高砷硫化铜矿降砷试验研究

2012-01-26李伟

中国矿业 2012年2期

李伟

(云南锡业集团控股有限责任公司研究设计院，云南个旧 661000 )

铜砷分离是铜选矿领域的一大难题，国内外对铜砷分离已进行过很多研究，其分选的浮选药剂主要类型有：①高选择性捕收剂；②石灰组合型抑制剂；③氧化剂型抑制剂； ④硫氧化合物类抑制剂；⑤有机抑制剂；⑥其他。

本文研究的是云锡集团控股公司采选分公司塘子凹高砷锡铜硫化矿，为新开拓矿体。原矿含铜0.94%、锡1.22%、硫24.56%、砷2.80%、铁37.53%，硫化物含量较高，占原矿产率近70%，属于高砷高铁多金属共生硫化矿。试验详细分析了矿石性质，针对矿石性质，采用抑砷浮铜的优先浮选工艺，选用抑制作用较强的组合抑砷药剂，及选择性较好的铜矿物捕收剂，实现了铜与硫砷分离，获得的小型浮选试验闭路结果为：铜精矿产率3.70%，品位21.10%，回收率83.95%，含砷0.838%。放大样试验结果为：铜精矿产率3.72%，品位20.88%，回收率82.63%，含砷0.86%。

1 试样性质

试样由采选分公司采集提供。经矿石工艺矿物学研究表明：矿石由三十余种矿物组成，金属矿物主要为磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂，分别占矿物总量的48.63%、8.51%、5.83%，累计占矿物总量的62.97%；其次为黄铜矿、锡石、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、磁赤铁矿、磁铁矿、黝铜矿、砷黝铜矿、黝锡矿、白钨矿、辉铋矿、自然铋等矿物。

铜矿物主要为黄铜矿，其次是黝铜矿、砷黝铜矿，少量孔雀石。一部分粗粒黄铜矿包裹电气石、萤石、石英、黝锡矿、黄铁矿等矿物；另一部分黄铜矿呈细粒状、微细粒状以及显微细粒状形式嵌布于毒砂、磁黄铁矿、黄铁矿、石英、萤石等矿物内。

砷矿物主要为毒砂，其次是砷黝铜矿。毒砂主要与磁黄铁矿、黄铜矿、黄铁矿、泡铋矿、辉铋矿、自然铋、电气石、萤石共生关系较为紧密，其结合形式主要以毗连镶嵌以及包裹镶嵌。

铁矿物主要为磁黄铁矿,占铁金属率77.76%；其次为黄铁矿，占铁金属率12.22%。磁黄铁矿有一部分可浮性较好，另一部分较难浮。

脉石矿物主要以石英、长石、萤石为主，其分别占矿物量的10.35%、6.40%、4.71%，累计占矿物总量的21.46%，其次为绿泥石、云母、伊利石，累计占矿物总量的6.36%。

该矿石最大的特点是：金属矿物量大，有用矿物成分多，可浮性差异大。矿石中有价元素铜、锡、铁、硫、砷等，粗粒包裹其他矿物，细粒、微细粒镶嵌于其他矿物中。

试样多元素分析，及铜、砷、铁物相分析，见表1、表2、表3、表4。

表1 多元素分析

表2 铜相分析

表3 砷相分析

表4 铁相分析

2 试验方案确定

当前，云锡公司处理该类硫化矿的生产工艺流程，是以回收锡石为主，综合回收铜等其他有用矿物。将硫化物全部浮出，然后分离，产铜、硫等精矿，浮选尾矿重选产锡精矿、富中矿等，浮选作业即采用混合浮选-铜与硫砷分离的选别工艺。混合浮选试验表明：一是占原矿产率45%左右的硫化物较易浮出，进入铜硫分离作业，但另外20%左右的硫化物较难浮出。这部分硫化物，若进入重选作业，必将影响锡石回收；若全部浮起，必须加入大量活化剂、捕收剂，将增加铜与砷硫矿物分离的难度。二是一部分毒砂的可浮性与黄铜矿等铜矿物相当，经捕收剂作用，可浮性更好，难以抑制。三是经粗精矿再磨后，提高了一部份已单体解离的毒砂等砷矿物的细度，增加了对其抑制的难度。四是进入粗精矿再磨作业产率大，增加了再磨作业、铜精选作业成本。五是经粗精矿再磨后，铜等金属活化离子增加，使毒砂等砷矿物受到一定活化，使得铜精矿降砷目的难以达到。

研究表明，黄铜矿在中性及弱碱性介质中，能较长时间保持其天然可浮性，只有在pH>10碱性介质中，由于表面结构受OH-侵蚀，形成氢氧化铁薄膜，其天然可浮性下降。毒砂在中强碱的水-气介质中容易氧化，表面生成类似臭葱石[Fe(AsO4)·2H2O]结构的亲水膜，尤其在氧化剂存在时，将会强烈促进这一砷酸盐的形成。此亲水膜能阻碍毒砂表面与捕收剂的作用，从而大大降低了毒砂的可浮性。试验表明，pH 9.5时毒砂就基本不可浮，pH>11时则完全不浮。

因此，试验采用抑砷浮铜的优先浮选工艺，选用对铜矿物没有抑制作用，或抑制作用较小，而对砷矿物抑制作用较强的抑制剂，加入一段磨矿机中，一是增加抑制剂与砷矿物的作用时间；二是使新解离的砷矿物迅速受到抑制；三是消除一部分铜等金属活化离子对砷矿物的活化；四是加入的抑制剂，可控制磨矿机中的矿浆pH值达到10，首先使砷矿物得到抑制，然后选用选择性较好的铜矿物捕收剂浮选，使进入铜精选作业的砷含量降低，从而达到降砷的目的。

3 试验研究

本次所研究矿石，含砷矿物主要是毒砂，其次是砷黝铜矿等，试验主要针对毒砂开展降砷工作。小型试验每套样重500g，采用单槽浮选机XFD-1 L作为粗选，XFD-0.5 L作为精选。

3.1 磨矿粒度试验

分别进行了磨矿粒度-0.074mm占52.87%、63.88%、72.30%、81.23%的浮选试验。结果表明：随着磨矿细度增加，精矿铜品位及回收率都增加，但细度越细，增加幅度越来越小。综合考虑锡石的回收，确定磨矿细度为-0.074mm占63.88%。

3.2 抑制剂试验

石灰是常用的抑制黄铁矿、磁黄铁矿、硫砷铁矿(毒砂)等硫化铁矿的抑制剂。该矿石由于含硫高，为24.56%，用药量大，以石灰为主的抑制剂，会使摇床等设备结垢，严重影响锡石重选回收。因此，试验选用以漂白粉为主的组合抑制剂，选取①漂白粉+亚硫酸钠，②漂白粉+硫代硫酸钠，③漂白粉+氯化钙，④漂白粉+硫代硫酸钠+腐植酸钠，⑤漂白粉+硫代硫酸钠+糊精，⑥漂白粉+硫代硫酸钠+烤胶，⑦亚硫酸钠+硫酸锌，⑧硫代硫酸钠+硫酸锌等组合药剂，对毒砂等砷矿物进行抑制试验。对比试验结果表明：②、③、④、⑤、⑥五组药剂，对砷矿物有强烈的抑制作用，同时对铜矿物也有抑制作用；⑦、⑧两组药剂，对砷矿物抑制较弱；①组药剂，能对砷矿物有较好抑制效果，同时亚硫酸钠对黄铜矿不但不抑制，而且还有活化作用。因此，确定漂白粉+亚硫酸钠组合药剂，直接加入一段磨矿机中，作为砷矿物抑制剂。随即开展了用量试验，捕收剂采用现生产使用药剂KM-109，粗选用量140g/t，扫选70g/t。漂白粉用量试验结果见表5，亚硫酸钠用量试验结果见表6，流程见图1。

表5 漂白粉用量试验

注：开展漂白粉用量试验时，亚硫酸钠用量为1600g/t。

表6 亚硫酸钠用量试验

注：开展亚硫酸钠用量试验时，漂白粉用量为4000g/t。

由表5、表6可知，随着抑制剂用量增加，粗扫选精矿合计含砷品位降低，尾矿中含砷金属率增加，最高可达97.29%。综合考虑，确定漂白粉用量4000g/t，亚硫酸钠用量1600g/t。

3.3 捕收剂试验

浮选黄铜矿最常用的是黄药、黑药，硫氮类及硫氨酯对选别含铜硫铁矿时，更具选择性。为了保证铜矿物浮选指标，并尽量降低铜粗精矿中的砷含量，捕收剂的选择，兼顾了选择性与捕收能力。试验选取①乙黄药+Z-200，②乙黄药+乙硫氮，③乙黄药+丁黄药，④单用KM-109，⑤单用Z-200，⑥单用乙黄药等药剂组合进行了试验，对比试验结果表明：②、③、④三组药剂捕收力强，铜回收率高，但选择性差，泡沫产品中含砷高；⑤、⑥两组药剂选择性较好，但铜回收率较低；①组药剂，铜回收率较高，且泡沫产品含砷较低，说明捕收力及选择性均较好，因此，确定乙黄药+Z-200组合药剂作为铜矿物捕收剂，并开展了用量试验，抑制剂用量漂白粉4000g/t，亚硫酸钠1600g/t。结果见表7，流程见图1。