某铜矿选铜尾矿锌硫回收研究及生产实践

2018-07-04李贺王福奎周强伟税德全周玉海

四川有色金属 2018年2期

李贺，王福奎，周强伟，税德全，周玉海

（四川里伍铜业股份有限公司，四川甘孜626201）

四川某铜矿是一座开采25年的老矿山，随着矿山开采的进一步深入，该铜矿下部矿体中的锌、硫含量逐渐提高，锌元素的回收受到公司的高度重视，国内多家研究机构对该下部矿石回收锌元素进行了研究，其中两家单位到现场做了工业调试试验，效果不理想。该铜矿下部矿体中主要金属矿物为磁黄铁矿、黄铜矿、含铁闪锌矿，该矿石特性为高硫、高铜、低锌，且铜、锌、硫矿物之间嵌布关系复杂，粒度分布不均，从而给铜、锌、硫的分离造成较大困难。由于不能有效地回收锌矿物，导致硫精矿中的锌含量超标，不能获得合格的硫精矿，磁黄铁矿的回收只能暂停。选厂现有选铜浮选流程采用一次粗选两次扫两次精选的浮选流程，本次研究是在不影响选铜流程的前提下进行锌、硫的综合回收。

1 矿石性质

1.1 选铜尾矿化学分析

表1 选铜尾矿多元素分析结果 /%Tab.1 results of multi-element analysis of copper tailings/%

表2 锌物相分析结果 /%Tab.2 analysis results of Zinc phase /%

1.2 主要矿物特征

该闪锌矿为含铁闪锌矿，呈他形粒状晶及其集合体不均匀分布在磁黄铁矿和脉石矿物中,主要有用矿物为铁闪锌矿、黄铁矿及磁黄铁矿，脉石矿物主要为石英、绢云母、白云母、黑云母、绿泥石、长石等[1]。选铜尾矿中锌含量为1.05%，主要以硫化锌的形式存在,硫含量为10.28%。

2 实验室研究

2.1 尾矿筛析实验

为考察试样（选铜尾矿）的细度和锌元素的分布状况，对其进行了细度筛分分析，试验结果见表3。

表3 试样筛析结果Tab.3 Sample sieve analysis results

细度筛分结果表明，选铜尾矿细度-0.074mm为56.68%。锌矿主要分布在-0.1mm这一粒度范围内，达到了93.58%,其中-0.074mm粒级分布最广,为70.67%。

2.2 浮选工艺流程确定

对于锌、硫回收常用的浮选方案有：优先浮选、混合浮选再分离，都有所运用[2-4]。根据筛析结果锌矿物的分布范围较为集中且主要在细粒级范围内，前期探索研究及现场设备布置情况，锌矿物能够被有效地回收，采用锌、硫顺序回收的优先浮选方案较为合适。

2.3 选厂现有选铜工艺

里伍铜矿选矿厂现有选铜系统球磨段采用一段磨矿，磨矿细度为-0.074mm55%以上，浮选系统采用一次粗选两次精选两次扫选，中矿依次返回的选铜工艺。选铜尾矿矿浆pH值为11.05，矿浆电位为60.13mv，选铜工艺图见图1。

图1 选厂现有铜浮选工艺流程图Fig.1 Process flow chart of copper flotation process in the plant.

2.4 选铜尾矿抑硫浮锌条件实验

目前生产中主要应用的磁黄铁矿抑制剂有石灰、T-2000等，其中石灰因其便宜易得使用范围最广，选厂现有选铜流程抑制磁黄铁矿所用抑制剂就是石灰。在浮选锌矿物时需要加入硫酸铜作为活化剂来活化锌矿物，但是硫酸铜的加入在活化锌矿物的同时对磁黄铁矿也有很好的活化作用，现阶段主要解决方案是以加大石灰用量为代表的高碱工艺，由于石灰用量大，用量不易控制，高碱工艺流程稳定性差，操作困难且成本偏高。本次研究在添加调整剂lw-01调整选铜尾矿矿浆的基础上用T-2000作为磁黄铁矿的抑制剂，很好地解决了磁黄铁矿被活化的问题。

2.4.1 锌粗选调整剂lw-01用量实验

在不改变铜浮选药剂制度的前提下，进行了锌粗选调整剂lw-01的用量实验，实验结果见图2。

由图2可知调整剂lw-01的加入会使锌精矿品位、回收率均有个跃升,继续增加其用量，锌精矿品位和回收率继续提高，在其用量为400g/t时一次粗选锌精矿品位即可达到38.33%，回收率为83.25%。实验结果表明调整剂lw-01的使用能够使T-2000对磁黄铁矿的抑制效果更佳，为获得合格的锌精矿产品打下了良好的基础。

2.4.2 锌粗选T-2000用量试验

图2 lw-01用量试验结果Fig.2 The test results of lw-01 dosage

在抑硫浮锌的浮选过程中，T-2000是主要的磁黄铁矿抑制剂，其主要成分是腐植酸钠，在确定了硫酸铜用量的基础上做了T-2000的用量试验，实验结果见图3。

图3 T-2000用量试验结果Fig.3 The test results of T-2000 dosage

由图3可看出，随着T-2000用量的增加，锌精矿中锌的品位呈上升趋势，锌金属回收率基本不变。当T-2000用量为300g/t时，锌精矿中锌品位较高，再增加其用量,锌品位变化不明显。综合考虑，选择T-2000用量为300g/t比较合适。

2.4.3 锌粗选硫酸铜用量试验

现阶段浮选铁闪锌矿所用活化剂主要是硫酸铜，且硫酸铜中的Cu会与T-2000发生螯合反应形成一种亲水薄膜吸附在磁黄铁矿的表面，起到了抑制磁黄铁矿的作用。为此进行了硫酸铜用量实验,试验结果见图4。

图4 硫酸铜用量试验结果Fig.4 The test results of copper sulfate dosage

由图4可看出，随着硫酸铜用量的增加，锌精矿中锌的回收率呈上升趋势，且精矿品位也呈现上升趋势。这表明在T-2000抑制磁黄铁矿的过程中硫酸铜起到了辅助作用，只有硫酸铜用量足够时既能保证锌金属的回收率同时能够有效减少磁黄铁矿的上浮。当硫酸铜用量为300g/t时，锌精矿中锌回收率较高,品位较高，再增加其用量,锌回收率变化不明显。综合考虑，选择硫酸铜用量为300g/t比较合适。

2.5 磁黄铁矿的浮选试验

由于抑硫浮锌流程中磁黄铁矿受到了强烈抑制，其可浮性大大降低，选厂原有的浮选磁黄铁矿的活化剂硫酸铜对磁黄铁矿的活化效果变得很差。因此如何活化受到抑制的磁黄铁矿成为回收磁黄铁矿的关键性问题。磁黄铁矿的活化剂有硫酸铜+硫化钠、氟硅酸钠、草酸等[5]，本次研究试验了硫酸铜、硫化钠和矿洞井下水来作为磁黄铁矿的活化剂。实验结果显示矿山井下水对磁黄铁矿的活化效果最佳。矿山井下水是山体表面水渗透进入井下自然形成一种待处理的矿山废水。该井下水就是矿山排放酸水的一种。这些废水pH呈酸性，且含有大量的金属离子。其pH值在2.7-3.0之间，其中含有大量的SO42+是磁黄铁矿的良好的活化剂，且在加入该井下酸水后，矿浆的pH值仍然大于7，在回收磁黄铁矿的同时对井下酸水也进行了一定的处理作用。