礦物主要為黃銅礦，硫礦物主要為黃鐵礦，其次為磁黃鐵礦。 磁黃鐵礦［Fe1－xS］具有單斜、六方、斜方三種同質(zhì)多象變體，不同晶系的磁黃鐵礦磁性和可浮性差異較大［1-4］，部分磁黃鐵礦具有與黃銅礦相似的可浮性，在浮選過程中容易混入銅精礦，嚴重影響銅精礦品質(zhì)，磁黃鐵礦［Fe1－xS］化學(xué)式中x值在0 ～0.233 之間，當(dāng)x接近于0.233 時為單斜晶體結(jié)構(gòu)，隨著x值降低，晶胞中空位減少，結(jié)構(gòu)對稱性上升，磁黃鐵礦從鐵磁性降至反鐵磁性，即從強磁性向無磁性過渡［4］。 黃銅礦嵌布粒度不均，部分黃銅礦嵌布粒度較細，容易損失于尾礦中。 探索科學(xué)的藥劑制度及合理的流程結(jié)構(gòu)對提高此類難選銅礦資源利用率具有重要意義。

1 原礦性質(zhì)

某銅硫礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。 將原礦振磨至－0.074 mm 粒級占100%后進行物相分析，結(jié)果見表2，礦石礦物組成見表3。 從表1 ～2 可以看出，礦石中主要有價金屬元素為銅，銅主要以原生硫化銅形式存在。 從表3 可以看出，礦石中銅礦物絕大部分為黃銅礦，少量輝銅礦，微量黑銅礦；硫大部分以黃鐵礦形式存在，少量以磁黃鐵礦和黃銅礦形式存在。 其他金屬礦物主要為菱鐵礦和褐鐵礦，微量磁鐵礦、赤鐵礦等。 非金屬礦物主要為輝石和石英，其次為方解石和綠泥石，少量鈣長石、陽起石、白云母和白云石。 原礦含3.34%的磁黃鐵礦，主要為單斜晶系，具有強磁性以及與黃銅礦類似的可浮性，是影響銅精礦品質(zhì)的重要因素。

表1 礦石化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分數(shù)） %

表2 礦石銅化學(xué)物相分析結(jié)果

表3 礦石礦物組成及相對含量（質(zhì)量分數(shù)） %

采用線段法測定了礦石中黃銅礦的嵌布粒度，結(jié)果見表4。 由表4 可知，黃銅礦嵌布粒度細，＋0.074 mm 粒級含量僅27.02%，－0.020 mm 粒級含量為23.18%。

表4 黃銅礦嵌布粒度測定結(jié)果

對不同磨礦細度條件下黃銅礦的解離度進行了測量統(tǒng)計，結(jié)果見表5。 由表5 可知，在磨礦細度－0.074 mm粒級占80%條件下，黃銅礦單體解離度僅46.53%。 因此，提高黃銅礦品位和回收率難度較大，有必要增加粗精礦再磨作業(yè)。

表5 不同磨礦細度下黃銅礦的解離特征

2 試驗流程的確定

單斜晶系磁黃鐵礦可浮性與黃銅礦相似，容易混入銅精礦，影響銅精礦品質(zhì)。 可考慮采用磁選工藝優(yōu)先脫除磁黃鐵礦，以降低其對精礦品質(zhì)的影響。 原礦磨礦后，有部分黃銅礦已經(jīng)單體解離，根據(jù)“能收早收”的選礦原則，可采用快速浮選，盡早回收已解離的銅礦物，有利于減少再磨礦物量、降低能耗、防止過磨、提升選礦指標。 針對快速浮選的尾礦，強化對銅連生體的回收，并通過再磨作業(yè)，提高黃銅礦解離度，實現(xiàn)對黃銅礦連生體的回收，保證黃銅礦的回收率［5-9］。 綜上，確定采用磁選-銅快速浮選-快速浮選尾礦強化選銅-銅粗精礦再磨精選的聯(lián)合流程，原則流程見圖1。

圖1 原則流程

3 試驗流藥劑及設(shè)備

試驗所用藥劑CaO 為分析純試劑；乙基黃藥、丁基黃藥、Z200 及酯105 均為工業(yè)品試劑；BK916 和BK204均為礦冶科技集團有限公司生產(chǎn)的工業(yè)級特效藥劑，BK916 為選擇性銅捕收劑，BK204 為起泡劑。 試驗所用主要設(shè)備有XMQ-Φ240×90 錐形球磨機、XCGS 型磁選管、XFDⅢ實驗室用單槽浮選機、雷磁PHB-4 pH 計、鼓風(fēng)干燥箱DHG-9620（A）、水循環(huán)真空泵（2BV2061）等。

4 試驗結(jié)果及討論

4.1 磁選試驗

原礦磨至－0.074 mm 粒級占80%后，采用XCGS型磁選管進行磁選試驗，研究磁場強度對磁黃鐵礦脫除的影響，結(jié)果見圖2。 結(jié)果表明，隨著磁場強度提升，磁精礦產(chǎn)率逐漸升高，當(dāng)磁場強度達到198.94 kA／m后，磁精礦產(chǎn)率增加緩慢。 確定適宜的磁場強度為198.94 kA／m。

圖2 磁場強度試驗結(jié)果

4.2 浮選試驗

4.2.1 捕收劑種類試驗

以磁選尾礦作為給礦，開展捕收劑種類試驗，捕收劑用量40 g／t，起泡劑BK204 用量8 g／t，浮選時間4 min，結(jié)果見圖3。 結(jié)果表明，BK916 具有較強的捕收力。 選擇BK916 為銅捕收劑。

圖3 捕收劑種類試驗結(jié)果

4.2.2 快速浮選捕收劑用量試驗

磨礦細度－0.074 mm 粒級占80%條件下，黃銅礦單體解離度為46.53%，根據(jù)“能收早收”的選礦原則，采用快速浮選工藝，盡快回收已經(jīng)單體解離的黃銅礦。 磨礦過程中加入3 000 g／t 石灰作為pH 值調(diào)整劑，磁選尾礦作為給礦，快速浮選粗選以BK916 作為捕收劑，8 g／t BK204 作為起泡劑，浮選時間2 min，快速浮選粗精礦進行2 min 空白精選得到快速浮選銅精礦，捕收劑BK916用量試驗結(jié)果見圖4。 結(jié)果表明，隨著BK916 用量增加，銅回收率幾乎成直線增長，BK916 用量超過8 g／t后，銅精礦品位降低較多。 確定快速浮選BK916 用量8 g／t 為宜。

圖4 快速浮選BK916 用量試驗結(jié)果

4.2.3 再磨細度試驗

快速浮選回收了大部分單體解離的黃銅礦，快速浮選尾礦通過兩次粗選強化回收未解離的部分黃銅礦，以提高銅回收率。 將磁選尾礦作為給礦，兩次粗選精礦與快速浮選精選中礦合并進行再磨，以增加黃銅礦的單體解離度，再磨細度試驗流程見圖5，結(jié)果見圖6。 結(jié)果表明，隨著再磨細度提高，銅精礦品位逐漸提高，銅精礦回收率逐漸降低。 當(dāng)再磨細度達到－0.020 mm 粒級占75%后，銅精礦品位增加緩慢，而回收率降低較多。 綜合考慮，再磨細度確定為－0.020 mm 粒級占75%。

圖5 再磨細度試驗流程

圖6 再磨細度試驗結(jié)果

4.3 閉路試驗

以條件試驗為基礎(chǔ)，結(jié)合開路試驗結(jié)果進行了磁選-銅快速浮選-快速浮選尾礦強化選銅-銅粗精礦再磨精選閉路試驗，試驗流程見圖7，結(jié)果見表6。 閉路試驗獲得了銅品位23.57%、銅回收率83.23%的銅精礦。

圖7 閉路試驗流程

表6 閉路試驗結(jié)果

5 結(jié) 論

1） 礦石中主要有價金屬元素為銅，銅礦物絕大部分為黃銅礦。 硫大部分以黃鐵礦形式存在，少量以磁黃鐵礦和黃銅礦形式存在。 磁黃鐵礦主要以單斜晶系結(jié)構(gòu)存在，可浮性與黃銅礦相似，具有強磁性。 黃銅礦嵌布粒度細，＋0.074 mm 粒級含量27.02%，－0.020 mm 粒級含量23.18%。

2） 可通過磁選工藝脫除礦石中的磁黃鐵礦，降低其對銅精礦品質(zhì)的影響；通過快速浮選回收大部分單體解離的黃銅礦，防止過磨；快速浮選尾礦通過兩次粗選強化對黃銅礦連生體的回收，兩次粗選精礦與快速浮選精選中礦合并進行再磨作業(yè)，提高黃銅礦單體解離度，以保證銅的回收率。

3） 通過磁選-銅快速浮選-快速浮選尾礦強化選銅-銅粗精礦再磨精選閉路試驗，獲得了銅品位23.57%、銅回收率83.23%的銅精礦。