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某铜锌多金属硫化矿石选矿工艺试验研究

2023-07-06聂世华

黄金 2023年6期

聂世华

摘要:某铜锌多金属硫化矿石含铜0.38 %、锌1.69 %、硫12.48 %,铜、锌、硫为主要有价回收元素。为实现铜、锌、硫的有效分离回收,开展了选矿工艺流程及药剂制度试验研究。结果表明:采用铜锌硫顺序优先浮选工艺,即优先选铜、再选锌、最后选硫工艺,在Z-200作为选铜捕收剂,硫酸锌和亚硫酸钠组合作为锌抑制剂,石灰作为硫抑制剂,乙基黄药和丁基黄药作为选锌捕收剂的条件下,闭路试验获得了铜精矿铜品位21.95 %、铜回收率80.52 %,锌精矿锌品位45.29 %、锌回收率83.22 %,硫精矿硫品位49.79 %、硫回收率85.02 %的试验指标。

关键词:多金属矿;优先浮选;铜锌分离;锌抑制剂;硫

中图分类号:TD923          文章编号:1001-1277(2023)06-0055-04

文献标志码:Adoi:10.11792/hj20230612

铜是国民经济生产中的重要金属[1],近年来,随着新能源等产业的快速发展,对铜的需求日益增加。铜锌多金属硫化矿是生产铜、锌等金属的主要原料之一。但是,由于铜锌多金属硫化矿石性质复杂多变,铜锌分离技术已成为选矿领域的重要研究课题之一[2-3]。铜锌难以分离的原因主要有2个:一是铜、锌嵌布粒度细,且共生存在,黄铜矿常呈细粒浸染状存在于闪锌矿中[4-5],矿石往往需要细磨,若铜矿物和锌矿物单体解离不完全,则不能很好地实现2种矿物的浮选分离;二是闪锌矿易被铜离子活化,在浮选矿浆中有微量铜离子时,闪锌矿会吸附铜离子而被活化。常用的选矿工艺流程是优先浮选法,其次是铜锌混合浮选、部分优先浮选—混合浮选、等可浮浮选等[6]。本文针对某铜锌多金属硫化矿石,在分析矿石性质的基础上,进行了系统的选矿试验研究,取得了较好的指标。

1 矿石性质

某铜锌多金属硫化矿石中有价元素主要是铜、锌、硫,还含有一定量的金。铜主要为硫化铜矿物,氧化铜矿物的含量很低。硫化铜矿物中原生硫化铜约占总铜的56.4 %,次生硫化铜约占41 %;铜矿物主要为黄铜矿、铜蓝、辉铜矿,其次为孔雀石、自然铜、斑铜矿及赤铜矿。锌主要为硫化锌,分布率为95.12 %,其他以氧化物形式存在;鋅矿物主要为闪锌矿。硫主要以黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿等金属硫化物形式存在。脉石矿物主要有石英、方解石,其次为绿泥石、白云母、透辉石、白云石等。矿石主要化学成分分析结果见表1。

2 选矿试验结果与讨论

2.1 试验方案选择

对铜锌多金属硫化矿石可采用的浮选原则流程有优先选铜流程、锌铜混选流程、锌铜等可浮浮选流程、易选铜快速优先浮选流程等四大类。针对矿石性质,前期开展了探索试验,选择铜锌硫顺序优先浮选原则工艺流程,在此基础上进行了条件试验,考察了捕收剂、磨矿细度等因素,确定了最终的药剂制度和选矿工艺流程。

2.2 磨矿细度

在捕收剂Z-200用量20 g/t,抑制剂硫酸锌和亚硫酸钠用量均为800 g/t的条件下,开展磨矿细度试验。试验流程见图1,试验结果见表2。

由表2可知:随着磨矿细度逐渐增大,铜回收率逐渐升高。当磨矿细度-0.074 mm占比超过80 %时,铜回收率保持稳定,表明最佳磨矿细度为-0.074 mm占80 %左右。后续试验选择磨矿时间360 s,此时磨矿细度-0.074 mm占81.00 %。

2.3 捕收剂种类

适宜的捕收剂是获得良好分选指标的重要因素。

由于硫化铜矿物的可浮性好于硫化铅、硫化锌和硫化铁等矿物,因此,硫化铜矿物的捕收剂常选用捕收能力较弱但选择性较强的药剂。采用硫酸锌和亚硫酸钠作为锌抑制剂,选取Z-200、乙基黄药、丁基黄药、丁铵黑药和丁钠黑药5种捕收剂开展试验。试验流程见图2,试验结果见表3。

由表3可知:5种捕收剂对铜的选择性顺序为Z-200>丁铵黑药>丁钠黑药>丁基黄药>乙基黄药。在品位接近的情况下,采用Z-200作为捕收剂,铜回收率最高,达到74.80 %。因此,确定采用Z-200作为铜捕收剂。

2.4 捕收剂用量

固定磨矿细度-0.074 mm占81.00 %,开展捕收剂Z-200用量试验。试验流程见图1,试验结果见表4。

由表4可知:随着捕收剂Z-200用量的增加,产率逐渐增大,铜粗精矿铜品位逐渐下降、锌品位先升高后下降,铜、锌的回收率均逐渐增大。当捕收剂Z-200用量为15 g/t时,继续增加Z-200用量,铜回收率增幅较小,但锌回收率仍在不断提高。为保证铜粗精矿铜回收率,且使铜粗精矿中锌品位较低,确定捕收剂Z-200的最佳用量为15 g/t。

2.5 锌抑制剂用量

常用的锌抑制剂有氰化物、亚硫酸盐、硫酸锌、硫化钠等。采用硫酸锌和亚硫酸钠组合作为抑制剂,固定磨矿细度-0.074 mm占81.00 %,捕收剂Z-200用量15 g/t,考察硫酸锌和亚硫酸钠用量对锌的抑制效果。试验流程见图1,试验结果见表5。

由表5可知:随着硫酸锌和亚硫酸钠用量的逐渐增大,铜粗精矿含铜、含锌都逐渐升高;当二者总用量超过1 200 g/t后,再继续增大其用量,铜粗精矿含铜、含锌反而有所降低。因此,选择硫酸锌用量600 g/t、亚硫酸钠用量600 g/t为最佳用量。

2.6 锌硫顺序浮选开路试验

针对选铜后的尾矿,开展了优先选锌再选硫试验。选锌采用石灰抑制硫,硫酸铜活化锌,乙基黄药和丁基黄药作为选锌的捕收剂,2号油作为起泡剂;选硫采用硫酸铜活化硫,丁基黄药作为捕收剂,2号油作为起泡剂。选锌、选硫均采用一次粗选、一次扫选、一次精选的流程结构,试验流程及条件见图3,试验结果见表6。由表6可知:开路试验获得的锌粗精矿锌品位达47.87 %、锌回收率为79.12 %,锌粗精矿与2个锌中矿合计锌回收率为90.38 %;硫粗精矿含硫达50 %以上、硫回收率为78.61 %,硫精矿与2个硫中矿合计硫回收率高达86 %以上。

2.7 全流程閉路试验

在上述条件试验的基础上,开展了优先选铜、再选锌、最后选硫的铜锌硫顺序优先浮选全流程闭路试验。试验流程见图4,试验结果见表7。

由表7可知:全流程闭路试验获得了较好指标,铜精矿含铜21.95 %、铜回收率80.52 %,锌精矿含锌45.29 %、锌回收率83.22 %,硫精矿含硫49.79 %、硫回收率85.02 %。

3 结 论

1)某铜锌多金属硫化矿石含铜0.38 %、含锌1.69 %、含金1.8 g/t、含硫12.48 %。铜主要为硫化铜矿物,氧化铜矿物含量较低。原生硫化铜约占总铜的56.4 %,次生硫化铜约占41 %。锌以硫化锌为主,分布率为95.12 %,其他以氧化物形式存在。

2)采用优先选铜、再选锌、最后选硫的铜锌硫顺序优先浮选流程,在确定的磨矿细度-0.074 mm占81.00 %, Z-200作为铜捕收剂,硫酸锌+亚硫酸钠组合作为抑制剂的最佳试验条件下,全流程闭路试验获得了较好指标,铜精矿含铜21.95 %,锌精矿含锌45.29 %,硫精矿含硫49.79 %,铜、锌、硫回收率分别为80.52 %、83.22 %、85.02 %。

[参 考 文 献]

[1] 王可祥,祁忠旭,江旭,等.某低品位复杂难选铜锌矿选矿工艺研究[J].矿业研究与开发,2021,41(9):137-140.

[2] 朱一民,周菁,张晓峰,等.内蒙古某难选铜锌硫化矿浮选分离试验研究[J].有色金属(选矿部分),2014(4):9-12.

[3] 袁明华,普仓凤.多金属复杂铜矿铜锌硫分离浮选试验研究[J].有色金属(选矿部分),2008(1):1-3.

[4] 余新阳,王强强,刘诚,等.河南某高硫难选铜锌矿选矿试验研究[J].有色金属工程,2016,6(4):53-57,62.

[5] 白洁,孙志健,于洋,等.某难选铜锌硫化矿锌回收选矿试验研究[J].矿冶,2020,29(5):45-49,68.

[6] 邱廷省,邱仙辉.铜锌硫化矿浮选分离技术的研究与进展[J].世界有色金属,2009(2):28-31.

Abstract:A copper-zinc polymetallic sulfide ore contains 0.38 % copper,1.69 % zinc,and 12.48 % sulfur,of which copper,zinc,and sulfur are the main valuable elements for recovery.To achieve effective separation and recovery of copper,zinc,and sulfur,experimental research on the ore-dressing process and reagent regime was carried out.The results showed that using a copper-zinc-sulfur preferential flotation process,that is,separating copper first,then zinc,and finally sulfur,with Z-200 as the copper collector,zinc sulfate and sodium sulfite combination as the zinc depressant,lime as the sulfur depressant,and ethyl xanthate and butyl xanthate as the zinc collector,closed-circuit experiments obtained a copper grade of copper concentrates of 21.95 %,a copper recovery rate of 80.52 %;a zinc grade of zinc concentrates of  45.29 %,a zinc recovery rate of 83.22 %;and a sulfur grade of sulfur concentrates of 49.79 % and a sulfur recovery rate of 85.02 % for experimental indicators.

Keywords:polymetallic ore;preferential flotation;copper-zinc separation;zinc depressant;sulfur