低氧化率混合铜矿石浮选试验研究*

杨 虎，陆宽伟，张 英，2

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2.省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南 昆明 650093)

0 引言

铜在工业中的应用越来越广泛，因此铜资源的消耗量越来越大，随着易选别的硫化铜矿和富铜矿资源的逐渐减少[1]，原矿品位低、嵌布粒度细、共生紧密、氧化率高的铜矿资源的利用已成为研究热点[2-6]。目前混合铜矿的选别以浮选为主[7-8]，在浮选过程中，常用的捕收剂有黄药类、黑药类等[9-12]，随着技术的进步，组合药剂被广泛使用。

试验矿样来源于四川平川某铜矿，针对矿石性质，进行了浮选试验研究，确定了该铜矿的浮选流程和药剂制度，以期为相同类型铜矿的选别提供参考。

1 矿石性质

试样的化学多元素分析结果见表1，铜物相分析结果见表2。

表1 试样的化学多元素分析结果 单位：%

表2 试样的铜物相分析结果 单位：%

由表1可知，试样中Cu品位为1.05%，对铜回收有影响的Pb、Zn、As等元素质量分数较低。由表2可知，该试样的铜矿物以硫化铜为主，占含铜矿物的85.42%，氧化铜仅占含铜矿物的14.58%。因为次生硫化铜占含铜矿物的45.83%，利用常规的单种药剂难以得到良好的分选指标[13-16]，需要先采用硫化钠硫化后再使用组合药剂进行选别。

通过能谱分析、X-ray衍射分析、光学显微镜鉴定，查明该试样由20多种矿物组成。原矿中的铜主要以硫化铜和氧化铜的形式赋存于矿石中，其中硫化铜矿主要包括斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿等，氧化铜矿主要包括孔雀石、硅孔雀石、黑铜矿等。其他金属矿物主要有黄铁矿、磁铁矿、褐铁矿等；脉石矿物主要有石英和长石，其次为方解石、绿泥石、白云母等。

2 浮选试验

2.1 磨矿细度试验

原矿工艺矿物学研究结果表明该矿石中铜矿物的嵌布粒度比较细，因此细磨有助于有用矿物与脉石矿物的单体解离，但是过磨又会导致矿物泥化，以及能耗和成本增加。 所以在硫化钠用量为1 000 g/t、丁黄药用量为180 g/t、2#油用量为40 g/t的条件下进行磨矿细度试验，结果见图1。

图1 磨矿细度试验结果

由图1可知，当原矿Cu品位为1.05%时，采用硫化-黄药法浮选混合铜矿，经一次分离粗选后，粗精矿的Cu品位在7%左右，粗精矿Cu回收率最高为75.81%。在磨矿细度分别为-0.074 mm质量分数占70%、75%、80%、90%时，获得的粗精矿Cu回收率相近，磨矿细度越高，铜矿物单体解离度也越高，但磨矿能耗也随之增加，考虑选厂的实际生产情况，初步确定粗选的磨矿细度为-0.074 mm质量分数占70%。

2.2 捕收剂试验

2.2.1 捕收剂种类试验

在磨矿细度为-0.074 mm质量分数占70%、硫化钠用量为1 000 g/t、捕收剂用量为180 g/t、2#油用量为40 g/t(添加Z200时2#油用量为20 g/t)、粗选刮泡时间为3 min的条件下，对常用的混合铜矿捕收剂进行对比试验。黄药类、黑药类等都是混合铜矿的有效捕收剂[9-12]。试验结果见图2。

图2 捕收剂筛选试验结果

由图2可知：随着碳链的增加，粗精矿Cu回收率逐渐升高，Cu品位逐渐降低；使用丁黄药和戊黄药的Cu回收率分别为74.21%和76.61%；Z200的选择性优于黄药类和黑药类捕收剂，其粗精矿Cu品位和Cu回收率分别为9.60%、65.10%；使用戊黄药的粗精矿Cu回收率最高，Z200的选择性最好，因此采用Z200与黄药的组合进行试验。

2.2.2 组合捕收剂的种类试验

国内外研究成果证明，组合药剂的使用效果强于单一药剂的使用效果，使用组合药剂可以进一步提高捕收剂对原矿的选择性和捕收性能[17]。因此，在单一药剂的基础上进行了丁黄药、戊黄药与Z200组合捕收剂的试验，结果见表3。

表3 组合捕收剂种类试验结果 单位：%

由表3可知：当丁黄药用量∶Z200用量为2∶1时，粗精矿Cu的品位与回收率分别是7.05%、73.09%；而戊黄药和Z200按用量比2∶1组合使用时，粗精矿的Cu品位和回收率分别为6.98%、76.07%。二者Cu品位相近，但Cu回收率后者高2.98个百分点，因此选择戊黄药和Z200按用量比2∶1组合的药剂进行试验。

2.2.3 组合捕收剂的条件试验

为了进一步探索戊黄药与Z200的组合用量比对粗精矿指标的影响，在戊黄药用量为50 g/t的条件下进行Z200用量试验。磨矿细度为-0.074 mm质量分数占70%、硫化钠用量为1 000 g/t、2#油用量为20 g/t时的试验结果见图3。

图3 Z200用量试验结果

由图3可知：随着Z200用量的增加，粗精矿Cu品位和Cu回收率均增加；当Z200用量为70 g/t时，粗精矿中Cu的品位和回收率分别为8.47%、77.54%， 指标最优；Z200用量继续增加，粗精矿指标转而降低。因此，Z200的最佳用量为70 g/t，戊黄药与其组合的捕收剂总用量为120 g/t。

2.3 调整剂用量试验

2.3.1 硫化钠用量试验

原矿中由于存在次生硫化铜以及氧化铜，常用硫化浮选法选别，该法目前在工业生产中采用的硫化剂大多为硫化钠。在浮选过程中，硫化钠的适量使用会提高铜矿浮选的精矿指标，而其过量使用会给浮选带来不利影响。硫化钠用量试验的条件为：磨矿细度-0.074 mm质量分数占70%、戊黄药用量250 g/t、2#油用量40 g/t。试验结果见图4。

图4 硫化钠用量试验结果

由图4可知：随着硫化钠用量的增加，粗精矿Cu回收率先升高后降低；当硫化钠用量为1 000 g/t 时，粗精矿Cu回收率最高，为78.00%，此时Cu品位为5.20%。因此，确定硫化钠用量为1 000 g/t。

2.3.2 抑制剂用量试验

根据工艺矿物学研究结果可知，本试验矿样中的脉石矿物主要是石英、方解石、长石和绿泥石等，故选用腐植酸钠、六偏磷酸钠和水玻璃进行抑制剂条件试验。磨矿细度为-0.074 mm质量分数占70%、硫化钠用量为1 000 g/t，(戊黄药+Z200)用量为(50+70)g/t、2#油用量为20 g/t时的试验结果见图5。

图5 抑制剂用量试验结果

由图5可知：腐植酸钠的添加使得粗精矿Cu品位略有下降，Cu回收率明显降低，相对于不添加抑制剂，粗精矿的Cu品位几乎不变，但是Cu回收率从77.54%降至70.82%；六偏磷酸钠和水玻璃的添加可选择性地抑制脉石矿物使得粗精矿Cu品位有所升高，但在抑制脉石矿物的同时，铜矿物也被抑制，从而降低了粗精矿的Cu回收率。由于铜嵌布粒度细，并且伴生于脉石矿物中，在抑制脉石矿物的同时也对这部分铜具有一定的抑制效果。综合试验结果，确定本试验粗选阶段不添加抑制剂。

2.4 流程结构试验

2.4.1 扫选试验

扫选试验的次数对尾矿的Cu品位有影响，因此进行扫选结构试验，试验流程及药剂制度见图6，试验结果见表4。

图6 扫选试验流程

表4 扫选试验结果 单位：%

由表4可知：随着扫选次数的增加，尾矿Cu品位逐渐降低；粗选尾矿Cu品位为0.29%，Cu损失率为23.38%；一次扫选尾矿Cu品位为0.21%，Cu损失率为15.68%，两次扫选尾矿Cu品位为0.19%，Cu损失率为13.89%，三次扫选Cu品位为0.18%，铜损失率为12.80%。一次扫选可使铜损失率降低7.70个百分点，两次扫选在一次扫选的基础上铜损失率可降低1.79个百分点，三次扫选在两次扫选的基础上铜损失率可降低1.09个百分点。经过试验对比以及考虑实际生产的经济效益，确定扫选两次。

2.4.2 全开路试验

根据扫选和精选的流程结构试验，确定适合本试样的流程为1粗2精2扫，并进行全开路试验。试验流程见图7，试验结果见表5。

图7 全开路试验流程

表5 全开路试验结果 单位：%

由表5可知：选用1粗2精2扫流程进行全开路试验时，空白精选所得精矿Cu品位和Cu回收率分别为22.90%、59.98%；精1加药所得精矿的Cu品位和Cu回收率分别为20.78%、62.88%。精1加药相较于空白精选，精矿Cu品位降低了2.12个百分点，Cu回收率增加了2.90个百分点。

2.4.3 闭路试验

根据结构试验的结果，采用1粗2精2扫中矿顺序返回的闭路流程(见图8)进行试验，结果见表6。

图8 闭路试验流程

表6 闭路试验结果 单位：%

由表6可知，闭路试验的精矿中Cu的品位为20.63%、Cu回收率为74.31%，尾矿Cu品位为0.28%、Cu回收率为25.69%。虽然该矿样理论上可回收铜约97.92%，其中硫化铜占85.42%，但硫化铜矿中的黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿大都与脉石矿物共生；并且当磨矿细度为-0.074 mm质量分数占70%时，+38 μm粒级中黄铜矿和斑铜矿的单体解离度低，含铜矿物的嵌布粒度细，即使提高磨矿细度仍然无法大幅度提高含铜矿物的单体解离度，部分铜矿物与脉石矿物共生紧密，导致这部分铜难以回收，从而影响试验指标。

3 结论

a.原矿中Cu品位为1.05%，铜矿物以硫化铜为主，占含铜矿物的85.42%，其中次生硫化铜占含铜矿物的45.83%；试样中自由氧化铜占含铜矿物的12.50%。铜元素主要赋存于斑铜矿、黄铜矿、辉铜矿中；脉石矿物主要有石英、长石等。

b.对于该混合铜矿，在磨矿细度为-0.074 mm质量分数占70%时，采用1粗2精2扫中矿顺序返回的闭路试验流程，通过加入硫化钠(1 000 g/t)硫化次生硫化铜与氧化铜，使用组合捕收剂(戊黄药加Z200)获得了Cu品位为20.63%、Cu回收率为74.31%的铜精矿指标。此工艺流程与药剂制度简单，可以为相同类型矿石的浮选提供借鉴。