某銅礦石可選性試驗

張漢泉

(武漢工程大學環境與城市建設學院，湖北 武漢 430073)

湖北地區某銅礦為矽卡巖型礦床，由于黃銅礦和黃鐵礦致密共生，黃鐵礦被次生銅礦物活化，黃鐵礦含量較高，難于抑制，分選困難。由于當前面臨著礦石品位降低、性質復雜、原料成本上升的嚴峻挑戰，對此，銅選廠都在竭力降低生產成本，改進生產工藝，提高金、銀等伴生礦物的回收率[1-3]。

分選過程中要求同時得到銅精礦和硫精礦。通常選銅后的尾礦就是硫精礦。通過試驗提出該銅礦的可選性(即精、尾礦的品位及回收率)，選礦方法及步驟或流程；查明物質成分(化學成分，礦物含量)，礦物結構構造及相互關系，銅的賦存狀態、嵌布關系及結晶粒度等特征；指出伴生金回收的可能性；指出磨礦細度及藥劑條件對銅回收的影響；進行產品分析，指出提高產品質量的合理途經，滿足礦床開采評價的要求。

1 試樣

1.1 試樣性質

本次試驗樣為閃長巖銅礦石，致密堅硬，淺肉紅色、灰綠色、暗綠色塊狀結構，柱粒狀結構。試樣的物質組成絕大部分為脈石礦物，金屬礦物少。

脈石礦物中主要是斜長石，其次是方柱石、云母、角閃石，少量綠簾石、磷灰石。

金屬礦物主要是黃銅礦、黃鐵礦、褐鐵礦、少量磁鐵礦、輝銅礦、銅蘭、孔雀石，微量斑銅礦、閃鋅礦、白鐵礦。硫化銅礦作為銅的主要礦物，因此采用浮選是其主要選別方法。采用的用的捕收劑是常見的黃藥類，其次是黑藥類及酯類。黃藥類捕收劑以乙基黃藥、異丙基黃藥和丁基丁基用為主[4-5]；本研究擬采用采用來源廣泛的乙基黃藥。

采用選礦試樣進行定量測定，礦物百分含量如表1所示。

表1 礦物百分含量表

銅主要賦存于黃銅礦中，少量賦存于孔雀石、輝銅礦、銅蘭、斑銅礦中。銅礦物的嵌布特征如下。

黃銅礦：為它形晶集合體，以浸染狀、星點狀、網脈狀分布于脈石礦物中，少部分呈網脈狀充填于黃鐵礦破碎后的裂隙中，呈乳滴狀分布于黃鐵礦中，呈浸染狀分布于褐鐵礦中，很少部分黃銅礦中含有細小的閃鋅礦微晶呈固溶體分離結構。黃銅礦的粒度為0.002～2.5mm，在富銅礦石中多數大于0.3mm，在較貧的銅礦石中多數大于0.06mm。

斑銅礦：黃銅礦的次生蝕變產物，分布于黃銅礦的邊緣呈包有黃銅礦的殘留體。斑銅礦的力度為0.005～0.1mm。

輝銅礦和銅蘭：交代黃銅礦呈反應邊結構，粒度為：0.005～0.1mm。

孔雀石：呈纖維狀集合體或放射狀分布于脈石中，粒度為0.1～3mm。

黃鐵礦：為他形-半自形晶，呈浸染狀、星點狀分布于脈石中，少部分呈破碎結構，脈石或黃銅礦充填于裂隙中。黃鐵礦的粒度為0.002～3mm，在富銅礦中多數大于0.4mm，而在較貧的銅礦石中多數大于0.1mm。

1.2 原礦分析

原礦多元素分析結果見表2，銅、硫物象分析結果見表3、表4；原礦粒度篩析結果見表5。

表2原礦多元素分析結果

組分Fe/%Cu/%S/%Co/%Au/(g/t)含量5．881．151．890．0060．317組分CaO/%MgO/%Al2O3/%SiO2/%含量11．305．005．9446．60

表3 銅物象分析結果

表5 原礦粒度分析結果

礦樣中氧化銅礦物含量占銅礦物總量的13.24%，主要以結合氧化銅(孔雀石和藍銅礦)的形式存在，它們中的銅常與礦石中的硅、鋁、鈣、鎂、鐵、錳等元素的氧化物相結合，形成難以單體解離、缺乏銅礦物易浮特性的集合體。游離氧化銅礦物容易浮游，而結合氧化銅礦物基本上不能用單一的浮選法回收。直接用黃藥浮選氧化銅礦，選別指標會很低。這是由于氧化礦物表面的離子鍵通過靜電吸引將水分子極化，形成定向排列的水化膜，使礦物表面呈親水，捕收劑難以透過水化膜作用到礦物表面[6-9]，且因黃藥吸附層結構松散、多孔、易脫落而導致效果較差。因此，生產實踐中多采用硫化-黃藥浮選法：先用硫化鈉或其它硫化劑(如硫氫化鈉)將氧化礦物進行硫化，然后用黃藥作捕收劑進行浮選[10]。

2 試驗結果

2.1 條件試驗

為探索最佳浮選工藝條件，進行了磨礦細度、硫化鈉用量、黃藥用量、松油用量、石灰用量和Z-200比較試驗等條件試驗。

條件試驗確定最佳浮選工藝條件為：磨礦細度75%-0.076mm、硫化鈉100g/t(或不加)、黃藥用量為80g/t、松油用量為49g/t、石灰用量為2000g/t時對硫的抑制效果稍好，Z-200添加比不添加要好(表6)。

2.2 掃選流程試驗

為了減少銅礦物的損失，增加了掃選作業以強化銅礦物的回收。在粗選尾礦中分別添加了乙黃藥20g/t、松油14g/t，掃選時間為5min。其選別流程見圖1，試驗結果列于表7。由表7可知，掃選作業可使銅、硫回收率分別增加1.57%、1.73%，尾礦含銅有所降低。

表6 銅硫分離石灰用量試驗結果

圖1 掃選試驗流程

表7 掃選試驗結果

2.3 開路流程試驗

從以上的試驗指標看，由于硫精礦硫品位不高，故增加了一次精選作業并按混合浮選(一粗兩掃兩精)—銅硫分離(一粗兩掃兩精)流程進行開路流程試驗。本次試驗開路流程見圖2，試驗結果列于表8。

由開路流程試驗結果可知，獲得的銅精礦銅品位達26.10%，銅回收率為83.84%；而硫精礦在經過兩次分離掃選后硫品位仍小于35%，閉路后硫品位還會降低。由此可知，要獲得合格的硫精礦是困難的。

圖2 開路試驗流程

表8 開路流程試驗結果

2.4 閉路流程試驗

根據試驗要求及試驗實際情況，確定采用下列兩個方案進行閉路流程試驗。方案Ⅰ為混合浮選(一粗兩掃兩精)—銅硫分離(一粗兩掃兩精)得到銅精礦和硫精礦產品方案；方案Ⅱ為單一銅精礦產品方案，閉路數質量流程見圖3。

由閉路流程試驗結果可知，本試驗采用方案Ⅰ可獲得較高質量的銅精礦，其產率為4.00%，銅品位達25.31%，銅回收率為87.50%；但硫精礦硫品位只有29.05%。

圖3 單一銅礦閉路實驗數質量流程

由于原礦含有硫較低，切硫化物之硫大部分為黃銅礦之硫；另從礦物嵌布看，黃鐵礦呈它形-半自形晶浸染狀、星點狀分布于脈石中。要獲得合格硫精礦比較困難。因此推薦采用單一銅精礦方案，其流程及試驗結果見圖3。

由方案Ⅱ獲得的銅精礦產出率為5.33%，銅品位為19.13%，銅回收率為88.13%；銅精礦含金為5.33g/t，金的回收率為89.55%。與方案Ⅰ比較，流程簡單，生產成本低。

3 結論

某銅礦含銅礦物主要為黃銅礦，含銅品位較高，屬易選銅礦石。

采用混合浮選—銅硫分離流程可獲得產率、銅品位、銅回收率分別為4.00%、25.31%、87.50%的銅精礦，且銅精礦含金及金回收率分別為6.7g/t、84.52%；但難以獲得合格的硫精礦。

采用單一銅精礦流程可獲得產率、銅品位、銅回收率、含金及金回收率分別為5.33%、19.13%、88.13%、5.33g/t及89.55%的銅精礦。該流程結構簡單，切生產成本低。若在該流程的粗選前添加石灰(如磨礦過程中)可大大提高銅精礦中銅的品位，限于時間未進行詳細探討。

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