国外某低品位铜锌硫化矿浮选分离试验研究

邹 勤 龙 冰 雷小明 杨长安 刘 诚2

（1.湖南柿竹园有色金属有限责任公司，湖南郴州423037；2.武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070）

铜和锌是我国战略安全与国民经济发展不可或缺的重要原料［1-2］。随着国民经济的持续发展，铜锌矿资源的消耗增长迅速。铜锌硫化矿资源的不断开采，导致铜锌资源紧缺，矿石资源“贫、杂、细”问题突出，开发利用难度大、成本高。因此，实施矿业“走出去开发”战略日益重要，这也是保证我国铜、锌行业可持续发展的有效途径［3-5］。

浮选是国内外富集硫化矿中铜锌最常用的方法之一，由于矿石性质多变，实现铜锌硫化矿高效分离仍是一大难题［6］。铜锌硫化矿分离困难的原因主要有：①铜锌矿物嵌布粒度较细，铜矿物以细粒浸染状分布在硫化锌矿物中，导致铜锌矿物单体解离困难；②磨矿过程中矿物溶解，矿浆中产生难免铜离子吸附在闪锌矿表面，活化其浮选行为，导致二者可浮性相近［7］；③铜锌硫化矿物晶格缺陷，易发生氧化、变质，导致矿物表面性质多变，即使是同一种矿物，可浮性也可能表现出较大的差异［8-9］。

根据矿石性质，制定合理的选矿流程，并选取适宜的药剂制度是实现铜锌硫化矿分离的关键。铜锌硫化矿浮选分离的方法主要有以下几种［1］：①优先浮选，即优先选铜、再选锌，适用于铜锌硫化矿嵌布关系不十分密切的矿石，该工艺操作简单，目前被大多数选矿厂采用；②混合浮选，即对铜锌硫化矿混合浮选回收后再进行分离，该流程适用于矿物嵌布关系密切，且铜锌矿物以微细粒浸染状产出的矿石；③等可浮浮选，即将硫化铜矿物和部分可浮性较好的硫化锌矿物同时浮选起来，再对混合精矿进行铜锌分离，同时对混浮尾矿可浮性较差的锌矿物进行浮选。

国外某铜锌硫化矿尚未进行选矿试验研究，为实现该矿区铜锌的高效回收，本研究对该铜锌硫化矿进行了矿石性质分析，并在此基础上制定了试验方案，进行矿石可选性试验研究，以期实现铜锌硫化矿浮选分离，为该地区铜锌硫化矿的开发利用提供技术支撑。

1 原矿性质

1.1 矿石中矿物组成及成分分析

该硫化矿矿床属于矽卡岩型，矿石中矿物组成复杂，采用矿物自动分析仪（MLA）定量检测系统测定试样矿物组成，结果见表1。矿石化学多元素分析及铜、锌物相分析结果分别见表2、表3、表4。

注：Au、Ag含量的单位为g/t。

由表1可知：矿石中主要金属硫化矿物有黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿及少量的方铅矿、磁黄铁矿和辉钼矿；脉石矿物主要为石英、方解石、透辉石及钙铝/铁榴石矿物，其次为长石、白云母、透闪石、绿泥石及绿帘石等。

由表2可知：矿石铜品位为0.38%、锌品位为1.26%，是该矿石中可供回收的有价金属元素；其他有价金属元素如铅、金、银等含量较少，不具备回收价值。

由表3、表4可知：铜主要以硫化铜矿物形式存在，分布率为92.10%；锌主要以硫化锌矿物形式存在，分布率为89.68%。

1.2 铜锌矿物嵌布关系及单体解离度测定结果

黄铜矿主要呈他形晶粒状结构，与黄铁矿、闪锌矿关系密切，常见其交代黄铁矿、闪锌矿，偶见部分细粒者包含于闪锌矿中。闪锌矿主要呈他形晶粒状结构，除与黄铁矿、磁黄铁矿接触嵌生外，闪锌矿内部普遍包裹有乳滴状的黄铜矿及细小颗粒状（嵌布粒度约在0.01～0.03 mm）的黄铁矿。

矿物的单体解离关系到后续磨矿细度的确定，本研究采用显微镜测定不同磨矿细度下铜、锌的单体解离度。硫化铜矿物和硫化锌矿物在0.074 mm以上粒级的解离性较差，在0.074 mm以下粒级解离性较好，当磨矿细度为-0.074 mm占74.60%时，黄铜矿和闪锌矿解离度分别为93.22%和92.78%；当磨矿细度为-0.074 mm占81.20%时，黄铜矿和闪锌矿的解离度分别为96.89%和95.85%。

2 选矿试验

2.1 选矿流程的确定

矿石性质研究结果表明，矿样中铜、锌主要由硫化铜矿物与硫化锌矿物组成，属于低品位难选矿石。针对矿石组成性质，进行了优先浮选铜再选锌和铜锌混合浮选再分离的探索试验。探索试验发现，试样经混合浮选、铜锌分离后，所得铜锌精矿互含严重，这可能是混合浮选过程中难免铜离子活化闪锌矿导致后续分离困难。因此，本研究采用优先浮选硫化铜矿物，2次粗选后的铜尾矿再浮选硫化锌矿物的方案进行试验，原则流程见图1、图2。

2.2 选铜试验研究

2.2.1 磨矿细度试验

磨矿细度关系到矿物单体解离，由前文单体解离测定结果可知，浮选磨矿细度-0.074 mm占74.60%时黄铜矿和闪锌矿基本单体解离。为进一步确定浮选最佳磨矿细度，固定石灰用量1 000 g/t，硫酸锌+亚硫酸钠用量为（1 000+500）g/t，Z-200用量30 g/t，松醇油用量15 g/t，考察了不同磨矿细度对硫化铜粗精矿指标的影响，试验结果见图3。

由图3可知，随着磨矿细度的增加，铜、锌指标均呈先增加后降低的趋势。当磨矿细度-0.074 mm含量为74.60%时，铜的品位和回收率均达到最优，铜粗选时应尽可能保证最大限度地回收铜，且此时锌指标维持在较低水平，因此，确定铜粗选磨矿细度为-0.074 mm占74.60%。

2.2.2 石灰用量试验

石灰是硫化矿浮选过程中常用的pH调整剂，其用量大小影响黄铁矿的抑制和铜的回收［10-11］。固定磨矿细度为-0.074 mm占74.60%，硫酸锌+亚硫酸钠用量为（1 000+500）g/t，Z-200用量30 g/t，松醇油用量15 g/t，考察石灰用量对铜粗精矿选别指标的影响，试验结果见图4。

由图4可知，随着石灰用量的增加，铜粗精矿中铜品位先增加后趋于稳定，铜回收率先增加后逐渐降低，锌品位和回收率则先降低后基本不变。当石灰用量为1 400 g/t时，铜粗精矿中铜锌矿物分离效果较好，因此，确定铜粗选石灰用量为1 400 g/t。

2.2.3 抑制剂用量试验

铜锌硫化矿分离诸多研究表明，硫酸锌和亚硫酸钠组合使用（常见的组合比例为2∶1）可以较好地实现对硫化锌矿物的选择性抑制［7，12］。固定磨矿细度为-0.074 mm占74.60%，石灰用量1 400 g/t，Z-200用量30 g/t，松醇油用量15 g/t，考察组合抑制剂总用量（组合比例为2∶1）对铜粗精矿选别指标的影响，试验结果见图5。

由图5可知，随着抑制剂总用量的增加，铜粗精矿中铜的回收率变化不大，铜品位先增加后稳定，铜粗精矿中锌品位和回收率则逐渐降低后基本不变。当组合抑制剂总用量大于1 500 g/t时，铜的品位趋于平稳，铜粗精矿中锌的含量基本不再降低，因此，确定抑制剂用量为硫酸锌+亚硫酸钠（1 000+500）g/t。

2.2.4 捕收剂用量试验

硫化矿捕收剂种类繁多，如黄药类、黑药类、Z-200等［13-15］，其中Z-200对硫化铜矿物有较好的选择性，因此本试验选取Z-200为铜粗选的捕收剂。固定磨矿细度为-0.074 mm占74.60%，石灰用量1 400 g/t，硫酸锌+亚硫酸钠用量为（1 000+500）g/t，Z-200用量30 g/t，松醇油用量15 g/t，考察Z-200用量对铜粗精矿选别指标的影响，试验结果见图6。

由图6可知，随着Z-200用量的增加，铜粗精矿中铜的回收率逐渐升高，铜品位略有下降，当Z-200用量高于25 g/t时，铜回收率趋于平稳，整个研究范围，铜粗精矿中锌品位和回收率基本保持不变。综合考虑，确定捕收剂Z-200用量为25 g/t。

2.3 选锌试验研究

2.3.1 石灰用量试验

选铜后的尾矿再经1次粗选后进行选锌试验，选锌过程中常需添加硫酸铜活化被抑制的锌矿物［16-18］，同时为了防止硫酸铜活化浮选黄铁矿，首先考察石灰用量对锌粗精矿选别指标的影响，固定硫酸铜用量500 g/t，丁基黄药用量30 g/t，松醇油用量15 g/t。试验结果见图7。

由图7可知，当石灰用量为500 g/t时，锌粗精矿中锌品位不到10%，说明黄铁矿易进入锌粗精矿产品中，随着石灰用量增加，锌品位逐渐增加，当石灰用量达到1 500 g/t时，锌品位为15.17%，锌作业回收率为78.69%，继续增加石灰用量，锌品位基本不变，而作业回收率呈下降趋势。综合考虑，确定锌粗选石灰用量为1 500 g/t。

2.3.2 硫酸铜用量试验

锌粗选活化剂硫酸铜的用量关系到锌的回收指标，特别是当硫酸铜用量不足时，锌在尾矿中的损失将会增加。固定石灰用量1 500 g/t，丁基黄药用量30 g/t，松醇油用量15 g/t，考察硫酸铜用量对锌粗精矿选别指标的影响，试验结果见图8。

由图8可知，随着硫酸铜用量的增加，锌粗精矿中锌的作业回收率增加，当硫酸铜用量大于400 g/t时，锌的作业回收率趋于平稳，锌品位略有降低。综合考虑，确定锌粗选中硫酸铜用量为400 g/t。

2.3.3 捕收剂用量试验

闪锌矿经硫酸铜活化后，常采用丁基黄药捕收剂进行浮选。固定石灰用量1 500 g/t，硫酸铜用量400 g/t，松醇油用量15 g/t，考察丁基黄药用量对锌粗选指标的影响，试验结果见图9。

由图9可知，随着丁基黄药用量增加，锌粗精矿中锌品位基本保持不变，锌的作业回收率呈增加趋势，当丁基黄药用量超过40 g/t时，锌的作业回收率趋于平稳。综合考虑，确定锌粗选中丁基黄药用量为40 g/t。

2.4 全闭路试验

在条件试验所确定的最佳药剂制度下进行实验室全闭路试验，其中选铜经2次粗选、2次精选得到铜精矿，选铜后尾矿进行选锌，经1次粗选、2次扫选、3次精选得到锌精矿，闭路试验流程见图10，试验结果见表5。

由表5可知，原矿采用优先浮选铜，选铜后的尾矿再选锌的试验方案，最终可获得铜品位22.55%、铜回收率85.19%的铜精矿产品和锌品位44.83%、锌回收率74.36%的锌精矿产品，实现了铜锌硫化矿的有效分离。

3 结 论

（1）国外某低品位铜锌硫化矿中含铜0.38%，含锌1.26%，铜、锌金属具有一定经济回收价值。矿石中主要金属矿物为黄铜矿、闪锌矿和黄铁矿及少量的方铅矿，黄铜矿、闪锌矿交互包裹存在，分离困难。矿石中脉石矿物主要为石英、方解石及少量的铝硅酸盐矿物。

（2）针对该试样中主要矿物组成及性质，在磨矿细度为-0.074 mm占73.60%条件下，采用石灰调浆，硫酸锌和亚硫酸钠组合使用抑制锌矿物，Z-200为捕收剂优先选浮选铜矿物，选铜后的尾矿采用石灰调浆，硫酸铜为锌矿物活化剂，丁基黄药为捕收剂进行试验。闭路试验最终获得了铜品位22.55%、铜回收率85.19%的铜精矿产品及锌品位44.83%，锌回收率74.36%的锌精矿产品，有效地实现了铜锌硫化矿的分离。