内蒙古某铜矿低碱度铜硫分离浮选试验研究

李 超 凌石生

(1.矿冶科技集团有限公司，北京100160；2.北矿化学科技(沧州)有限公司，河北 沧州 061108)

铜矿传统铜硫分离均采用抑制硫化铁矿物浮选出铜的方案，通常加入大量石灰在高碱度条件下对硫铁矿物进行抑制。此类工艺流程，一般都存在石灰用量大、管道结钙严重、需用硫酸活化被抑制的黄铁矿[1]、废水难处理等问题[2]。此外，高碱度的矿浆环境中，伴生的贵金属金、银等会损失在硫精矿中[3]，不利于贵金属的综合回收，并且也不利于铜矿物的浮选，铜精矿品位不易提高。研究[4]发现，使用高效选择性铜捕收剂以及合适的抑制剂在低碱度条件下可实现铜硫分离，回收铜矿中的贵金属金和银。但黄铜矿和黄铁矿在低碱度条件下可浮性接近，抑制剂与捕收剂的选择极为重要[5]。一直以来，低碱度铜硫分离理论和工艺研究方面成果颇多，技术思路之一是在低碱度条件下使用选择性好的高效捕收剂。如汪晓春等[6]在部分浮选工艺中使用新型捕收剂XW-B45-2，在矿浆pH值为7～9时浮选，浮选指标明显提升，不过仍然局限在局部工艺，精选作业仍需维持高碱条件浮选。周利华、曹焱鹏等[7，8]在pH值8.5的低碱条件下得到了较好的铜浮选指标。刘万峰等[9]使用选择性捕收剂BK404替代原有捕收剂，大幅度降低了石灰用量，生产指标保持稳定，避免了后续浮选流程因高碱带来的负面影响。李晓波等[10]使用BK301和LP-1作为组合捕收剂，在低碱度条件下，经过优先浮铜、原浆无活化选硫的铜硫分离工艺得到了理想的浮选指标。另一种技术思路是通过使用有效的抑制剂实现低碱度条件下的铜硫分离，目前已报道的有效抑制剂有无机盐抑制剂和有机抑制剂。无机盐类抑制剂如次氯酸钙、亚硫酸钠、硫代硫酸钠等，有机大分子抑制剂如腐殖酸类、淀粉、CMC等有机小分子抑制剂如 NTP、EDTP 等[11-15]。在低碱度条件下通过使用BGRIMM研发的高效铜捕收剂BK305以及高效硫铁矿抑制剂BK506实现铜、硫矿物的高效分离，试验指标良好。BK305是硫氨酯类复合高效捕收剂，主要可用作硫化铜矿的捕收剂，与Z200等传统捕收剂相比，具有用量少、浮选速度快、捕收能力强、选择性好等显著优点；BK506是包含硫酸铵、氯化钙、氢氧化钠等无机盐类的抑制剂，可作为低碱度条件下生产高硫铜矿、铅矿、锌矿以及铜锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿的硫铁矿抑制剂，对黄铁矿、磁黄铁矿等有较好的抑制作用，而对黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等的抑制作用微弱，可以忽略不计，对抑制硫铁矿、提高精矿品位作用明显，可以部分或全部替代石灰使用，且不会使矿浆pH值显著增高。

内蒙古某选矿厂铜浮选年处理量300万t，浮选原则流程为原矿磨至细度-0.074 mm占比60%，添加石灰调节矿浆pH值在12以上，采用铜捕收剂TXCu-2、松醇油高碱选铜，铜粗精矿再磨至细度-0.045 mm 占比85%后经精选产出铜精矿，铜尾矿添加硫酸活化降低pH值至9左右选硫，具体流程为铜一次粗选、两次扫选、四次精选，硫一次粗选、两次扫选、两次精选流程。其中铜精矿中铜品位为20%～23%，铜回收率为65%左右；硫精矿中硫品位为37%～40%，硫回收率为72%左右，铜、硫回收率较低。因选矿厂工艺流程及设备均已稳定应用，因此寻求在不改变选矿工艺流程及设备的前提下通过开展药剂制度试验提高生产指标。

1 矿石性质

原矿铜品位0.34%、硫品位9.35%，硫铜比高达27.5，主要化学成分见表1。矿石主要含黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、褐铁矿、铜蓝等。原矿中铜化学物相分析结果见表2，铜主要以原生硫化铜为主，其次是次生硫化铜，氧化铜含量较低，属于比较难处理的高硫型铜矿。

表1 矿石的主要化学成分

表2 铜的化学物相分析结果

2 试验结果与讨论

采用矿冶科技集团研发的高效铜捕收剂BK305以及高效硫铁矿抑制剂BK506为组合药剂的低碱选铜药剂制度替代现场高碱条件药剂制度，进行对比试验。其中，BK305为酯类，BK506为无机硫酸盐类。

2.1 石灰用量试验

为了确定合适的石灰用量，考察了不同石灰用量条件下的铜浮选情况，试验流程见图1，试验结果如图2所示。

图1 石灰用量试验流程Fig.1 Flowsheet of lime dosage test

图2 石灰用量对铜回收的影响Fig.2 Effects of lime dosage on copper recovery

从图2可以看出，开始时，随着石灰用量的增加，铜品位逐步升高，当石灰用量达到1 000 g/t左右时达到最高，之后随着石灰用量进一步增加而逐步降低；铜回收率随石灰用量增大逐步升高，在石灰添加量达到1 000 g/t后上升幅度显著降低。因此，石灰添加量为1 000 g/t时，能够兼顾铜品位和回收率，为最佳用量。

2.2 BK506用量试验

为了考察BK506用量对铜浮选的影响，开展了抑制剂BK506用量试验，试验流程见图1。其中，石灰用量为1 000 g/t，BK506用量改变，试验结果如图3所示。

从图3可以看出，随着BK506用量的增加，铜品位先升高后降低，BK506用量在100 g/t时所得铜精矿铜品位达到峰值附近；铜回收率随BK506用量增大逐步升高，在BK506用量达到100 g/t后上升幅度显著降低。因此，BK506用量为100 g/t时，既能够保证药剂的抑制效果，同时也能兼顾铜回收率，为最佳药剂添加量。

2.3 铜捕收剂种类试验

为了考察捕收剂对铜浮选的影响，进行了现场选铜捕收剂TXCu-2、Z-200、酯-105和高效铜捕收剂BK305四种选铜捕收剂对比试验，试验流程见图1。其中石灰用量为1 000 g/t，改变捕收剂种类，试验结果如图4所示。

图4 铜捕收剂种类对铜回收的影响Fig.4 Effects of copper collector on copper recovery

从图4可以看出，现场铜捕收剂TXCu-2和Z-200的指标相当，酯-105作捕收剂时铜品位和回收率都偏低，与上述三种捕收剂相比，BK305的铜粗精矿品位和回收率最高，可以证明BK305更为高效，更适合作为该矿石的捕收剂。

2.4 BK305用量试验

为了考察BK506用量对铜浮选的影响，开展了抑制剂BK506用量试验，试验流程见图1。其中石灰用量为1 000 g/t，改变BK506用量，试验结果如图5所示。

图5 BK305用量对铜回收的影响Fig.5 Effects of BK305 dosage on copper recovery

从图5可以看出，随着BK305用量的增大，铜品位先升高后降低，BK305用量在40 g/t时所得铜精矿铜品位达到峰值；铜回收率随着BK305用量增加逐步升高，但用量超过40 g/t后升高幅度显著降低，再增大BK305用量经济性不高。因此，BK305用量为40 g/t时既能获得较高的铜品位，也能兼顾铜回收率，为最佳的药剂添加量。

2.5 硫捕收剂对比试验

针对选铜尾矿，进行了现场选硫捕收剂TXS-2、丁基黄药、ZM-604、A8和W8五种硫捕收剂对比试验，试验流程见图6，试验结果如图7所示。

图6 硫捕收剂对比试验流程Fig.6 Flowsheet of comparison test of sulfur collectors

图7 硫捕收剂种类对硫回收的影响Fig.7 Effects of sulfur collector on sulfur recovery

从图7可以看出，使用A8、W8作硫捕收剂时，硫品位和硫回收率指标均偏低，捕收剂TXS-2的选择性最好，而丁基黄药可兼顾硫精矿品位和回收率，硫精矿回收率较现场硫捕收剂高6个百分点左右。因此，丁基黄药更加适合作为该浮选流程的硫捕收剂使用。

2.6 闭路试验

根据上述试验确定的最佳参数条件，进行了低碱工艺流程闭路试验，试验流程见图8。同时，也采用现场高碱工艺的药剂制度进行了闭路试验，试验流程见图9，试验结果见表3。

图8 低碱工艺闭路试验流程Fig.8 Flowsheet of locked-circuit test of low-alkali process

图9 现场高碱工艺闭路试验流程Fig.9 Flowsheet of locked-circuit test of high-alkali process

表3 闭路试验结果

由表3可知，低碱工艺指标优于高碱工艺指标，铜精矿回收率提高0.91个百分点，硫精矿回收率提高2.96个百分点，同时可降低石灰用量，取消硫浮选前的加硫酸活化作业。

3 结论

内蒙古某铜矿属于难处理铜硫矿，浮选时采用低碱工艺所得技术指标优于高碱工艺，铜精矿回收率提高0.91个百分点，硫精矿回收率提高2.96个百分点，同时可降低石灰用量，取消硫浮选前的加硫酸活化作业。低碱工艺可以进一步在该矿开展工业应用试验，有较好的应用前景。低碱工艺闭路试验指标为：铜精矿品位22.59%、回收率84.17%，硫精矿品位41.03%、回收率80.78%；高碱工艺闭路试验指标为：铜精矿品位22.26%、回收率83.26%，硫精矿品位40.71%、回收率77.82%。