安徽某富蛇纹石铜矿选矿试验研究①
2022-09-09谢菲菲王长涛刘润清翟启林张丽敏
谢菲菲，王长涛，刘润清，翟启林，孙 伟，高 雅，张丽敏
（中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083）
铜矿中常含有大量黏土矿物，蛇纹石就是其中的一种。蛇纹石在磨矿阶段容易过磨引起泥化［1⁃2］，导致浮选环境恶化，精矿品位降低、MgO含量过高；精矿中MgO含量过高还会影响后续冶炼过程［3］。
针对蛇纹石等硅酸盐矿物给浮选带来的不利影响，国内外研究人员进行了大量研究，降镁工艺主要有浸出降镁［4］和浮选降镁［5⁃7］。常用的降镁抑制剂有羧甲基纤维素［8⁃9］、水玻璃、六偏磷酸钠［10］等，但目前仍没有较为有效的方法实现有用矿物和含镁硅酸盐矿物的高效分离。
本文以安徽某含铜磁黄铁矿⁃蛇纹石（滑石）矿为研究对象，通过选择具有较强选择性的铜捕收剂、较强抑制能力的镁硅酸盐抑制剂以及中矿再磨再选工艺，解决了该铜矿泥化严重问题，获得了品质较高的铜精矿产品，研究成果可为其他类型高泥矿石的处理提供思路。
1 原矿性质及试验方法
1.1 原矿性质
试验矿样取自安徽某铜矿，XRD检测结果表明试样的主要矿物为黄铜矿，其次为磁黄铁矿、黄铁矿、蛇纹石和滑石等。试样化学多元素分析结果如表1所示。由表1可知，试样中具有回收价值的有价元素主要为Cu和Fe。对试样中的铜矿物进行了化学物相分析，结果如表2所示。由表2可知，Cu主要以硫化物形式存在，其中大部分为原生硫化铜，小部分为次生硫化铜；氧化铜和墨铜矿占比较少。
表1 试样化学多元素分析结果（质量分数） %
表2 试样中铜化学物相分析结果
1.2 试验方法
浮选试验均在XFG型挂槽浮选机进行，试验所用药剂规格如表3所示。
表3 试验药剂规格
2 结果与讨论
2.1 磨矿细度试验
原矿中铜矿物与各脉石矿物关系紧密复杂，且嵌布粒度较细，合适的磨矿细度要求铜矿物既能单体解离，又不造成过磨以免加重泥化。石灰用量3 000 g／t，粗选捕收剂SN用量10 g／t、起泡剂2＃油用量20 g／t条件下进行了磨矿细度试验，试验流程如图1所示，结果如图2所示。
图1 试验流程
图2 磨矿细度对铜精矿品位及回收率的影响
由图2可以看出，随着磨矿细度增加，铜精矿回收率不断增加；当－0.074 mm粒级含量大于84%时，回收率几乎不变。随着磨矿细度增加，铜精矿品位逐渐降低，主要是由于磨矿细度增加，原矿中硬度较低的脉石矿物解离度增大，泥化现象不断加剧，造成矿泥罩盖和机械夹带，导致铜精矿品位降低。后续试验中磨矿细度定为－0.074 mm粒级占84%。
2.2 捕收剂种类试验
浮选过程利用黄铜矿和其他脉石矿物表面物理化学性质的差异从而将黄铜矿和脉石分离，其中选择性好、捕收能力强的黄铜矿捕收剂可以缓解泥化造成的铜精矿品位低的问题，获得品质更高的铜精矿。磨矿细度－0.074 mm粒级占84%，其他条件不变，进行了捕收剂种类试验，试验流程同图1，结果如表4所示。
表4 捕收剂种类试验结果
由表4可知，使用以上5种捕收剂，铜精矿回收率没有较大变化，均在93%左右。采用丁黄药＋Z200组合药剂时，铜精矿品位最高，可达2.99%。采用丁铵黑药＋SN组合药剂时，铜精矿品位最低，为2.31%。这表明丁黄药＋Z200组合药剂对铜矿的选择性较好。而丁铵黑药具有较强的起泡性能，导致矿泥机械夹带严重。丁黄药＋Z200组合药剂对铜的选择性强，可较大限度地缓解泥化带来的铜精矿品位低的问题，也不会使铜在尾矿中损失过多。选择丁黄药＋Z200组合药剂为捕收剂。
2.3 抑制剂种类试验
该铜矿中含有大量的蛇纹石和滑石等硅酸盐矿物，缓解蛇纹石和滑石泥化对浮选的不利影响是研究的关键。磨矿细度－0.074 mm粒级占84%，以丁黄药＋Z200为组合捕收剂，抑制剂用量均为100 g／t，其他条件不变，进行了矿泥抑制剂种类试验，试验流程同图1，结果如表5所示。
表5 抑制剂种类试验结果
由表5可知，5种抑制剂对铜精矿回收率影响不大，回收率均在87.68 %～89.15%。使用糊精时铜精矿品位最高，为5.49%，且回收率较高，为88.00%。说明糊精对脉石的抑制效果较强，可减少矿泥上浮；并且对铜矿可浮性影响较小。选择糊精为脉石抑制剂。
2.4 中矿再磨再选试验
原矿性质导致中矿产率高且品位低，因此中矿的处理会影响整个浮选过程的合理性和稳定性。如果将中矿顺序返回，则会造成入选品位低、返砂负荷大等问题。考虑将中矿再磨再选，减轻返砂负荷，将低品位矿泥尽早脱除。浮选流程和试验结果分别如图3和表6所示。
图3 中矿处理方式试验流程
表6 中矿处理方式试验结果
由表6可知，经一粗两精两扫、中矿再磨再选浮选，可获得铜精矿品位21.50%、回收率60.16%的指标，与中矿顺序返回相比，铜精矿品位提高了4.40个百分点，中矿3品位提高了0.88个百分点、产率降低了9.46个百分点，极大缓解了泥化造成的中矿产率高、品位低、返砂负荷过大的问题。
2.5 闭路试验
在条件试验基础上进行了闭路试验，闭路试验流程及试验结果分别如图4和表7所示。
表7 闭路试验结果
图4 闭路试验流程
由表7可知，闭路试验获得了铜精矿Cu品位17.21%、回收率86.30%，尾矿Cu品位0.13%、回收率13.70%的浮选指标。与未改进指标相比，铜精矿品位提高了0.71个百分点，回收率提高了3.30个百分点。
3 结 论
1）安徽某铜矿中可回收金属元素为Cu，Cu主要以黄铜矿形式产出。脉石矿物为硫铁矿和易泥化的蛇纹石以及滑石。
2）选择性较强的Z200和捕收性较强的丁黄药作为组合捕收剂可以较好地回收铜矿并减小蛇纹石等脉石矿物的影响，糊精对蛇纹石等易泥化脉石的抑制能力较强。
3）中矿再磨再选流程可以有效解决泥化带来的中矿产率高、品位低的难题，提高富蛇纹石铜矿浮选体系的稳定性。
4）一粗两扫三精、中矿再磨再选浮选闭路浮选试验可以获得铜精矿品位17.21%、回收率86.30%的指标。
