銅鋅混合精礦浮選分離試驗研究

陳建華，李寧鈞，曾冬麗

(廣西大學資源與冶金學院，廣西 南寧 530004)

廣西拉么選廠處理的礦石，為銅鋅多金屬硫化礦石。該礦石銅鋅硫化礦致密共生，嵌布粒度細，由于無法實現銅鋅分離，而采用銅鋅混浮后以銅精礦產品直接出售。由于銅精礦中鋅含量高，因此嚴重影響了銅精礦價格，使得企業經濟效益受到很大的影響。

由于混浮后殘留大量藥劑，礦物表面覆蓋著藥劑薄膜，并且在磨礦過程中產生的銅離子對閃鋅礦有活化作用，大大提高了閃鋅礦可浮性，使得閃鋅礦與黃銅礦的可浮性差異減小，傳統的藥劑制度根本無法實現有效的分離。因此，尋找合理的脫藥藥劑和高效的、選擇性強的捕收劑和抑制劑是解決銅鋅分離的重要研究方向。

1 試驗研究方法

1.1 礦樣制備

試驗所用礦樣為拉么礦區經浮選后的銅鋅混合精礦。首先將銅鋅混合精礦自然晾干，然后采用移錐法反復堆錐3～5次，將試樣混勻。浮選試驗時，每次取150 g混勻好的礦樣進行試驗。

1.2 礦樣性質

為了更加細致的研究樣品的組成，嵌布嵌鑲關系，嵌布粒度等相關工藝，取A與B兩個均分樣品進行了QEMSCAN掃描。

研究結果表明，礦石樣品中礦物組成較多，主要有用礦物是黃鐵礦、黃銅礦及閃鋅礦，脈石礦物主要為石英、硫化物及其他微量礦物，如斜長石、方解石等。礦樣中主要元素含量見表1。

主要礦物顆粒平均粒徑見表2。由表2可以看出，黃鐵礦、毒砂主要為粗顆粒分布，閃鋅礦、黃銅礦則粒度較細，基本存在于-37μm中。此外，本次QEMSCAN掃描，從彩色礦物顆粒圖片可以看出，樣品礦物顆粒沒有充分單體解離。

表1 礦樣主要成分/%

表2 樣品中主要礦物的平均粒徑/μm

1.3 浮選方案選擇

脫藥是銅鋅混合精礦浮選分離的首要因素[1]。在脫藥后再磨和磨礦后脫藥的方案選擇上，根據理論上脫藥后再磨能產生更多的新鮮表面，利于下一步浮選分離和探索性試驗的綜合分析后，選擇脫藥后再磨浮選分離的方案。銅鋅分離方案有抑鋅浮銅和抑銅浮鋅兩種，這兩種方案都有報道。由于黃銅礦可浮性比閃鋅礦好，又該礦物中鋅品位高于銅，根據“浮少抑多”的原則，故采用抑鋅浮銅的方案。

2 試驗結果與分析

2.1 磨礦細度試驗

銅鋅混合精礦浮選分離前的磨礦作業的目的，是使銅鋅礦物充分單體解離，同時又避免過磨導致礦物泥化難以浮選，所以尋找合適的磨礦細度是浮選分離的關鍵因素。試驗流程如圖1，先加入硫化鈉33.33 kg/t進行脫藥，磨礦時加入硫化鈉300 g/t在球磨機中，浮選時依次加入：石灰3000 g/t、硫酸鋅4000 g/t、亞硫酸鈉2000 g/t、丁黃藥200 g/t、2#油30 g/t。

圖1 磨礦試驗流程圖

試驗結果見圖2、圖3。試驗結果表明：隨著磨礦時間的增加，-320目含量也隨之增加，銅和鋅的回收率都逐漸下降；在磨礦細度-320目從92.9%到96.6%的過程中，鋅的回收率下降趨勢愈發明顯，由94.11%下降到了86.92%。同時，銅和鋅的品位都是隨著磨礦細度的減小，先下降再升高，之后變化不明顯?？傮w上來看，隨著磨礦細度的變化，銅精礦中鋅的品位和回收率都較高，變化不明顯，說明該混合精礦在沒有找到合理的藥劑制度前，分離難度非常大。通過對礦石性質中銅鋅硫化礦的嵌布粒度進行分析后，先暫定磨礦細度-320目92.9%。

圖2 磨礦細度對精礦回收率的影響

圖3 磨礦細度對精礦品位的影響

2.2 脫藥試驗

由于礦石經選礦廠混合浮選后，殘留了大量混合浮選藥劑在銅鋅混合精礦中，如果未經脫藥直接進入銅鋅分離作業，吸附在鋅礦物表面的藥劑使得抑制劑很難對其有效抑制，導致大量富集到銅精礦中，從而造成銅精礦含鋅高。因此，浮選分離之前必須進行脫藥。

本次試驗研究采用的是脫藥后再磨浮選分離方案，對硫化鈉單獨使用和硫化鈉與活性炭組合使用的脫藥效果進行了對比試驗。試驗結果見表3。

表3 脫藥試驗結果

從試驗結果可見，單獨使用硫化鈉脫藥時，由于硫化鈉用量過大，導致脫藥后進行浮選分離時，殘留的硫化鈉對銅鋅礦物有抑制作用。雖然銅精礦中鋅品位較低，在11%左右，但是銅的回收率過低，最高也只有36.03%。當活性炭與硫化鈉配合使用脫藥時，由于活性炭可以吸附被硫化鈉從礦物表面排擠下來的捕收劑和脫藥時加入的殘留硫化鈉，所以銅和鋅的回收率都明顯提高。雖然相比較單獨使用硫化鈉脫藥，銅精礦中鋅含量升高不少，但是銅的回收率得到了保證。當活性炭和硫化鈉的用量分別為5.33 kg/t和33.33 kg/t時，精礦中銅的品位最高，為12.45%，鋅的品位最低，為20.38%，銅的回收率達到了85.13%，此脫藥藥劑使用方案效果最佳。

2.3 捕收劑試驗

在磨礦時間2min和活性炭與硫化鈉用量分別為5.33 kg/t和33.33 kg/t配合使用脫藥的條件下，考察了單獨使用乙硫氮、丁銨黒藥、KM-109以及乙硫氮和丁銨黒藥組合使用作為捕收劑的浮選效果。乙硫氮、丁銨黒藥、KM-109都對硫化銅礦具有良好選擇性和捕收力，是銅-鋅、銅-硫分離常用的捕收劑。由表4可見，單獨使用乙硫氮作為捕收劑用量為50 g/t時，銅精礦中銅品位達到15.18%，為所有結果中最高，并且鋅品位為所有結果中最低的14.45%。隨著用量從50 g/t增大到150 g/t，銅品位逐漸降低，鋅品位急劇升高，從14.45%升高到了22.84%。而以乙硫氮和丁銨黒藥組合以及單一KM-109作為捕收劑時，銅精礦中銅品位都較單獨以乙硫氮為捕收劑用量50 g/t時低，鋅的品位也上升顯著，大都在20%左右，分離效果相對較差。綜合考慮精礦品位和回收率指標后，選擇乙硫氮作為捕收劑且用量為50 g/t比較適宜。

表4 捕收劑種類與用量試驗結果

2.4 抑制劑試驗

本次試驗研究采用的是抑鋅浮銅方案。由于磨礦過程產生的次生銅離子容易在閃鋅礦表面生成一層CuS薄膜，使得閃鋅礦和黃銅礦的表面性質相近，可浮性差異減小，從而造成了銅鋅分離困難[2]。因此，尋找到合理、高效的抑制劑及其最佳組合條件，是解決銅鋅分離的關鍵所在。在考慮到組合抑制劑之間的協同效應以及查閱文獻資料的基礎上，對硫酸鋅+亞硫酸鈉、硫酸鋅+亞硫酸鈉+GZT、硫酸鋅+亞硫酸鈉+FS三種組合抑制劑進行了浮選試驗研究。其中，GZT是廣西大學陳建華教授開發出的一種抑制鋅的有機抑制劑，并且在廣西長坡選礦廠的鉛鋅分離中得到了成功的應用[3]。FS是針對本次試驗研究開發出的對次生銅離子活化的閃鋅礦的一種去活劑。在加入抑制劑前，先加入生石灰3000 g/t調節礦漿，為銅鋅分離創造良好的浮選氛圍，并且可以加強硫酸鋅對閃鋅礦的抑制作用。硫酸鋅在堿性礦漿中的反應式為[4]：

ZnSO4+2OH-==Zn(OH)2+SO42-

Zn(OH)2是親水性膠體，它吸附在鋅礦物表面上使之親水，還會排擠一部分捕收劑，從而使鋅礦物受到抑制；另外，它還可以吸附一部分礦漿中的銅離子，預防閃鋅礦被其活化。試驗結果見表5。

從表5可以看出，硫酸鋅+亞硫酸鈉+FS組合抑制劑的分離效果，明顯優于其他兩組抑制劑。當硫酸鋅+亞硫酸鈉+FS用量分別為8 kg/t、5.33 kg/t、2 kg/t時，銅精礦中銅品位達到16.32%，鋅品位為9.87%，較其他兩組銅精礦中鋅品位降低了7個百分點左右。

試驗結果說明，新型抑制劑FS與硫酸鋅、亞硫酸鈉組合使用，抑制鋅效果顯著。所以，在硫酸鋅和亞硫酸鈉用量分別為8 kg/t、5.33 kg/t不變的條件下，接著考察新型抑制劑FS的用量。從表6的試驗結果可以看出，隨著FS用量的增加，銅精礦中銅的品位略有升高，變化不是很明顯；鋅品位先上升后下降再上升，在FS用量為4 kg/t時達到最低的7.35%。銅和鋅的回收率都隨著FS用量的增加先上升后下降再上升，其中銅的回收率變化較明顯，在FS用量從3 kg/t增加到5 kg/t的過程中，銅的回收率從48.82%上升到了67.41%。綜合考慮浮選指標和生產成本，最終確定組合抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉+FS用量分別為8 kg/t、5.33 kg/t、4 kg/t。

表5 抑制劑種類與用量試驗結果

表6 新型抑制劑FS試驗結果

2.5 磨礦細度校核試驗

由于之前進行磨礦細度試驗時，藥劑制度的使用還沒達到最佳，從試驗結果還無法確定最佳磨礦細度，只是通過QEMSCAN掃描得知的礦物嵌布粒度分析暫定磨礦細度為-320目92.9%。因此，針對本次銅鋅混合精礦分離的特點，在確定了藥劑制度后，再進行磨礦細度試驗是很有必要的。

試驗按圖1的流程進行。試驗條件如下：先加入活性碳5.33 kg/t和硫化鈉33.33 kg/t進行脫藥，磨礦時在球磨機中加入硫化鈉0.3 kg/t，浮選時依次加入石灰3.33 kg/t、硫酸鋅8 kg/t、亞硫酸鈉5.33 kg/t、FS 4 kg/t、乙硫氮50 g/t、2號油30 g/t。從試驗結果圖4、圖5可見，當磨礦細度-320目92.9%時，銅精礦中銅品位為16.85%，僅略低于-320目96.6%的銅精礦中銅品位的17.05%，鋅品位7.35%為所有結果中最低，分離效果較好。雖然銅回收率62.50%較低，但綜合考慮之后的掃選，可以提高銅回收率和磨礦成本，故選擇磨礦細度-320目92.9%。

圖4 磨礦細度對精礦回收率的影響

圖5 磨礦細度對精礦品位的影響

3 結論

1)該混合精礦在沒找出合理的藥劑制度之前，進行磨礦細度試驗，試驗結果無法確定最佳磨礦細度，表明了該混合精礦的分離難度很大。所以，在確定藥劑制度之后進行磨礦細度校核試驗，才能確定最佳磨礦細度。

2)硫化鈉與活性炭組合使用脫藥，發揮相互協同效應，脫藥效果優于單獨使用硫化鈉。

3)采用乙硫氮作為捕收劑，捕收性和選擇性較強，銅精礦中銅回收率與丁銨黒藥、KM-109以及乙硫氮和丁銨黒藥組合使用作為捕收劑時相近，而銅品位得到提高，鋅含量下降明顯。

4)新型抑制劑FS與硫酸鋅、亞硫酸鈉組合使用，能有效抑制閃鋅礦，大大降低了銅精礦中鋅的互含。

[1] 鄭利強，胡秀梅.某銅鋅選礦廠混合精礦脫藥試驗研究[J].有色金屬：選礦部分，2006(2)：9-11.

[2] 于雪.銅鋅硫化礦難以分離的可能原因及解決途徑[J] .國外金屬礦選礦，2004(9)：4-8.

[3] 龍秋容，陳建華，李玉瓊，等.鉛鋅浮選分離有機抑制劑的研究[J] .金屬礦山，2009(3)：54-58.

[4] 龔明光.泡沫浮選[M].北京：冶金工業出版社,2008：127-135.