某低品位细粒嵌布硫化铜矿选矿工艺研究①

2022-01-06张曙光王少东

矿冶工程 2021年6期

关键词：粒度回收率矿石

张曙光，简胜，唐鑫，王少东

（1.昆明冶金研究院有限公司，云南昆明650031；2.云南省选冶新技术重点实验室，云南昆明650031；3.共伴生有色金属资源加压湿法冶金技术国家重点实验室，云南昆明650031）

某铜矿山从投产至今数年中开采出的一部分铜矿石可选性极差，其选矿厂工艺条件不能适应该部分铜矿石的分选加工，只能暂作堆存，且每年产出量还在增加，造成资源闲置和环境安全隐患。本文对该部分矿石进行了可选性研究，以期实现铜的有效回收。

1 矿石性质

对原矿进行了化学多元素分析，结果见表1。结果表明，矿石中主要有价值元素为铜、硫等，含铜0.43%、含硫7.66%。

表1 试样化学多元素分析结果（质量分数）／%

矿石主要构造为脉状构造及星散浸染状构造，其中黄铜矿、辉铜矿、铜蓝、砷黝铜矿等矿物星点状分布于矿石中，矿物分布没有方向性。矿石中金属矿物多数具半自形粒状结构、包含结构、反应边结构，部分具内部裂纹结构、填隙结构、浸蚀结构，少数具自形粒状结构、它形粒状结构。

经显微镜下观察、X射线衍射分析、MLA分析、电子探针分析，矿石中有硫化物、氧化物、硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐6类矿物存在，以硅酸盐为主、硫化物次之，其余为氧化物等。

矿石中矿物成分及嵌布粒度见表2，铜在各主要含铜矿物中的分配见表3。由表2～3可知，铜主要以硫化铜形式存在，该矿石以回收铜为主。铜以独立矿物形式主要赋存于黄铜矿、铜蓝、辉铜矿及砷黝铜矿中。矿石中还含大量黄铁矿。矿石中黄铜矿嵌布特征复杂，一部分浸染于脉石矿物及黄铁矿、磁铁矿等金属矿物晶粒间隙中，粒度多数在0.05～0.6 mm之间，该部分黄铜矿相对容易选别；较多的黄铜矿细粒包裹于黄铁矿、磁铁矿及脉石矿物中，粒度在0.02～0.1 mm之间；其余黄铜矿多呈它形粒状、尘点状微⁃细粒包裹于脉石矿物及磁铁矿中，部分呈纤维状、针状沿脉石矿物解理缝交代脉石，粒度在0.003～0.02 mm之间，该部分黄铜矿较难选别。一部分铜蓝在黄铜矿、黄铁矿边沿形成反应边或交代残余结构，粒度多数在0.005～0.03 mm之间，其余铜蓝星散浸染状分布于脉石矿物中，粒度多数在0.003～0.015 mm之间。辉铜矿嵌布特征与铜蓝相近。砷黝铜矿多数与黄铁矿连生或沿黄铁矿裂隙分布，少数与石英、黑云母等脉石矿物连生，粒度在0.005～0.1 mm之间。

表2 矿物成分及嵌布粒度

表3 铜在各含铜矿物中的分布率

铜矿物嵌布特征复杂，粒度不均匀且细粒、微细粒较多，合适的磨矿细度是回收铜的关键要素。

2 选矿试验

2.1 浮选工艺的选择

硫化铜矿石的浮选主要有铜优先浮选和铜硫混选⁃铜硫分离2种方案［1-5］。在对该矿样进行铜优先浮选探索试验时发现原矿磨矿后的矿浆呈酸性，pH＝5，浮选时需要添加大量石灰才能有效抑制黄铁矿；在磨矿细度-0.074 mm粒级占70%条件下，粗扫选作业铜回收率只有60%左右，说明铜矿物单体解离度较低。因此，拟对该矿样采用铜硫混选⁃铜硫分离方案开展试验研究，试验原则流程见图1。

图1 试验原则流程

2.2 浮选条件试验

2.2.1 捕收剂种类试验

按照图1所示流程，在起泡剂24K用量50+20 g／t条件下，采用乙基黄药、丁基黄药、戊基黄药、乙硫氮、Z⁃200、KMY⁃2（自主研发的新药剂，以几种酯类捕收剂复配而成）进行了捕收剂种类试验，捕收剂用量为60+30 g／t，结果见图2。结果表明，捕收剂丁基黄药、戊基黄药、Z⁃200、YMY⁃2捕收能力较强，其中KMY⁃2选择性稍好。选择KMY⁃2作捕收剂进行后续试验。

图2 捕收剂种类试验结果

2.2.2 捕收剂用量试验

按图1所示流程，在起泡剂24K用量50+20 g／t条件下，进行了捕收剂KMY⁃2用量试验，其中扫选捕收剂用量为粗选捕收剂用量的一半，结果见图3。结果表明，随着捕收剂用量增加，铜回收率增加，铜品位降低。选择KMY⁃2用量粗选60 g／t、扫选30 g／t。

图3 粗选捕收剂用量试验结果

2.2.3 粗精矿再磨细度试验

采用石灰作为硫铁矿抑制剂，对铜粗精矿进行铜硫分离。原矿工艺矿物学研究结果表明，铜矿物嵌布粒度细，且与黄铁矿等其他硫化矿物复杂共生。为了实现铜矿物与其他硫化矿物的单体解离及浮选分离，进行了铜粗精矿再磨细度试验，试验流程见图4，结果见图5。结果表明，随着再磨细度增加，铜回收率增加，铜品位降低，当磨矿细度达到-0.020 mm粒级占80%后，再增加细度，铜回收率提高不明显。选择再磨细度-0.020 mm粒级占80%。

图4 粗精矿再磨细度试验流程

图5 粗精矿再磨细度试验结果

2.2.4 铜硫分离脉石抑制剂种类试验为了获得合格品位的铜精矿、降低再磨后细粒脉石对铜矿物浮选的影响，在铜硫分离粗选及精选作业中添加脉石抑制剂进行试验。抑制剂采用常用的无机

药剂水玻璃、六偏磷酸钠，有机抑制剂糊精、羧甲基纤维素（CMC）、瓜尔胶、HD⁃1、HD⁃2（其中HD⁃1和HD⁃2为自主研发的复配抑制剂），对各抑制剂分别进行了用量试验，然后选取各抑制剂最佳用量条件下的试验结果进行比较，结果见图6。结果表明，使用HD⁃2作抑制剂可以获得铜品位高于20%且回收率较高的铜精矿。选择HD⁃2为铜粗精矿再磨再选时的脉石抑制剂。

图6 铜硫分离脉石抑制剂种类试验结果

2.2.5 脉石抑制剂HD⁃2用量试验

进行了脉石抑制剂HD⁃2用量试验，结果见图7。结果表明，首先随着HD⁃2用量增加，铜精矿品位、回收率均增加；当HD⁃2用量大于400 g／t后，铜回收率降低，HD⁃2用量大于800 g／t后，铜品位也降低，说明过量的脉石抑制剂会对铜矿物产生抑制。选择HD⁃2用量400 g／t。

图7 脉石抑制剂HD⁃2用量试验结果

2.3 闭路试验

条件试验确定较佳的工艺参数后，模拟连续生产过程进行了闭路试验。为了考察铜粗精矿再磨细度对指标的影响，进行了-0.020 mm粒级含量70%和80%的2种磨矿细度下的闭路试验，试验流程见图8，结果见表4。结果表明，再磨细度越细，尾矿2中铜损失越小，铜精矿铜品位及回收率越高，再磨细度-0.020 mm粒级占80%时，铜精矿品位23.32%、回收率78.45%，铜在尾矿2中损失率为11.65%。铜在尾矿2、尾矿1中的损失情况与原矿工艺矿物学研究结果显示的铜矿物部分细粒、微细粒嵌布及铜矿物复杂嵌布特征相一致。