某銅鋅硫化礦銅鋅分離試驗研究

葉雪均，劉子帥，江皇義

(江西理工大學，江西 贛州 341000)

銅、鋅都是國民經濟發展中重要的有色金屬。在硫化礦浮選中，因銅鋅硫化礦常緊密共生，有害雜質的存在，尤其是被活化后的閃鋅礦浮選性質與硫化銅礦物的浮選性質相近，使得銅鋅硫化礦分離困難[1-2]，是選礦界的難題之一。某銅鋅礦主要回收銅、鋅等金屬，綜合回收銀、銦等貴金屬，因礦物之間共生密切，且有毒砂、磁黃鐵礦和礦泥的存在，屬銅鋅礦難以分離。

1 原礦性質

1.1 礦石化學成分

原礦化學多元素分析見表1，化學物相分析見表2。

表1 化學多元素分析結果表(單位：%)

注：*單位為g/t。

表2 銅、鋅化學物相分析結果(單位：%)

表1數據表明，礦石中可供選礦回收的主要金屬有銅和鋅，其品位分別為0.18%和3.54%，砷含量較高，達1.96%。從表2可看出，原礦主要以硫化礦存在，次生硫化礦較少，礦石氧化程度低。

1.2 礦石組成

礦石屬浸染狀或塊狀構造，結構較為致密。工藝礦物學研究表明，該礦物組成種類復雜，金屬礦物主要是閃鋅礦、磁黃鐵礦和毒砂，次為黃銅礦、黃鐵礦和白鐵礦等；脈石礦物含量較高的是石英、方解石、綠泥石和透輝石等。主要礦物含量結果見表3。

表3 主要礦物的含量(單位：%)

1.3 礦物嵌布特征

1) 黃銅礦：呈不規則狀或細脈狀集合體沿閃鋅礦、磁黃鐵礦、毒砂和黃鐵礦的邊緣、粒間、孔洞及裂隙充填交代，細小者小于0.01mm，個別粗者可達0.8mm左右，一般0.03～0.5mm；也呈不規則粒狀以浸染狀的形式分布于脈石中，少數粗者大于0.5mm，細小者小于0.005mm，一般0.01～0.4mm不等。

2) 閃鋅礦：普通閃鋅礦與脈石的關系較為密切，粒度極不均勻，普通閃鋅礦和鐵閃鋅礦的比例分別為46%和54%；鐵閃鋅礦主要呈不規則狀集合體沿磁黃鐵礦、毒砂等其它金屬硫化物的粒間、邊緣及孔洞充填，粒度大多介于0.05～1.0mm之間，粗者可至3.0mm左右。

3) 毒砂：呈不同程度的浸染狀產出，與閃鋅礦、黃銅礦、磁黃鐵礦等其它金屬硫化物的交生關系較為密切，沿裂隙、孔洞或粒間可見黃銅礦、閃鋅礦等充填交代，粒度一般為0.1～1.0mm。

4) 硫鐵礦：以磁黃鐵礦為主。呈粒狀集合體以浸染狀的形式嵌布在脈石中，也以不規則狀集合體分布于閃鋅礦、黃銅礦、毒砂、黃鐵礦的粒間、邊緣及裂隙中，微細粒包裹體廣泛分布在閃鋅礦中，粒度變化于0.01～1.5mm之間。

從礦石性質可看出，礦石分選的難點在于部分黃銅礦和閃鋅礦的粒度較為細小，前者多與鐵閃鋅礦、毒砂、磁黃鐵礦等其它金屬硫化物嵌連，原礦屬低銅、高砷難選銅鋅原生硫化礦礦石。

2 選礦試驗研究結果及討論

2.1 試驗方案的確定

根據銅鋅礦石金屬品位銅低鋅高、嵌布粒度銅細鋅粗、毒砂為主要有害雜質的特點，初步采用優先選銅浮選流程和銅鋅等可浮流程進行試驗，原則流程分別見圖1和圖2。研究表明，等可浮流程銅鋅難以分離，而優先浮選流程簡單，易于操作控制。本文介紹采用階段磨礦優先浮選流程的試驗結果，即采用選擇性捕收劑Z-200浮選銅、組合抑制劑抑制鋅硫、銅粗精礦再磨再選的優先浮選流程。

2.2 石灰用量試驗

石灰既可作為pH值調整劑，也可作為硫鐵礦的抑制劑。適宜的pH值是黃銅礦浮選的必要條件。對比試驗發現，石灰加入球磨機中比在浮選槽中作用效果更好，試驗確定石灰用量為4000g/t，此時礦漿pH值為8.5左右，研究結果見圖3。

圖1 優先浮選原則流程圖

圖2 等可浮原則流程圖

圖3 石灰用量結果圖

2.3 銅粗選鋅抑制劑用量試驗

硫酸鋅和亞硫酸鈉是最常用的閃鋅礦抑制劑，在堿性條件下，兩種藥劑可以產生協同效應，組合使用抑制效果比單獨使用更好。經試驗研究發現,當二者比例為1時效果最好，并確定二者用量各為1000g/t，研究結果見圖4。

圖4 抑制劑用量結果圖

2.4 銅粗選捕收劑種類及用量試驗

對捕收劑種類(P10、SN-9#、Z-200)進行研究發現，對銅選擇性較好的為Z-200，即(異丙)乙硫氨酯，對黃鐵礦、閃鋅礦及毒砂捕收能力較弱;而P10及SN-9#對閃鋅礦都有一定的捕收能力。通過研究確定Z-200用量為40g/t,研究結果見圖5。

圖5 Z-200用量結果圖

2.5 銅粗精礦再磨細度試驗

銅粗精礦含鋅較高，其中有一部分嵌布粒度較細的銅鋅礦物尚未單體解離，需進行再磨，以提高銅鋅礦物單體解離度，同時還兼有脫藥作用。結果表明，隨再磨細度的增大，銅回收率呈先上升后下降的趨勢，這可能是因為粒度越細，增大了礦物的比表面積，礦物對藥劑產生了競爭吸附，消耗藥劑，從而不利于銅的浮選。最終確定-0.038mm占85%的磨礦細度,試驗結果見圖6。

圖6 再磨細度試驗結果圖

2.6 選鋅試驗

選鋅試驗采用石灰和高效抑制劑FNa聯合抑制毒砂。大量石灰的加入,使礦漿處于高堿狀態，以抑制黃鐵礦和毒砂，而FNa作為砷的高效抑制劑可加強毒砂的抑制[3-4]；硫酸銅為閃鋅礦活化劑，丁黃藥為捕收劑，使鋅硫得以良好的分離。通過條件試驗，確定石灰、FNa、硫酸銅和丁黃藥用量分別為30000g/t、700g/t、128g/t和100g/t。

2.7 閉路試驗

在較好綜合開路試驗結果的基礎上進行了閉路試驗，試驗流程圖見圖7，試驗結果見表4。對精礦中雜質元素和貴金屬富集情況進行了分析，結果見表5。

表4 閉路試驗結果表(單位：%)

表5 精礦元素分析表(單位：g/t)

注：*單位為%。

從表4可以看出，閉路試驗獲得了銅精礦含銅20.30%、含鋅6.48%，銅回收率為75.33%；考慮到部分磁黃鐵礦易于活化上浮，對浮選鋅精礦進行了磁選，獲得了高品位的鋅精礦，其含鋅48.32%，鋅回收率為91.54%。表5顯示，精礦雜質含量低，貴金屬基本富集于各精礦中，達到了綜合回收的目的。試驗結果表明，該銅鋅礦達到了有效的分離。

圖7 閉路試驗流程

3 結論

1) 礦石主要可回收的有用礦物為黃銅礦和閃鋅礦，脈石礦物主要以石英為主。礦物共生關系復雜，且有毒砂、磁黃鐵礦及細泥存在，使銅鋅分離困難。該礦石屬低銅、高砷難選銅鋅原生硫化礦石。

2) 試驗采用階段磨礦優先浮選流程進行試驗，結構簡單，易于操作控制。通過小型閉路試驗,獲得了含銅20.30%、含鋅6.48%、銅回收率為75.33%的銅精礦，含鋅48.32%、鋅回收率為91.54%的鋅精礦。銅鋅硫化礦得到有效分離，且貴金屬得到綜合回收。

3) 采用選擇性捕收劑Z-200浮選銅、組合抑制劑石灰+ZnSO4+Na2SO3抑制鋅硫效果較好，石灰加入球磨機中有利于銅的優先浮選；對浮選鋅精礦進行磁選脫除部分易浮磁黃鐵礦，提高了鋅精礦質量。

[1]胡熙庚．有色金屬硫化礦選礦[M]．北京：冶金工出版社，1987．

[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]葉雪均，劉子帥，王李鵬,等．某硫金礦硫砷分離工藝研究[J]．有色金屬科學與工程，2010，1(2)：43-45．

[4]黃錦慶．廣西某高砷銅鋅礦選礦工藝研究[J]．有色金屬:選礦部分，2007(3)：18-21．