某复杂硫精矿中铜、铋和金银的综合回收*

王铁墨，李光英

（1.河北省地质实验测试中心，河北 保定 071051；2.云南锡业股份有限公司卡房分公司，云南 个旧 661000）

硫精矿中硫铁矿是最常见的矿物，并且矿物含量高，往往是其它有价矿物的数倍或数十倍以上。除硫铁矿之外，硫精矿中还常常含有铜铋金银等有价元素，虽然矿物含量不及硫铁矿，但综合利用价值却不容小觑[1]。

硫精矿中铜含量普遍在0.40%以上，但由于铜矿物嵌布粒度属于微细粒级，因而缺少针对性的回收措施，综合利用较少。针对铋矿物，国内外普遍采用重选法回收[2-3]，浮选法回收研究较少，特别是自然铋等罕见铋矿物，可供选择的浮选药剂十分稀少，可借鉴的方法不多。针对伴生金银的回收大多采用与主金属回收一致的工艺流程和药剂制度，对金银的回收并无针对性措施，导致金银回收率波动范围较大，特别是当金银以显示自身浮选行为的独立矿物形式存在时，金银回收率更低，仅为50%左右。

该研究以某复杂硫精矿中共生硫铁矿和伴生有价元素为研究对象，通过采用选矿新工艺以及选择系列高效浮选新药剂，着力解决微细粒铜矿物回收效果差、高价值铋矿物和贵金属金银综合利用程度低的共性技术难题，实现硫精矿资源的高效综合利用。

1 硫精矿性质

该硫精矿来自某2 000 t/d单铜流程的浮铜尾矿所生产的硫精矿。采用扫描电镜、EDAX能谱仪、电子显微镜、矿物自动检测分析仪MLA等分析检测仪器，对该硫精矿进行了工艺矿物学研究。

1.1 硫精矿物质组成分析

硫精矿中硫化矿物除黄铁矿以外，还含有大量磁黄铁矿，矿物含量分别为48.31%和30.03%；铜矿物主要为黄铜矿，矿物含量为2.86%；铋矿物主要为自然铋和辉铋矿，矿物含量为0.14%和0.12%；脉石矿物主要为石英、白云石、钠长石和透辉石。硫精矿主要元素分析见表1，铜物相和铋物相分析见表2。

表1 硫精矿主要元素分析结果Tab.1 Analysis results of main elements in sulfur concentrate %

表2 铜物相和铋物相分析Tab.2 Analysis of copper phase and bismuth phase %

物相分析结果表明，铜含量高达0.91%，主要以硫化矿的形式存在，占有率达96%左右，是最主要的有价组分；铋含量为0.19%，主要以自然铋和辉铋矿形式存在，占有率分别为47.50%和37.50%，其余则包裹于黄铁矿和黄铜矿中；银、金也考虑作为回收对象。

1.2 硫精矿中有价矿物嵌布特征

硫铁矿主要以黄铁矿和磁黄铁矿形式存在，黄铁矿天然可浮性较好，给铜铋回收带来了困难；虽然磁黄铁矿磁性差异变化大，可浮性根据硫铁含量差异参差不齐，但磁黄铁矿嵌布粒度较粗，单体解离度接近90%，并且与铜铋等伴生有价元素嵌布关系并不密切，这为预选抛除磁黄铁矿、消除磁黄铁矿的干扰提供了可能；黄铜矿嵌布粒度较细，-0.020 mm粒级占有率达62.66%，属于微细粒级嵌布；铋矿物集合体嵌布粒度更细，均在0.043 mm粒级以下，其中-0.020 mm粒级占有率更是高达88.75%；金、银矿物以铜矿物和铋矿物为载体，同时存在自然金、银黝铜矿等独立金银矿物，在-0.043 mm脉石矿物中仍然包含有金、银矿物。黄铜矿和铋矿物集合体嵌布粒度分布见表3。

表3 黄铜矿和铋矿物集合体嵌布粒度分布Tab.3 Grain size distribution of cholcopyribe and much mimeral aggregates %

黄铜矿和铋矿物集合体作为综合回收的主要对象，其解离度测定结果见表4。

表4 黄铜矿和铋矿物集合体解离度测定结果Tab.4 Results of dissociation degree of chalcopyrite and bismuthmneld aggregate %

大多数黄铜矿与脉石矿物连生关系密切，对其连生情况进行测定，结果见表5。

表5 黄铜矿与脉石矿物连生比例测定结果Tab.5 Results of the proportion of chalcopyrite associoted with gangue minerals %

黄铜矿是硫精矿中最有价值矿物，但解离情况很差，单体占有率仅为10.14%，而连生体和包裹体的占有率分别为70%和20%左右，主要与脉石矿物连生或被脉石矿物包裹，富铜连生体（黄铜矿占连生体1/2以上）占有率仅为22%左右，贫铜连生体（黄铜矿占连生体1/2以下）占有率高达37%以上，说明黄铜矿与脉石未能充分解离，进一步加大了获得高品质铜精矿的难度。

铋矿物集合体单体占有率仅为35.63%，主要与脉石或硫铁矿连生，其中辉铋矿还偶见与黄铜矿连生，难以通过单一选矿方法获得合格品位的铋精矿产品。

2 选矿试验研究

该硫精矿矿物组成主要为黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铋矿、自然铋以及脉石矿物，综合回收铜、铋、金和银是本研究的主要目的。根据硫精矿性质，采用“磁—浮”的原则工艺流程进行试验研究。

2.1 磁选除硫试验

磁黄铁矿是硫精矿中主要矿物之一，矿物量占有率达到30.03%，对浮铜浮铋等均存在严重干扰。磁黄铁矿以中粒为主，粒度主要分布在（200～150）μm之间，主要以单体为主，磁黄铁矿具有不等的磁性，而黄铜矿、铋矿物等有价矿物本身不具有磁性，采用适宜的磁场强度，实现磁性不等的磁黄铁矿与其它矿物的分离，是最经济有效的措施。试验流程见图1，结果见表6。

图1 磁选除硫试验流程Fig.1 Test of process of sulfur removal by magnetion separation

表6 磁选除硫试验结果Tab.6 Test results of surfur removel by magnetion separation %

表6表明，随着磁场强度增加，高铁硫精矿中铜、铋品位升高，铜、铋损失率增加，但磁场强度在0.45 T以后，高铁硫精矿产率变化不大，因此，选定磁场强度为0.45 T。

2.2 磨矿细度试验

根据硫精矿性质，铜矿物与硫铁矿嵌布关系十分密切，60%的铜矿物嵌布粒度在20 μm以下，-5 μm粒级合计占有率达15.69%，不磨矿的情况下铜解离度仅有10%左右，黄铜矿嵌布粒度属微细粒级嵌布。采用适宜的磨矿技术措施有效实现微细粒级铜矿物的单体解离，是实现铜矿物有效回收的基础。磨矿细度试验流程见图2，结果见表7。

图2 浮铜磨矿细度试验流程Fig.2 Test flow for grinding of fineness of copper flotation

表7 浮铜磨矿细度试验结果Tab.7 Test results for grinding of fineness of copper floation %

表7表明，铜矿物作为主要回收对象随着磨矿细度的增加，铜粗精矿品位和回收率都呈现上升趋势，但磨矿细度达到90%时，铜粗精矿品位和回收率变化不明显，因此，确定磨矿细度为85%。

2.3 铜铋浮选试验

针对磁选尾矿，铜含量达1%左右，根据铜矿物与铋矿物的可浮性差异，适宜采用优先浮选法先获得铜精矿再浮选铋获得铋精矿，实现铜铋有效分离。

2.3.1 铜浮选试验

磁选尾矿经过磨矿，其中铜矿物单体解离后呈微细粒级状态、质量轻、比表面积大、易被氧化等特性。为此，对矿浆脱药剂、硫抑制剂、絮凝剂、铋抑制剂、捕收剂、起泡剂等开展了不同种类、不同用量的选矿条件试验，最后确定活性炭为脱药剂、石灰为硫抑制剂、TX为有机絮凝剂、BY为铋高效无机抑制剂[6]、丁黄药为捕收剂、2#油为起泡剂。在铜条件试验的基础上，磨矿细度-0.074 mm占85%，以上药剂用量分别为150 g/t、2760 g/t、800 g/t、800 g/t、175 g/t、70 g/t时，采用一粗二扫三精的工艺流程进行铜浮选闭路试验，获得较好试验指标。试验结果见表8。

表8 铜浮选试验结果Tab.8 Test results of copper floation %

2.3.2 铋浮选试验

根据硫精矿性质，浮铜尾矿中铋属难选铋矿物。通过对硫抑制剂、铋活化剂和铋捕收剂种类、用量的选矿条件试验，选用硫抑制剂石灰、高效铋无机活化剂BH、高效选择性硫氮类铋捕收剂BB对铋矿物进行选择性回收。在铋条件试验的基础上，以上药剂用量分别为165 g/t、93 g/t和82 g/t时，采用一粗二扫三精的工艺流程进行铋浮选闭路试验，获得较好试验指标。试验结果见表9。

表9 铋浮选试验结果Tab.9 Test results of bismuth floation %

2.4 伴生金银浮选试验

硫精矿中贵金属既包括以铜矿物和铋矿物为载体的金银矿物[9]，也包括自然金、银黝铜矿等独立金银矿物。为了实现上述伴生金银资源最大价值的综合利用，选矿试验对载体金银和独立金银同时考虑回收。因此，确定了“综合回收载体金银，强化回收独立金银”的技术方案。通过对金银捕收剂种类和用量的选矿条件试验，选用硫氨脂类YB作为金银捕收剂。其具体工艺流程和药剂制度见流程图3，试验结果见表10。

图3 闭路试验流程Fig.3 Closed circuit test flow

表10 伴生金银浮选试验结果Tab.10 Test results of assotioled gold and silver floation %

2.5 闭路试验

硫精矿采用0.45 T磁选机一次选别除去硫化物获得高铁硫精矿；磁选尾矿经磨矿后采用“一粗二扫三精”的工艺获得铜精矿，同时回收部分金银矿物；浮铜尾矿采用一粗二扫三精的工艺获得铋粗精矿，同时也回收部分金银矿物。具体闭路试验结果见表11。

表11 闭路试验结果Tab.11 Closed circuit test results %

3 结语

1）虽然硫精矿中铜品位高，但均主要以微细粒硫化铜矿物形式存在，与硫铁矿嵌布关系十分密切，主要嵌布粒级范围均在20 μm以下，具有质量轻、比表面积大、易被氧化等特性。通过细磨和加入高分子有机絮凝剂TX选择性絮凝硫化铜矿物，同时创造高强度浮选调浆环境，强化剪切絮凝作用，最终获得铜品位大于16%、回收率大于65%的合格铜精矿，实现铜资源的高效综合利用。

2）虽然硫精矿中铋主要以自然铋和辉铋矿形式存在，但嵌布粒度比铜更细，也更易氧化，并且夹杂多种微细粒脉石矿物，属于难选铋矿物。在优先浮选铜时加入铋高效无机抑制剂BY，导致铋矿物一直处于受抑制状态。通过采用无机活化剂BH选择性活化铋矿物，同时加入硫氮类铋高效捕收剂BB，获得了铋品位大于6%、回收率大于60%的铋粗精矿。

3）硫精矿中金银除载体金银以外，仍有自然金、自然银、螺状硫银矿等金银独立矿物，加大了金银综合利用难度。优先浮选铜时加入硫氨脂类贵金属特效捕收剂YB，引导金独立矿物在铜精矿中富集；浮选铋时加入铋活化剂，矿浆调至弱碱性后，继续加入硫氨脂类贵金属捕收剂YB，引导银独立矿物在铋粗精矿中富集。最终实现金银在铜铋精矿中的高效富集，金、银回收率可提高至70%左右。