河北涞源某铜硫矿铜硫分离浮选试验研究★

2022-01-23李尔东

山西冶金 2021年6期

李尔东，吕超

（山西大同大学煤炭工程学院，山西大同 037000）

世界铜资源储量十分丰富，且分布较为集中[1]，主要类型有4种：斑岩铜矿、含铜砂岩铜矿、含铜黄铁矿铜矿、硫化铜镍矿，这4种矿占世界铜资源总量的96%左右。此外还有脉型、碳酸盐型等，约占世界总储量的3.63%。这些铜矿资源中具一定工业价值的矿石有黄铜矿、赤铜矿、辉铜矿、孔雀石及胆矾等[2，3]。在目前的工业生产中，石灰、氰化物、无机抑制剂、有机抑制剂和一些氧化还原剂都被用作黄铁矿抑制剂。此外，工业上还将石灰与氯化铵、亚硫酸钠或硫酸钠等药剂组合使用来抑制黄铁矿[4]。

当黄铁矿表面氧化程度较高、吸收捕收剂较多或受石灰抑制程度较深时，可使用CuSO4来作活化剂：Cu2+可在其表面生成CuFeS2，从而增强对捕收剂的吸附作用；FeSO4可使被抑制的黄铁矿活化，或将硫酸铜和硫化钠二者组合起来，均可以达到较为理想的活化效果[5，6]。

1 试验材料及研究方法

1.1 试验矿样

本试验研究所使用的铜硫矿来自河北涞源县，矿样经颚式破碎机、锤式破碎机和对辊式破碎机破碎至-2 mm后进行物质组成研究，其矿物成分及含量如表1所示。

由表1可知，原矿中w（Cu）=1.8%、w（S）=36.24%，铜矿物为黄铜矿，硫矿物以黄铁矿为主。原矿中脉石矿物主要为硅酸盐类[7]。

表1 试验矿样物质组成及含量 %

1.2 试验药剂

本试验所用的药剂及其用途如表2所示。

表2 试验药剂

1.3 试验方法

本研究采用优先浮选流程，原矿质量为500g，使用破碎机破碎后，用球磨机磨矿，得到细度为-0.074 mm的矿样，占比为78%；使用石灰作硫抑制剂、Y-89为捕收剂优先选出黄铜矿，再使用硫酸铜作活化剂、丁基黄药作捕收剂选出黄铁矿。在扫选试验、开路试验的基础上进行调整、优化，而后进行闭路试验[8]。

2 矿物浮选试验研究

本试验分别进行了铜粗选硫抑制剂CaO、捕收剂Y-89的用量试验，以及硫粗选活化剂CuSO4、捕收剂丁基黄药的用量试验，最终确定了合适的药剂用量，为闭路试验流程的确定提供了依据。起泡剂皆用2号油[9]。

2.1 铜粗选药剂用量试验

2.1.1 铜粗选硫抑制剂CaO用量试验

本试验选择较常规的CaO作硫抑制剂，其用量分别取4 000 g/t、6 000 g/t、8 000 g/t、10 000 g/t、12 000 g/t。Y-89用量为100 g/t，2号油用量为60 g/t。

试验流程如图1所示，试验结果分析如图2所示。

图1 CaO用量试验流程图

图2 CaO用量试验分析图

分析图2可知，CaO用量越多，铜粗精矿中铜的品位越高，而回收率越低w（Cu）。当CaO用量为4 000 g/t时，铜粗精矿中的铜品位很低，仅为3.59%，回收率较高，高达92.12%，品位处于较低水平。CaO用量由4 000 g/t增加到10 000 g/t，矿浆pH值从8上升到11，铜粗精矿中的铜品位增加到12.83%，回收率为86.07%，这是因为CaO用量不足时，硫抑制效果差，导致上浮率较高，影响铜的回收[10]。当CaO用量超过10 000 g/t时，铜粗精矿中的铜品位增加不明显，回收率下降，此时矿浆黏度较大，不利于矿物上浮。

综上所述，确定铜粗选时硫抑制剂CaO的用量为10 000 g/t。

2.1.2 铜粗选捕收剂Y-89用量试验

Y-89用量分别取40 g/t、60 g/t、80 g/t、100 g/t、120g/t。确定CaO用量为1000g/t，2号油用量为60g/t。

Y-89用量试验流程如图3所示，试验分析结果如图4所示。

图3 Y-89用量试验流程图

分析图4可知，随着捕收剂Y-89的用量越来越多，铜粗精矿中的铜品位虽然在逐渐降低，但回收率一直在增加。当Y-89的使用剂量从40 g/t增加到100 g/t时，铜品位w（Cu）达到了9.03%，回收率也比较高，为81.39%。继续加大使用剂量的话，虽然铜品位下降率不到1%，但回收率也下降到了80.81%，遂捕收剂Y-89用量宜确定为100 g/t[11]。

图4 Y-89用量试验分析图

2.2 硫粗选药剂用量试验

2.2.1 硫粗选活化剂CuSO4用量试验

本试验使用CuSO4作活化剂。CuSO4用量分别取500 g/t、1 000 g/t、1 500 g/t、2 000 g/t和2 500 g/t，捕收剂丁基黄药用量为100 g/t，起泡剂2号油用量为60 g/t。该流程如图5所示，试验分析结果如图6所示。

图5 CuSO4用量试验流程图

图6 CuSO4用量试验分析图

分析图6可知，当活化剂CuSO4的用量越来越多时，虽然硫品位在持续降低，但回收率一直在增加。当CuSO4的使用剂量从500 g/t增长到1 000 g/t时，虽然硫的品位w（S）下降到了48.66%，但回收率明显增大，为55.62%。继续增加CuSO4的使用剂量，硫品位持续下降，但回收率的变化先是不太明显接着缓慢下降，因此，继续增加CuSO4用量对硫的活化无明显作用[12]。

因此，活化剂CuSO4用量宜确定为1 000 g/t。

2.2.2 硫粗选捕收剂丁基黄药用量试验

本试验固定CuSO4用量为1 000 g/t，起泡剂2号油用量为60 g/t，丁基黄药用量分别取50 g/t、100 g/t、150 g/t、200 g/t、250 g/t。丁基黄药用量试验流程如图7所示，试验结果如图8所示。

图7 丁基黄药用量试验流程图

图8 丁基黄药用量试验分析图

由图8实验数据可知，当丁基黄药的使用剂量为50 g/t时，硫的品位w（S）=50.59%，回收率为20.71%；丁基黄药的使用剂量增大到200 g/t时，硫的品位下降了2.33%，回收率却增加了约30%。继续加大丁基黄药的使用剂量，硫的品位w（S）下降约0.1%，回收率基本趋于稳定[13]。

因此，捕收剂丁基黄药用量应确定为200 g/t。

2.3 硫浮扫选试验

为了尽可能地浮选出矿浆中的硫，需进行一次粗选和三次扫选。扫选试验流程如图9所示，试验结果如表3所示。

表3 硫浮扫选试验结果

图9 硫浮扫选试验实验流程

3 闭路试验

在药剂用量试验和大量开路试验的基础上对试验方案进行调整和优化后，制定闭路试验流程。确定药剂用量如下：选铜时调整剂CaO为10 kg/t，捕收剂Y-89为100 g/t，选硫时活化剂CuSO4为1 000 g/t，捕收剂丁基黄药为200 g/t，扫选药剂减半，精选不加药剂；试验流程为：铜经过一粗一扫一精，硫经过一粗三扫二精。其工艺流程如图10所示。