矿物浮选分离硫化铜及硫化锌研究进展

张 川

（安徽太平矿业有限公司）

新经济系统下，我国矿产加工行业发展迅速，这不仅丰富了我国现代工业体系的生产业态，而且有效促进了社会经济的发展。在金属矿加工中，铜和锌是较为常见的2种原材料，其中硫化铜矿以黄铜矿为主，其往往与硫化锌矿中的闪锌相伴而生，在磨矿作业中，黄铜矿会溶解出一定的铜离子，这些铜离子会使闪锌矿活化，这在增加铜锌可浮性的基础上，增加了两者的浮选分离难度。基于此，进行矿物浮选工艺的深层研究，实现硫化铜、硫化锌的有效分离，继而为现代工业生产奠定良好条件。

1 铜、锌矿石基本特征

1.1 铜矿石特征

作为一种重要的工业生产原料，铜在现代工业生产中具有战略价值，对于国民经济的发展影响深远。现代工业生产体系下，工业生产对于有色金属的需求不断增加，就铜材料而言，其需求量仅次于铝；除机械加工、电子科技外，铜材料在建筑工业、轻工业等领域也广泛应用。在工业快速发展的今天，对于铜材料的需求不断增加，但随着矿产资源的开采，富矿资源逐渐短缺，复杂硫化铜锌矿的开采和利用显得尤为重要。黄铜矿是一种负载的硫化铜锌矿石，是提炼铜矿的重要原料。黄铜矿本身可浮性较好，化学晶体结构与闪锌矿、黝锡矿相差不大，其中的阳离子、阴离子分别分布在角顶和配位四面体中，由此构成了四方体晶系［1］。

1.2 锌矿石特征

锌是一种极为重要的有色金属，从锌矿石原料来看，闪锌矿中的含锌量较高，整体含锌量可达67.10%，同时闪锌矿中含有一定的铁元素。研究表明，闪锌矿的铁含量最高可达30%。工业生产中，若闪锌矿中的铁含量超过10%，则将此类矿石原料称为铁闪锌矿［2］。闪锌矿与其他硫化矿物存在一定的共存关系，即闪锌矿可能和黄铜矿、黄铁矿等矿物伴生共存。在酸性条件下，闪锌矿的可浮性较为突出，但在碱性条件下，可浮性会有所下降。铜锌矿分离过程中，磨矿工艺会产生一定的次生铜离子，钙离子能使得闪锌矿发生活化反应，受此影响，闪锌矿与黄铜矿的可浮性相近，增加了铜锌矿浮选分离的难度。工业生产中，有必要进行铜锌矿浮选分离工艺的优化，以此来实现硫化铜、硫化锌矿物质资源的高效利用。

2 矿物浮选分离工艺

2.1 铜锌矿物优先浮选

当矿物质构成较为简单时，可采用铜锌矿物优先浮选工艺进行处理。就矿物本身而言，往往在可浮性层面具有一定的差异；铜锌矿物优先浮选工艺主要是利用可浮性差异进行矿物分离。通常在浮选分离中，还会添加一定的药剂，提升矿物浮选的效率和质量。结合工业生产实际可知，铜锌矿物优先浮选本身具有操作简单的特点，而且其生产所需的药剂较少，生产矿物质的品位较高。譬如，可通过优先浮选工艺对高砷复杂铜锌多金属矿进行处理，能获得品位优良的铜精矿、锌精矿；该工艺下，铜回收率可达87.45%，锌回收率可达90.14%。在铜锌矿物优先浮选工艺下，药剂的使用会对浮选的效果造成影响，如可通过优先浮铜再选锌的工艺进行矿物浮选分离处理，该工艺下使用高效复合抑制剂T20或新型高效铜捕收剂A11，均能实现铜锌矿物的有效分离。需注意的是，在铜锌矿分离浮选中，有的黄铜矿会嵌布在闪锌矿中，这大大增加了铜锌分离的难度。此时，按照铜优先浮选—铜粗精矿再磨再选—铜尾矿选锌的工艺流程进行处理，能实现铜锌的有效分离，保证铜锌材料的整体品位和回收效率［3］。

2.2 铜锌混合浮选—混合精矿分离

除铜锌矿物优先浮选工艺外，铜锌混合浮选—混合精矿分离在现代工业体系中的应用也较为普遍。该工艺体系下，矿物质往往被分成易浮和难浮两部分，然后可按难易程度进行浮选。该浮选工艺下，若矿物质的可浮性相近，则其往往会被同时选出，由此形成一定的混合精矿，再进行铜锌矿的浮选分离，能有效的满足现代工业的生产需要。如在含金高硫铜锌多金属硫化矿浮选分离过程中，为实现硫化铜、硫化锌的有效分离，可在考虑矿石特征的基础上，吸收优先浮选工艺优势，然后按铜锌混合浮选—混合精矿分离工艺进行矿物质浮选分离处理（图1）；严格按该流程及指标进行矿物质浮选分离，能获得较为理想的选矿指标［4］。从工艺应用效果来看，铜锌混合浮选—混合精矿分离工艺的可控性较为突出，且生产中的药剂需求量相对较少，不足之处在于该工艺的操作较为复杂，且浮选作业所需的时间较长，故而在工业生产中，其整体的使用次数相对较少。

现代浮选分离选矿中，应科学化地选择浮选分离工艺，还需注重对矿石性质的有效分析。在一定程度上，矿石性质决定了后期浮选工艺的应用。譬如，当铜锌矿的矿物组成较为复杂、各类型矿物嵌布密切、分解难度较大时，可通过铜锌混合浮选—混合精矿分离工艺进行处理，该工艺能实现铜锌矿的有效分离。

3 矿物浮选分离药剂

在铜锌矿物浮选过程中，规范化地使用分离药剂能提升铜锌矿石的浮选、分离效率，保证铜锌矿石的品位和回收率。现阶段，矿物浮选分离药剂的类型丰富，常见分离药剂不仅包含选择性捕收剂，可抑锌浮铜，而且涉及抑铜浮锌等药剂。

3.1 选择性捕收剂

矿物质浮选分离工艺中选择性捕收剂的应用较为广泛，该类分离药剂具有改变矿物质表面疏水性的特征，在选择性捕收剂的作用下，浮游的矿粒会黏附在气泡上，实现矿物质的有效分离。从药剂类型来看，其在离子性质层面具有一定的差异，根据这种差异，可将其分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型；从应用范围来看，除硫化矿捕收剂、氧化矿捕收剂外，非极性矿物捕收剂也是较为常见的捕收剂应用类型。这些捕收剂本身具有较强的物理、化学吸附性能，而且能使矿物产生一定的表面化学反应，这对矿物质浮选分离回收率、精矿品位控制具有积极作用。譬如，在低品位铜锌混合精矿浮选分离中，可选择BK302 选择性捕收剂作为浮选分离药剂，在该药剂作用下，可先进行1 次粗选，然后按3 次扫选、3 次精选浮选工艺进行矿物质原材料处理，这样浮选分离工艺中抑锌浮铜特征较为明显，能有效提升矿物质浮选分离的品位，保证矿产资源的回收率。另外，在铜锌多金属硫化矿分选中，还可使用甲基硫氨脂、BK301等捕收剂混合液来提升浮选分离的效率和质量；就甲基硫氨脂、BK301配比而言，需将其混合比例控制在4:1，这样才能实现铜锌矿的有效浮选分离，保证硫化铜、硫化锌的产量，进而为矿产加工奠定良好基础［5］。

3.2 抑锌浮铜

铜锌矿石分离处理中，抑锌浮铜工艺的应用较为普遍，规范使用该工艺能实现矿物浮选分离技术的全面优化，抑锌浮铜工艺应重视闪锌矿抑制剂的研发和使用。硫酸锌是较为常见的一种闪锌矿抑制剂，将该抑制剂用于可浮性较差的闪锌矿，能实现锌物质活化现象的有效抑制，这在降低锌物质可浮性的基础上，可实现铜物质的浮选分离。

现代工业体系下，有的闪锌矿被活化，这增加了铜锌矿的分离难度，过去人们在氰化物的基础上，配合使用其他抑锌浮铜药剂进行处理。该处理工艺下，通过氰化物在矿浆中的水解作用，矿物质混合料会产生一定的HCN 和CN-，当浮选分离处于碱性环境时，CN-浓度增大，此时药剂的抑制效果会有所增强；当浮选分离处于酸性环境时，HCN 物质会快速形成，此时药剂的抑制效果会有所下降，故而在过去的抑锌浮铜工艺下，必须在碱性环境下使用氰化物。近年来，人们的环保意识增强，抑锌浮铜工艺中氰化物的使用量大大减少，为满足现代工业生产需要，研究人员设计开发了多种新型抑锌浮铜抑制剂。譬如，在铜锌矿浮选分离中，有研究将石灰、TW、硫酸锌和亚硫酸钠组合药剂作为抑制剂，并在铜矿石捕收剂层面使用捕收剂Z-200，该捕收剂的性能突出，能实现铜锌矿物的有效分离。另外，在低品位高硅硫化铜锌矿浮选分离中，考虑到矿物种类、矿物嵌布、脉石嵌布关系等因素的影响，可选择碳酸钠作为矿浆pH 值调整剂，同时在抑制剂的使用中可在腐植酸钠、硫酸锌应用的基础上，配合使用亚硫酸钠形成组合抑制剂，使用EMB-513为捕收剂浮选铜；有研究显示，使用这些抑制剂、捕获剂后，低品位高硅硫化铜锌矿的浮选分离能实现铜矿物及锌矿物的有效分离，可获得铜品位27.31%、铜回收率86.35%的铜精矿，锌品位50.94%、锌回收率78.11%的锌精矿，保证铜矿物、锌矿物的回收率和品位优势。

3.3 抑铜浮锌

现代工业体系下，人们对于矿物浮选分离工艺的应用逐渐深入，但在抑铜浮锌层面相关研究仍然较少。这是因为在矿物浮选分离中，与闪锌矿相比，黄铜矿往往具有较高的可浮性，受此影响，人们在浮选分离工艺选择中往往青睐于抑锌浮铜工艺的应用。但在浮选工艺中，若受铜离子影响，锌矿物本身发生活化反应，自身的可浮性提升，且铜矿物在氧化作用下可浮性下降时，可通过抑铜浮锌的方式进行浮选处理。

铜锌矿浮选分离中，考虑到铜锌矿自身承受氧化能力的差异，可选择性地进行黄铜矿的氧化处理，然后再对其进行浮选处理。目前，放置氧化法是较为常用的一种方式，该法操作简单、经济效益显著；不足之处在于氧化、浮选所需的周期较长。为满足工业生产需要，可选择使用一定的外加剂，在外加剂的作用下完成黄铜矿的快速氧化，然后进行浮选分离处理，以此达到缩短浮选分离周期的目的。

除上述工艺外，络合物法在矿物浮选分离中也得到了深层次应用。如可按1:3 的比例将硫酸铜和硫代硫酸钠混合，由此得到一定的络合物。从铜锌矿浮选分离效果来看，该物质在抑制黄铜矿并活化闪锌矿层面效果突出，能有效满足新时期硫化铜、硫化锌的浮选分离需要。

4 铜锌矿浮选分离绿色方法研究

4.1 铜锌矿浮选分离新要求

现代工业体系下，人们在注重生产效率和产品质量的基础上，对生产活动中的生态效益提出了较高要求。在铜锌矿浮选分离工艺下，需严格按照绿色、环保、节约的要求进行生产，这对铜锌矿浮选分离工艺的应用提出了全新要求，并在一定程度上对选矿效率造成了较大影响。在矿场生产中，按照传统的选矿方式难以满足新时期的生产需要，基于此，在规范使用各种捕收剂、抑制剂的基础上，还需在其他外界手段的作用下，完成铜锌矿物的物理、化学改性处理，以保证铜锌矿浮选分离的整体效益。

4.2 铜锌矿浮选分离绿色新方法

新时期，针对铜锌矿浮选分离工艺研究的逐渐深入，由此产生了一些具有较高经济效益、环保效益的新方法，满足了新时期铜锌矿浮选分离的工作需要。例如，在对黄铜矿和闪锌矿进行分离时，可通过刺槐豆胶进行处理，该材料本身具有绿色环保的优势。从浮选分离效果来看，刺槐豆胶对闪锌矿的抑制作用较为明显，且抑制效果明显超过了黄铜矿。通过分析可知，刺槐豆胶表面存在Zn（OH）2、ZnO 及羟基，这些物质存在一定的吸附作用，能将闪锌矿吸附在自身结构表面，完成硫化锌、硫化铜的快速分离。

电化学法在铜锌矿浮选分离中也得到了广泛应用，作为加温氧化技术后产生的全新技术，电化学法根据硫化矿物氧化速度的差异，通过电催化增大不同矿物间的可浮性差异，以此实现矿物质的有效分离。从电位调控浮选效果来看，能有效缩短矿石的浮选时间，同时在浮选机数量控制中具有积极作用，能有效降低铜锌矿浮选分离的经济成本。大量研究表明，使用电位调控浮选工艺能有效减少药剂的使用，避免对周围环境造成影响。值得注意的是，在不同硫化矿物浮选分离中，应注重其浮选电位的系统控制，即在考虑矿浆pH 值、矿浆电位的基础上，还应对浮选药剂进行有效控制，以此来实现多种硫化物的有效分离。

5 结 语

（1）现代工业生产中，人们对于铜矿石、锌矿石的需求量不断增加，面对矿产资源日益短缺的局面，应重视铜锌矿的浮选分离处理。新时期，研究人员应深入研究铜矿、锌矿的基本特征，深层次分析铜锌矿浮选分离工艺原料及药剂应用，并进行浮选分离工艺的系统创新，才能有效提升硫化铜、硫化锌的生产效率

（2）黄铜矿本身具有良好的可浮性，在酸性条件下闪锌矿的可浮性也较为突出。考虑到碱性条件下铜锌矿物分离困难的问题，可通过铜锌矿物优先浮选、铜锌混合浮选—混合精矿分离等工艺进行浮选处理。在实际浮选中，应重视浮选药剂的选用，并深化刺槐豆胶浮选、电化学法的应用，提升铜锌矿浮选的经济效益、质量效益和生态效益，实现铜、锌矿产资源的综合利用，促进现代工业的有序发展。