用高效捕收剂PZO实现铜金硫多金属矿浮选分离的研究

汪 泰，胡 真，李汉文，王成行，宋宝旭

广东省工业技术研究院（广州有色金属研究院），广东 广州 510650

铜广泛应用于电气、国防、计算机、机械制造等行业，其消费量仅次于钢铁和铝［1］.我国是一个铜消费大国，据统计，2012年我国精炼铜消耗量为785万吨，但是精炼铜产量却只有500万吨，并且65%的铜矿石依赖进口，对外依存度逐年增加［2］，供需矛盾十分突出.目前，我国多数铜选厂仍采用“高碱石灰工艺”，尤其是矿石中存在大量的黄铁矿和“易浮”的磁黄铁铁矿时，铜硫分离中石灰用量高达5000～15000g／t［3］（pH＞11），即通过高碱石灰调浆抑制硫铁矿.由于该工艺注重“强压强拉”，容易造成精矿泡沫发粘，铜的回收率低，尤其对金、银等回收十分不利.有研究表明，自然金在pH9～10的弱碱性环境中［4］，可浮性最佳.因此，研究低碱环境下的铜硫分离显得尤为重要.

近年来，科研工作者致力研究开发新型的高效硫化铜矿捕收剂，与此同时，捕收剂合理搭配、组合使用，也成为捕收剂研究方向之一［5］.李崇德等人［6］研究的新型捕收剂PAC，属于硫氨脂类药剂，对黄铜矿具有明显的选择捕收性.刘广义等人［7］研究发现，乙氧基羰基硫逐氨基甲酸酯（ECTC）是铜硫分离的良好捕收剂.李崇德［8］针对永平铜矿，采用对铜有选择性捕收的丁铵黑药与乙基黄药、丁基黄药混用，工业试验获得成功.钟宏等人［9］研发的T－2K新型油性捕收剂，与少量丁基黄药组合使用对铜的选别具有较大的优越性，与单一使用黄药相比，指标得到明显提高.

广州有色金属研究院研制的捕收剂PZO是一种对硫化铜矿以及金、银、铂、钯等贵金属选择性高，兼具一定起泡性的酯类捕收剂.由于其良好的选择性能，在金宝山低品位铂钯矿、卡房铜钼铋钨多金属矿等矿石的浮选分离过程中得到应用，并取得了良好指标.本研究以西南某铜金硫多金属矿为研究对象，着重对PZO在铜硫分离过程中的捕收性、选择性、起泡性进行了研究，探讨其在低碱环境中实现铜金硫多金属矿分离的可能性.

1 矿石性质

1.1 原矿多元素化学分析

试样取自我国西南某铜金硫多金属硫化矿，化学多元素分析结果列于表1.由表1可知，该矿石中主要金属元素为铜和金，其次为硫和银.

表1 原矿化学多元素分析Table 1 Analysis of chemical composition in ore

1.2 铜物相分析

铜物相分析结果列于表2，由表2可知，铜矿物主要是以硫化铜的形式存在，占总铜的97.73%.

表2 铜的物相分析Table 2 Phase analysis of copper

1.3 矿物组成测定

采用广州有色金属研究院的矿物自动检测系统MLA对试样的矿物组成进行查定，分析列于表3.由表3可知，黄铜矿的矿物量为4.04%，是主要的铜矿物；硫铁矿主要以黄铁矿形式存在，另有部分磁黄铁矿和白铁矿；此外，硫化矿物中还有少量毒砂、砷黝铜矿和方铅矿.铁矿物主要为磁铁矿和菱铁矿.脉石矿物主要为石英、云母和黑云母等.

表3 原矿矿物组成分析Table 3 Mineral composition of ore

1.4 主要矿物的赋存及嵌布状态

矿石中的铜矿物主要以黄铜矿形式存在，黄铜矿的嵌布粒度细，主要为0.010～0.20mm.硫铁矿主要为黄铁矿，另外有一部分可浮性较好的磁黄铁矿.金主要以自然金存在，占总金的50.08%，自然金的嵌布粒度极微细，－0.020mm占71.84%；此外，以自然金的微细包裹体赋存于黄铜矿中的金占8.09%，包裹于硫铁矿中的金占29.77%，磁铁矿中的金占8.34%，其它矿物中金占3.72%.因此，铜精矿中金的理论回收率为58%左右.

2 试验结果与分析

根据矿石性质，采用“铜硫混浮－铜硫分离”的工艺流程回收矿石中的铜、金、硫，为保证金能富集在铜矿物中，并实现铜、金、硫的高效分离，低碱环境和高选择性捕收剂是关键因素.试验原则流程如图1所示.

图1 原则流程图Fig.1 Flow sheet of the main process

2.1 捕收剂组合使用对比试验

PZO是一种对硫化铜以及金、银、铂、钯等贵金属选择性高的捕收剂，并兼具一定的起泡性.为提高“铜硫混浮”的粗选浮选指标，进行了捕收剂＋PZO组合捕收剂试验，并与捕收剂＋2号油进行对比.试验中捕收剂乙基黄药、丁基黄药、Y－89黄药及丁铵黑药的用量均为80g／t，PZO和2号油的用量均为40g／t，试验流程为一粗一扫，试验结果列于表4.

表4 粗选捕收剂种类试验Table 4 Results of kind of collectors with roughing

由表4可知，采用单一捕收剂（捕收剂＋2号油）获得的铜精矿的铜回收率、尤其是金的回收率明显低于组合捕收剂（捕收剂＋PZO）.这表明捕收剂PZO不仅起到了起泡剂的作用，同时也能实现对贵金属的高效回收.此外，从组合捕收剂种类对比可知，采用乙基黄药＋PZO获得的铜精矿的铜、金品位最高，但回收率低，说明该组合药剂的对铜、金的选择性好，但是捕收能力相对较差；丁铵黑药＋PZO组合也具有良好的选择性，但是对铜、金的捕收效果仍不如Y－89黄药＋PZO和丁基黄药＋PZO组合；用丁基黄药＋PZO组合获得的铜、金品位略低于Y－89黄药＋PZO，但是其回收率最高.由此可得出，采用丁基黄药与PZO组合，能实现对铜和金的高效回收.因此，采用丁基黄药＋PZO为“铜硫混浮”的粗选捕收剂.

2.2 PZO起泡性能对比试验

为考察PZO的起泡性，在“铜硫混浮”中进行了PZO与其它起泡剂的对比试验.试验中分别选择2号油、MIBC和PZO作起泡剂，用量均为40g／t，丁基黄药作捕收剂，用量为80g／t，试验流程为一粗一扫，试验结果列于表5.从表5可知，用PZO作起泡剂时，铜精矿回收率比用2号油和MIBC高出1～2个百分点.这表明PZO能加固捕收剂在目的矿物表面的吸附，形成稳定的泡沫层，具有良好的起泡效果.

表5 起泡剂对比试验结果Table 5 Comparison of foaming agent

2.3 PZO选择性对比试验

捕收剂的选择性高是铜硫浮选分离的关键因素之一.实践发现，PZO对黄铜矿具有良好的捕收性能，而对于黄铁矿的捕收性能相对较弱.为此，在“铜硫分离”作业中进行了捕收剂选择性对比试验.铜硫分离试验中分别选用丁基黄药、丁铵黑药、Z200和PZO作为铜硫分离的捕收剂，捕收剂用量为30g／t·给矿，试验流程为一粗一精，试验结果列于表6.

表6 捕收剂选择性对比试验结果Table 6 Comparison of collectors

由表6可知，丁基黄药和丁铵黑药对黄铜矿的捕收能力较强，获得铜、金回收率较高，但是精矿品位明显不如PZO和Z200，表明PZO与Z200对硫化铜矿的选择性明显高于丁基黄药和丁铵黑药，尤其是PZO对金矿物的捕收选择效果更为明显.因此，选择PZO作为铜硫分离的捕收剂.

2.4 铜硫分离石灰用量试验

金、银等贵金属在高碱环境中容易受到抑制，从而导致回收率较低.基于PZO对贵金属的高选择性，如果能实现低碱度下铜硫分离，对于提高贵金属的回收率将十分有益.为此，对“铜硫分离”作业的石灰用量进行了试验，试验流程为一粗一精，试验结果列于表7.

图7 铜硫分离中石灰用量试验结果Table 7 Experimental results of CaO dosage with Cu－S separation

由表7可知，丁基黄药无论与2号油组合还是与PZO组合，随着石灰用量增加（矿浆pH增加），铜、金回收率下降得十分明显，表明高碱环境中容易对金产生强烈的抑制作用.此外，丁基黄药＋2号组合要获得与丁基黄药＋PZO组合相同的浮选效果，石灰用量明显要加大.值得注意的是，丁基黄药与PZO组合使用，当石灰用量为3000g／t·给矿时（pH＝9.8），获得的铜精矿铜、金品位分别为22.90%和 21.07g／t，回 收 率 分 别 为 89.47% 和64.00%，与传统工艺相比，石灰用量明显降低，在较低pH环境下实现了铜、金的有效回收.

2.5 铜硫分离闭路试验

为了进一步验证PZO在铜硫分离过程中的高选择性，以及考查该药剂的稳定性和可靠性，进行了实验室浮选小型闭路试验.试验流程如图2所示，试验结果见表8.

由表8可知，在“铜硫混浮－铜硫分离”的浮选工艺中，采用丁基黄药＋PZO作捕收剂，浮选介质pH＝9.8，可获得铜精矿铜品位23.02%、回收率92.65%，金品位20.32g／t、回收率50.88%的试验指标.小型闭路试验结果表明，在低碱条件下PZO能够使铜－硫有效分离，并可保证金的有效回收.同时，也证明了PZO在铜硫分离中的高选择性，以及该药剂的稳定性和可靠性.

表8 闭路试验结果Table 8 Experimental results of closed circuit

图2 闭路试验流程Fig.2 Flow sheet of closed circuit

3 结 论

（1）PZO具有良好的起泡性能，效果优于2号油和MIBC；PZO对硫化铜矿和自然金具有良好的选择性，选别效果优于丁铵黑药和丁基黄药.在铜硫分离时，采用组合药剂丁基黄药＋PZO作捕收剂，在pH＝9.8低碱环境下，就可以实现铜硫有效分离，也为自然金、银等贵金属的回收创造了有利条件.

（2）在铜硫分离中PZO具有良好的高选择性、稳定性和可靠性.在原矿铜品位1.23%、金品位1.98g／t、银品位26.15g／t、硫品位12.68%时，采用组合药剂丁基黄药＋PZO，将石灰用量从丁基黄药＋2号油组合时的6000g／t（pH＝11.2）降至3000g／t（pH＝9.8），可获得铜品位23.02%、回收率92.65%，金品位20.32g／t、回收率50.88%，银品位267.35g／t、回收率56.50%的铜精矿，以及品位41.52%硫精矿的良好指标.

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［7］刘广义，钟宏，戴塔根.乙氧羰基硫代氨基甲酸酯弱碱性条件下优先选铜［J］.中国有色金属学报，2006（6）：43－47.

［8］李崇德.永平铜矿Ⅶ矿带高氧化率混合矿的浮选实践［J］.有色金属：选矿部分，1998（4）：8－10.

［9］钟宏，刘广义，王晖.新型捕收剂T－2K在铜矿山中的应用［J］.有色金属：选矿部分，2005（1）：41－43.