某复杂铜硫矿浮选分离与综合回收试验研究①

周利华

（1.低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室，福建 龙岩364000；2.厦门紫金矿冶技术有限公司，福建 厦门361000）

铜硫矿是铜资源开发利用的主要矿石，铜硫分离一直是铜矿物选矿回收的重点和难点［1－3］。石灰是硫化铜矿和黄铁矿、磁黄铁矿浮选分离的矿浆pH 调整剂和抑制剂。石灰在矿浆中水解产生的OH－在黄铁矿、磁黄铁矿表面生成亲水性薄膜Fe（OH）3，以及在矿物表面生成Ca（OH）2、CaSO4等含钙矿物，与捕收剂发生竞争吸附［4］，起到抑制作用。石灰具有使用成本低、生产操作稳定等特点，在矿山企业广泛使用。但石灰易造成矿浆较高碱性，易导致浮选矿浆管道结垢和影响尾矿水环境，还会对主金属铜和贵金属金、银有不同程度抑制。相比无机抑制剂，有机抑制剂针对性强、来源广泛，特别是无毒、环保，因此，清洁有机抑制剂的研究近年来越来越受到重视［5－6］，也取得了一定成果［7－8］。

某复杂铜硫矿硫铁矿含量高，铜硫矿物难以分离，本文在现有工艺流程的基础上进行选矿优化试验，着重开发黄铁矿、磁黄铁矿清洁高效选择抑制剂，拉大铜硫矿物可浮性差异，旨在提高铜选矿指标，并综合回收金、银，为该铜矿资源综合回收提供理论参考和技术支撑。

1 试样性质及试验设备

1.1 试样性质

试样主要化学多元素分析结果见表1。由表1 可知，矿石中可回收的主要元素为铜，金、银贵金属可综合回收。黄铜矿、辉铜矿是主要铜矿物，需最大限度回收；黄铁矿、磁黄铁矿可浮性较好，为干扰铜元素回收的主要因素。

表1 试样主要化学多元素分析结果(质量分数)/%

试样金属矿物主要是黄铁矿、磁黄铁矿、辉铜矿、黄铜矿，还可见少部分蓝铜矿、磁铁矿等，脉石矿物主要是石英、长石、方解石、云母、榍石和石榴石。黄铜矿和辉铜矿为铜的主要赋存矿物，黄铁矿和磁黄铁矿为硫铁矿主要赋存形式；黄铜矿与黄铁矿、脉石矿物交代共生，还有少量辉铜矿包裹在石英、磁黄铁矿内。原矿矿物组成及相对含量见表2。铜硫均易上浮进入铜精矿中，因此，回收铜矿物的关键在于铜硫分离，降低铜精矿中黄铁矿和磁黄铁矿含量，以保证铜精矿品质。

表2 原矿矿物组成及相对含量(质量分数)/%

该矿石中金主要为银金矿，还有少量自然金，主要赋存在黄铁矿中，部分分布在黄铜矿、辉铜矿中，少量分布在脉石中；银矿物主要是碲银矿、辉银矿、金银矿，还有少量自然银、硫铜铋银矿、辉铜银矿和银黝铜矿。银矿物与黄铜矿、辉铜矿密切共生，部分与黄铁矿、磁黄铁矿相互连生。

矿石中铜主要为硫化铜矿物，辉铜矿和黄铜矿为铜元素主要矿物形式，这部分铜矿物可浮性较好，容易通过浮选的方法回收。矿样中铜物相分析结果见表3。

表3 矿石中铜的物相分析结果

试验用纯矿物由该矿采场挑选而得。

1.2 试验药剂和设备

试验用磨矿设备为XMB－Φ200×240 棒磨机，浮选采用XFD 型系列单槽浮选机、XFG 型系列挂槽浮选机和XFG 型系列挂槽浮选机。浮选试验药剂有Z-200、BK905、LP－01、乙黄药、氧化钙、腐殖酸钠、羧化壳聚糖、巯基乙酸等，其中Z-200、BK905、LP－01 为工业级药剂，其他为分析纯药剂。

2 结果与讨论

2.1 试验方案的选择与试验方法

硫化铜矿物具有较好的天然可浮性，浮选是目前国内外处理该类矿石的主要方法，铜硫矿物浮选工艺包括“铜硫混浮-铜硫分离”和“铜优先浮选”［9－10］。混合浮选工艺铜硫分离较困难，硫精矿常含铜较高，降低铜回收率，生产上“铜优先浮选”更为广泛。该矿石现场生产以石灰为pH 调整剂和硫抑制剂，经“一粗两精三扫”流程得到单一铜精矿，本次试验未进行选硫试验研究。粗选为pH＝11 的高碱工艺，伴生金银回收利用率低。为提高铜硫分选效果，提高铜金银综合回收率，本文着重研究低碱工艺下黄铁矿和磁黄铁矿抑制剂，最大限度加强伴生金银的回收。浮选原则流程见图1。

图1 铜优先浮选原则流程

实际矿物试验开发适合于该矿石性质的选矿药剂制度和工艺，着重考察有机抑制剂羧化壳聚糖在铜硫分离中的抑制效果；纯矿物试验考察羧化壳聚糖对矿石中主要矿物辉铜矿、黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿浮选的影响，纯矿物试验用量3 g。

2.2 磨矿细度试验

合适的磨矿细度为铜矿物解离和选矿成本控制的最佳平衡点。固定Z-200 用量60 g／t，在pH ＝11 的矿浆环境下，进行了磨矿细度条件试验，结果见图2。矿石中硫化铜矿物单体解离度较粗，磨矿细度增加铜精矿品位先增加后降低，磨矿细度达到－74 μm 粒级占65%后回收率增加不明显，－74 μm 粒级占65%条件下铜矿物解离状况较好，综合考虑磨矿电耗成本及铜资源回收效率，该磨矿细度为最佳且与现场生产相一致。

图2 磨矿细度对铜浮选的影响

2.3 调整剂硫化钠用量试验

矿石中氧化矿含量15.15%，矿石氧化率较高，这部分氧化铜矿不易回收，从而影响铜回收率，常用硫化钠活化的方法提高氧化矿选矿回收率。磨矿细度－74 μm粒级占65%，Z-200 用量60 g／t 条件下，进行了调整剂硫化钠用量条件试验，结果见图3。由图3 可知，硫化钠用量在800 g／t 时，铜回收率达到峰值。针对该矿矿石性质，使用硫化钠能硫化部分氧化铜矿石，活化和改善铜浮选效果。

图3 硫化钠用量对铜浮选的影响

2.4 抑制剂种类及用量试验

清洁有机抑制剂应用于抑制硫铁矿方面的开发成为一个重要趋势［11］。磨矿细度－74 μm 粒级占65%，硫化钠用量800 g／t、Z-200 用量60 g／t，研究了抑制剂种类和用量对该矿石铜硫浮选的影响，结果见表4。由表4 可知，羧化壳聚糖对铜金银选别效果较好，稳定铜选矿指标基础上提升金银综合回收，“石灰＋羧化壳聚糖”组合使用效果更好，降低了矿浆pH 值，金矿物以黄铁矿包裹金为主，金回收率提升较为明显。

表4 抑制剂种类和用量对铜、金、银浮选的影响

2.5 新工艺闭路试验

在条件试验的基础上选择最佳工艺条件并确定精选和扫选条件，进行了全流程闭路试验，试验药剂制度和工艺流程见图4，闭路试验结果见表5。新工艺闭路试验获得铜精矿含铜24.63%、含金3.41 g／t、含银952.05 g／t，铜金银回收率分别为84.45%、32.58%、75.70%。相比现场生产原工艺，稳定和提高主金属铜选矿指标基础上，金银选矿综合回收率提升较大，在低碱矿浆环境下能较好改善伴生金的可浮性，部分解离金和含金硫化矿物得到综合回收。

图4 新工艺闭路试验流程

表5 新工艺闭路试验结果

2.6 羧化壳聚糖对纯矿物浮选的影响

该铜硫矿铜资源的回收关键技术难点在于辉铜矿、黄铜矿和黄铁矿、磁黄铁矿的浮选分离。羧化壳聚糖与辉铜矿、黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿作用后其浮选回收率会发生变化。在pH＝8.5、Z-200 用量20 mg／L、羧化壳聚糖用量250 mg／L 条件下，研究了羧化壳聚糖对这4 种纯矿物的选择性抑制性能，结果见表6。由表6 可知，羧化壳聚糖作用于矿物表面后，黄铁矿和磁黄铁矿浮选回收率降低明显，辉铜矿、黄铜矿回收率变化较小，可见羧化壳聚糖对矿物具有选择性抑制作用，有利于该种复杂铜硫矿的高效分离。

表6 羧化壳聚糖作用前后单矿物回收率对比

3 结 语

1）某铜硫矿中主要金属矿物有黄铁矿、磁黄铁矿、辉铜矿和黄铜矿，黄铜矿和辉铜矿为回收铜的主要矿物，黄铁矿和磁黄铁矿为主要干扰矿物，黄铁矿为金矿物主要载体矿物，部分金赋存在黄铜矿和辉铜矿中，银主要赋存于黄铜矿和辉铜矿，部分被包裹于黄铁矿中。

2）清洁有机抑制剂羧化壳聚糖为硫铁矿较好的抑制剂，对铜硫具有高效选择性抑制作用，硫化钠活化部分氧化铜矿后，石灰＋羧化壳聚糖组合使用后，粗选pH值由11 降到8.5，浮选闭路试验可得到含铜24.63%、含金3.41 g／t、含银952.05 g／t，铜回收率84.45%、金回收率32.58%、银回收率75.70%的铜精矿。

3）羧化壳聚糖的使用改善了矿石浮选环境，能降低矿浆浮选pH 值，具有清洁高效抑制的特点，稳定并提高铜选矿指标的同时，矿石中贵金属金银矿物得到高效综合回收。