河北涞源地区某高品位铜硫矿浮选试验研究*

2021-12-17叶军建

现代矿业 2021年11期

吕超宋超叶军建

（山西大同大学煤炭工程学院）

铜是重要的矿物战略资源，在国民经济发展中具有不可替代的作用。随着经济的发展，铜需求量不断增长，全球铜资源供需形势不容乐观［1-3］。铜的价格一直处于较高水平，黄铜矿是最主要的含铜硫化矿，但多数情况下，与黄铁矿、方铅矿、闪锌矿等伴生，常涉及到不同金属矿物地分离［4］。其中，铜硫分离是最常见的问题之一，利用黄铜矿可浮性大于黄铁矿，主要以优先浮选为主。石灰由于便宜且效果佳，是最常用的硫铁矿抑制剂，被石灰抑制的黄铁矿通用的方法是利用硫酸活化，或硫酸铜对其活化后再利用黄药捕收剂对其进行浮选回收［5-8］。

河北涞源某铜矿铜品位达1.80%，硫品位高达36.24%，属高铜高硫矿。本试验采用优先浮选法对其进行铜硫资源的回收。在选铜流程中以石灰为抑制剂，Z-200为捕收剂，选硫流程中不采用硫酸活化，而是利用组合药剂对其活化，活化后的黄铁矿通过丁基黄药捕收进行浮选，最终获得了满意的试验指标。

1 矿石性质

矿石化学多元素及铜物相分析结果见表1、表2。

由表1、表2可知，该矿含铜1.80%，含硫36.24%，脉石以酸性硅酸盐脉石为主，含有少量碱性脉石；铜矿物主要以原生硫化铜矿为主，次生硫化铜占5.73%。

2 原生产工艺流程及存在的问题

该选厂原生产工艺为矿石经碎矿磨矿，细度控制在约-0.074 mm80%，采用优先浮选原则，优先选黄铜矿，采用石灰为抑制剂，乙基黄药为捕收剂；选硫流程用硫酸将矿浆pH值调整到5～6，再利用丁基黄药进行捕收。铜浮选经1粗2扫2精，获得含铜20.21%、铜回收率为90.02%的铜精矿。选铜尾矿用硫酸活化，丁基黄药为捕收剂，经1粗3扫2精，可获得硫品位49.34%、硫回收率为70.24%的硫精矿。尾矿中硫品位仍高达6.56%，硫回收效果较差。

原工艺流程主要存在的问题：①铜粗选利用乙基黄药所需生石灰用量高达15 kg/t，矿浆黏性大；②原工艺由于石灰用量大，硫抑制较强烈，硫酸活化用量大且需多次扫选作业，浮选尾矿中硫的损失较大。

3 试验结果及讨论

原流程采用乙基黄药作为捕收剂浮选黄铜矿，流程需2扫2精，这是由于黄药类捕收剂对黄铁矿的捕收效果较好，需要多次精选才能得到合格的铜精矿。根据相关文献及经验，采用对硫化铜矿具有选择性的捕收剂作为选铜捕收剂［9-10］。同时，由于相关部门对硫酸使用的严格管制，选厂急需寻找能够替代硫酸的活化剂，试验探索了组合活化剂对被石灰抑制的黄铁矿的活化浮选效果。

3.1 铜浮选捕收剂种类试验

由于该矿原流程对铜的捕集利用了选择性较差的乙基黄药，需要大量石灰对硫进行抑制，且需要2扫2精。本试验采用对硫捕收效果较差的Z-200、Y-89选铜捕收剂进行试验，并与乙基黄药的浮选效果进行对比。由于现场工艺流程的限制，磨矿细度可达到-0.074 mm80%，且该磨矿细度适宜，试验在该磨矿细度的基础上进行，抑制剂石灰用量8 kg/t，捕收剂用量80 g/t，起泡剂2#油用量40 g/t，试验流程见图1，试验结果见图2。

由图2可见，在相同的浮选条件下，Z-200作为捕收剂明显优于乙基黄药和Y-89，Z-200浮选粗精矿铜品位和回收率分别为12.50%和90.44%；而乙基黄药的粗精矿铜品位仅为8.26%，回收率也仅为65.54%；Y-89浮选的粗精矿铜品位和回收率优于乙基黄药，但不及Z-200；故选择Z-200作为捕收剂。

3.2 铜粗选捕收剂用量试验

在抑制剂石灰用量8 kg/t，起泡剂2#油用量40 g/t，捕收剂选择Z-200的条件下，进行捕收剂用量试验，验流程见图1，试验结果见图3。

由图3可见，随着捕收剂用量的增加，粗精矿铜品位降低，铜回收率增加；当Z-200用量从40 g/t增加到80 g/t时，粗精矿铜回收率达90.44%，铜品位12.50%；继续增加捕收剂用量，铜品位及回收率变化不大；综合考虑，确定捕收剂用量80 g/t。

3.3 铜粗选抑制剂石灰用量试验

由于铜粗选时需要尽可能抑制硫进入铜精矿中，试验选择常规硫抑制剂石灰。在捕收剂Z-200用量80 g/t，起泡剂2#油用量40 g/t的条件下，进行石灰用量试验，试验流程见图1，试验结果见图4。

由图4可见，随着石灰用量的增加，粗精矿铜品位明显提高，铜回收率下降；当石灰用量为4 kg/t时，粗精矿铜品位为6.65%，铜回收率可达92.12%；当石灰用量从4 kg/t增加到8 kg/t时，粗精矿铜品位增加到12.50%，铜回收率下降到90.44%；当石灰用量超过8kg/t时，铜回收率下降了近2个百分点，铜品位继续增加，此时矿浆黏度变大，不利于浮选的顺利进行；综合考虑，选择石灰用量8 kg/t。

3.4 硫浮选活化剂种类试验

原流程硫浮选时采用硫酸活化，硫酸活化具有效果好、成本低的优点，但硫酸是强酸，易腐蚀浮选设备和管道，用量较大且具有潜在的操作危险和运输危险。为此，提出了无酸活化浮选方案，进行了氯化铵、硫酸铜及新型试验室合成活化剂AK-100的活化效果试验［11-12］。在活化剂用量2 kg/t、捕收剂丁基黄药用量200 g/t、2#油用量40g/t的条件下进行硫浮选活化剂种类试验，试验结果见图5。

由图5可见，3种活化剂的活化效果差别明显，硫酸铵的活化效果最差；当AK-100为活化剂时，硫回收率有了较大的提高，可达到37.44%；当硫酸铜为活化剂时，硫回收率明显提高，可达42.85%，可见硫酸铜对黄铁矿的活化效果较好；虽然硫酸铜的活化效果可与硫酸活化效果相比，但硫酸铜成本较高，故选择活化剂AK-100。

3.5 硫浮选活化剂AK-100用量试验

考虑到新型活化剂AK-100的活化作用及经济性，进行了AK-100和硫酸铜组合活化效果试验。固定硫酸铜用量200 g/t，丁基黄药用量100 g/t，2#油用量40 g/t，进行AK-100用量试验，试验流程及药剂制度见图6，试验结果见图7。

由图7可见，当AK-100用量从2 kg/t增加到8 kg/t时，硫品位从45.05%降到42.75%，硫品位下降幅度不超过3个百分点，硫回收率从46.24%增加到83.62%，硫回收率增长幅度较大，随着AK-100用量的继续加大，硫回收率和品位变化不大；综合考虑，AK-100用量8 kg/t为宜。

3.6 硫浮选硫酸铜用量试验

在硫粗选固定AK-100用量8 kg/t，丁基黄药用量100 g/t，2#油用量40 g/t，进行硫酸铜用量试验，试验结果见图8。

由图8可见，随着硫酸铜用量的增加，粗精矿硫品位降低，但变化不大，硫回收率明显提高；当硫酸铜用量从50 g/t提高到250 g/t时，硫回收率从63.24%提高到84.11%，硫回收率增加幅度较大；当硫酸铜用量为150 g/t时，硫回收率已达83.44%，继续增加硫酸铜用量对硫回收率的提高作用不明显，综合考虑，硫酸铜用量150 g/t为宜。

3.7 硫浮选丁基黄药用量试验

固定AK-100用量8 kg/t，硫酸铜用量150 g/t，2#油用量40 g/t，进行丁基黄药用量试验，结果见图9。

由图9可见，丁基黄药用量从50 g/t增加到100 g/t，硫品位从44.17%下降到43.50%，下降了近1个百分点，硫回收率从69.57%增加到83.87%，回收率增加了近14个百分点；继续增加丁基黄药用量，硫品位下降幅度较小，硫回收率有少许增加；综合考虑，丁基黄药用量100 g/t为宜。

3.8 硫浮选扫选试验

硫粗选时AK-100用量8 kg/t，扫选过程中未添加AK-100，将硫酸铜用量和捕收剂用量减半，试验流程及药剂制度见图10，试验结果见表3。

由表3可知，1次扫选硫回收率为2.21%，2次扫选硫回收率仅为1.08%，尾矿硫品位下降到4.01%，尾矿硫回收率为2.51%；综合考虑，1粗1扫即可实现硫的高效回收。

3.9 闭路试验

在条件试验及开路试验的基础上进行闭路试验，闭路试验流程及药剂制度见图11，结果见表4。

由表4可知，闭路试验获得的铜精矿铜品位19.26%、铜回收率93.16%，硫精矿硫品位48.27%、硫回收率86.29%，实现了低成本高效回收。

4 结语

（1）河北某铜硫矿含铜1.80%，含硫36.24%，铜以黄铜矿为主，硫以黄铁矿形式存在，属于高铜高硫硫化矿；脉石以硅酸盐矿为主，含有少量白云石。

（2）根据矿石性质，对原浮选工艺进行了流程改造，选用选择性更好的Z-200为铜捕收剂可实现铜的有效回收并可减少石灰用量和硫的上浮率。石灰抑制下的黄铁矿用新型捕收剂AK-100配合少量CuSO4可极大地提高黄铁矿的上浮率。组合药剂的使用可实现硫的高效回收并可减少扫选和精选次数，流程得到有效简化。

（3）在磨矿细度-0.074 mm80%的条件下，以石灰为黄铁矿抑制剂、Z-200为捕收剂优先选铜，利用组合活化剂活化黄铁矿、丁基黄药为捕收剂选硫的药剂制度，经闭路试验可获得铜品位19.26%、回收率93.16%的铜精矿，硫品位48.27%、回收率86.29%的硫精矿，有效实现了有价资源的低成本无酸高效回收。