广西某半氧化铜矿石预脱碳加温硫化浮选试验

胡明振 吴伯增 陈锦全 卜显忠

(1.广西华锡集团股份有限公司;2.西安建筑科技大学材料与矿资学院)

随着我国矿产资源开发力度不断加大，选矿处理的富矿石和易选矿石越来越少，贫细杂难选矿石越来越多［1］。广西某铜矿石属于半氧化矿石，并含有一定量的碳质。选矿厂采用直接常温浮选工艺处理该矿石，但由于部分铜矿物因表面氧化蚀变而影响捕收剂的作用效果、次生铜离子进入矿浆活化其他硫化矿物、含碳矿物吸附大量药剂干扰浮选过程，导致铜精矿品位只有18%左右且回收率不到60%。本研究对该矿石进行预先脱碳加温硫化浮选试验，获得了较好的试验指标，为现场工艺流程改造提供了依据。

1 矿石性质

矿石中含铜矿物主要为黄铜矿、铜蓝、辉铜矿、孔雀石，有极少量的斑铜矿;脉石矿物主要为白云石、石英，其次为云母、长石，还含有约1%的碳质。原矿化学多元素分析和矿物定量分析结果见表1、表2。

表1 原矿化学多元素分析结果 %

对原矿进行铜物相分析，结果如表3所示。可见，矿石中的铜有27.12%被氧化。

岩矿鉴定表明，主要含铜矿物在矿石中多呈他形粒状集合体嵌布在白云石粒间，有的呈不规则状、孤岛状被白云石交代，粒度多集中在0.05～0.15 mm。

表2 原矿矿物含量 %

表3 原矿铜物相分析结果 %

2 条件试验

2.1 磨矿细度试验

按图1流程进行磨矿细度试验，试验结果见图2。

图1 磨矿细度试验流程

图2 磨矿细度试验结果

由图2可知:磨矿细度过粗时，粗精矿的Cu品位和回收率均较低，这是因为一方面上浮的铜矿物较多以连生体形式存在，另一方面部分铜矿物被脉石矿物包裹而未能上浮;磨矿细度在－0.074 mm占65%～81%之间时，粗精矿的Cu品位和回收率均较高且变化不大，说明铜矿物在磨矿细度为－0.074 mm占65%时已经解离比较完全;当磨矿细度为－0.074 mm占90%时，粗精矿的Cu品位和回收率都明显下降，说明发生了过粉碎现象，恶化了浮选环境。根据试验结果，选择磨矿细度为－0.074 mm占65%。对该细度下的磨矿产品进行解离度测定，铜矿物单体含量达到 80.72%，连生体含量仅为19.28%，说明选择该磨矿细度是比较合适的。

2.2 预脱碳后选铜与直接选铜对比

矿石中含1%左右的碳质，会吸附大量药剂，影响浮选效果［2］，因此有必要进行预脱碳处理。将矿石磨至－0.074 mm占65%，按图1流程和药剂条件进行预脱炭后选铜，并与相同药剂条件下的不脱碳直接选铜进行对比，以验证预脱碳的效果，试验结果见表4。

表4 脱碳与不脱碳选铜效果对比 %

由表4可知，经过预脱碳处理，粗精矿铜品位可提高1.73个百分点，铜回收率可提高3.23个百分点，说明预脱碳的效果是显著的。

2.3 加温硫化条件试验

加温硫化是选别氧化铜矿石的有效方法。试验矿石铜的氧化率超过27%，因此采用硫化钠作为硫化剂［3］对其进行加温硫化来改善选铜指标，并考察了硫化钠用量、硫化温度和矿浆pH对加温硫化效果的影响。

2.3.1 硫化钠用量试验

将矿石磨至－0.074 mm占65%，在硫化温度及其他药剂条件不变的情况下按图1流程进行硫化钠用量试验，结果见图3。

图3 硫化钠用量试验结果

由图3可知:硫化钠用量由0提高到3 000 g/t时，由于硫化作用降低了含铜矿物表面的价键极性，有利于捕收剂的吸附［4］，因而粗精矿的铜品位和回收率均呈上升趋势;硫化钠用量超过3 000 g/t后，粗精矿铜品位变化不大，但矿浆中大量的HS－反而对铜矿物产生了抑制作用［5］，导致铜回收率明显下降。因此，确定硫化钠用量为3 000 g/t。

2.3.2 硫化温度试验

在硫化过程中进行加温能够改变矿物晶体表面和体相载流子的能级、浓度及比率，有利于药剂的分散溶解和药剂在矿粒表面的吸附［6］，从而提高硫化效果。

将矿石磨至－0.074 mm占65%，按图1流程和药剂条件进行硫化温度试验，结果见图4。

图4 硫化温度试验结果

由图4可知，粗精矿的铜品位和回收率先是随着硫化温度的提高而不断上升，然后在硫化温度达到60℃时趋于稳定。因此选择硫化温度为60℃。

2.3.3 矿浆pH试验

硫化钠在水溶液中会发生以下反应［7-8］:

当pH过低时，将造成矿浆中H2S电离不充分，从而影响硫化效果;反之，若pH过高，会产生过量的OH－和HS－或S2－，它们吸附在铜矿物表面，也会影响铜的回收［9］。可见，矿浆pH是硫化效果的重要影响因素。

将矿石磨至－0.074 mm占65%，在硫化温度及其他药剂条件不变的情况下按图1流程进行矿浆pH(碳酸钠用量)试验，结果见图5。

图5 矿浆pH试验结果

由图5可知，当pH=9时，粗精矿的铜品位达最高值，铜回收率达次高值且与最高值相差很小。因此选择矿浆pH为9，此时相应的碳酸钠用量为4 000 g/t。

2.4 抑制剂的选择

将矿石磨至－0.074 mm占65%，分别以腐植酸钠(代号A)、羧甲基纤维素(代号B)、六偏磷酸钠(代号C)、水玻璃(代号D)为抑制剂(用量均为200 g/t)，在硫化温度及其他药剂条件不变的情况下按图1流程进行抑制剂对比试验，结果见图6。

图6 抑制剂种类试验结果

由图6可知，以200 g/t腐植酸钠为抑制剂时，可获得较高的粗精矿铜回收率，而以200 g/t六偏磷酸钠为抑制剂时，可获得较高的粗精矿铜品位。鉴于粗精矿应保证足够的铜回收率，选择采用200 g/t腐植酸钠作为抑制剂。

2.5 捕收剂的选择

将矿石磨至－0.074 mm占65%，分别以丁黄药、兼具起泡性能的DY、丁黄药+DY为捕收剂，在硫化温度其他药剂条件不变的情况下按图1流程进行捕收剂对比试验，结果见表5。

表5 捕收剂选择试验结果

由表5可知，以单一丁黄药为捕收剂时，可获得较高的粗精矿铜品位，而以丁黄药+DY为捕收剂时，可获得较高的粗精矿铜回收率。鉴于粗精矿应保证足够的铜回收率，选择采用丁黄药+DY作为捕收剂，其用量为粗选时50+50 g/t、扫选1和扫选2时5+5 g/t。

3 闭路试验

在上述条件试验的基础上进行了闭路试验。试验流程如图7所示，试验结果见表6，所得铜精矿的化学多元素分析结果见表7。

图7 闭路试验流程

表6 闭路试验结果 %

表7 铜精矿化学多元素分析结果 %

由表6、表7可知:所获铜精矿的铜品位和回收率分别达到了20.57%和62.75%，比现场生产指标分别提高了约2个百分点和近3个百分点，体现了较好的选别效果。精矿中Ag的含量比较高，后续研究中可以考虑综合回收。

4 结论

广西某铜矿石铜氧化率在27%以上，且含1%左右的碳质，属难选半氧化铜矿石。以硫化钠为硫化剂、丁黄药+DY组合为捕收剂，在60℃下对该矿石进行预脱碳加温硫化浮选试验，可获得Cu品位为20.57%、Cu回收率为62.75%的铜精矿，与现场采用的直接常温浮选工艺相比，选别指标得到了显著提高。

［1］ Bruckard W J，Sparrow G J，Woodcock JT.A review of the effects of the grinding environment on the flotation of copper sulphides［J］.Int JMiner Process，2011，100(1):1-13.

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［8］ 张建文.低品位氧化铜矿的浮选及浸出研究［D］.长沙:中南大学，2007.

［9］ 李晓波，熊晨曦，徐 林.某难选硫化铜矿浮选新工艺研究［J］.矿冶工程，2007，27(1):32-35.