云南某銅鋅礦石工藝礦物學(xué)及選銅流程分析

邱麗娜 梁溢強(qiáng)

(1.中國(guó)有色金屬工業(yè)昆明勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司；2.昆明冶金研究院)

金屬銅在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[1]。一方面，2013年我國(guó)已超過(guò)美國(guó)成為世界上銅消費(fèi)量最大的國(guó)家，占全球消費(fèi)總量的47%；另一方面，我國(guó)銅資源的儲(chǔ)量?jī)H占全球已探明銅礦資源儲(chǔ)量的4%,人均儲(chǔ)量占比更低，而且我國(guó)銅礦資源貧礦多富礦少，礦石性質(zhì)呈“貧、細(xì)、雜”特點(diǎn)，銅礦進(jìn)口依賴度不斷升高，制約著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展[2]。

隨著礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)采，傳統(tǒng)的選礦工藝難以有效處理現(xiàn)有貧化資源。國(guó)外礦山企業(yè)非常注重工藝礦物學(xué)研究工作，定期對(duì)下一步開(kāi)采的礦石進(jìn)行工藝礦物學(xué)分析，以調(diào)整、完善選礦流程結(jié)構(gòu)[3]。目前我國(guó)選礦廠工藝流程和產(chǎn)品質(zhì)量控制基本上還處于化學(xué)分析和試錯(cuò)試驗(yàn)階段上，流程優(yōu)化力度不足。為使資源與環(huán)境友好協(xié)調(diào)發(fā)展、高效利用礦產(chǎn)資源，查明礦石工藝礦物特性、掌握礦物嵌布粒度組成，可指導(dǎo)后續(xù)選礦工藝的改進(jìn)。

云南某銅鋅礦是一個(gè)伴生銀、銦等稀貴金屬的大型多金屬硫化礦，礦石銅嵌布粒度細(xì)，共生關(guān)系復(fù)雜，現(xiàn)有浮選工藝流程(1粗2掃—粗精礦1次精選—再磨—3次精選)銅回收效率偏低。為提高選礦指標(biāo)和礦山經(jīng)濟(jì)效益，通過(guò)礦石工藝礦物學(xué)分析和現(xiàn)場(chǎng)流程考查，根據(jù)考查結(jié)果，對(duì)選礦工藝流程進(jìn)行優(yōu)化。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石組成

云南某銅鋅礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，主要礦物相對(duì)含量見(jiàn)表3。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 礦石銅物相分析結(jié)果 %

表3 礦石主要礦物相對(duì)含量 %

由表1～表3可知，礦石中銅、鋅是主要可回收的有價(jià)元素，錫達(dá)到伴隨回收要求。銅主要以硫化銅的形式存在，占總銅的92.00%。主要金屬硫化礦物有磁黃鐵礦、閃鋅礦、黃銅礦、毒砂、錫石；脈石礦物以石英及硅酸鹽礦物、碳酸鹽礦物為主，包括石英、鎂鋁榴石、黑云母、透輝石、綠泥石、鉀長(zhǎng)石、蒙脫石、綠簾石、榍石、鈣鐵榴石、透閃石、滑石、方解石、白云石等。

1.2 嵌布特征

礦石主要呈柱狀變晶結(jié)構(gòu)和細(xì)粒粒狀(片狀)變晶結(jié)構(gòu)，閃鋅礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦及少量黃銅礦等金屬硫化礦主要呈自形-半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)(圖1)。金屬硫化礦次要結(jié)構(gòu)為乳濁狀結(jié)構(gòu)和包含結(jié)構(gòu)，閃鋅礦普遍包含有磁黃鐵礦、黃銅礦(圖2)，磁黃鐵礦與黃銅礦多呈乳濁狀。

圖1 他形粒狀閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃銅礦連生

圖2 閃鋅礦中包裹細(xì)粒黃銅礦

黃銅礦主要與閃鋅礦、透輝石、螢石、綠泥石等礦物共生，其次與磁黃鐵礦、磁鐵礦、鎂鋁榴石、石英、蒙脫石等共生，但與各礦物共生比例均較小，自由表面積占91.55%。

1.3 嵌布粒度

礦物的充分單體解離是目的礦物高效分離的前提條件，單體解離程度直接影響到選別指標(biāo)。在較粗的磨礦細(xì)度下獲得較高的單體解離度和合理的礦物粒度組成可為后續(xù)選別工序提供幫助。原礦磨礦至-0.074 mm 70%，黃銅礦、閃鋅礦粒度分布見(jiàn)圖3，黃銅礦和閃鋅礦的單體解離度見(jiàn)圖4。

圖3表明，閃鋅礦和磁黃鐵礦粒度較粗，+0.074 mm含量分別為16.94%、7.33%，黃銅礦的僅為5.11%。-9.6 μm粒級(jí)的黃銅礦占21.60%，閃鋅礦占14.96%，說(shuō)明呈細(xì)粒嵌布的黃銅礦更多。礦石中的部分銅礦物包裹體粒度極細(xì)，尤其是-10 μm的銅礦物在磨礦過(guò)程中極難解離，因此在粗磨的磨礦產(chǎn)品和細(xì)磨的粗精礦產(chǎn)品中仍被包含在磁黃鐵礦和閃鋅礦中，這是影響銅礦物回收和提高銅精礦品位的主要因素。

圖3 黃銅礦、閃鋅礦和磁黃鐵礦的粒級(jí)分布

圖4 黃銅礦和閃鋅礦單體解離度分析結(jié)果

由圖4可知，閃鋅礦和黃銅礦100%完全解離的單體含量都在75%左右，閃鋅礦單體解離度略高于黃銅礦，為銅、鋅分離提供較好的條件。由于部分銅礦物嵌布粒度細(xì)，8.55%的黃銅礦還沒(méi)有單體解離，影響銅精礦品位的提高。

2 工藝流程優(yōu)化分析

礦山現(xiàn)有的銅浮選流程生產(chǎn)穩(wěn)定，選銅數(shù)質(zhì)量流程見(jiàn)圖5。

從圖5可知，現(xiàn)場(chǎng)選銅流程為1粗4精2掃，銅捕收劑為單一的黃銅礦捕收劑OL-ⅡA，銅精礦品位17.72%，回收率47.64%。粗、掃選銅作業(yè)回收率為31.00%～48.36%，4次精選銅作業(yè)回收率為58.73%～90.24%。雖然再磨增加了銅礦物的單體解離度，100%完全解離的單體含量增加至93.19%，但是礦石泥化嚴(yán)重，浮選泡沫夾雜嚴(yán)重，影響銅精礦品位。

對(duì)精選1銅精礦和再磨旋流器溢流進(jìn)行粒度篩析，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6表明，再磨后粗粒銅大大減少，但銅礦物泥化較為嚴(yán)重。因此一方面需加強(qiáng)控制磨礦條件，優(yōu)化磨礦介質(zhì)和磨礦濃度，盡量減少銅礦物過(guò)磨，另一方面需加強(qiáng)微細(xì)粒含泥礦物的浮選回收。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)選銅數(shù)質(zhì)量流程

圖6 精選1銅精礦和再磨旋流器溢流粒度篩析結(jié)果

對(duì)銅浮選尾礦進(jìn)行篩析，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 銅浮選尾礦篩析結(jié)果

從表4可以看出，-10 μm微細(xì)粒級(jí)中的銅占浮選尾礦總銅的24.57%，說(shuō)明礦石中部分已解離的黃銅礦沒(méi)能在浮選中有效回收，因此一方面應(yīng)加強(qiáng)礦漿的分散性，減少礦泥對(duì)銅礦物浮選的影響，另一方面需增強(qiáng)捕收藥劑的捕收性能，加強(qiáng)對(duì)連生體的捕收。現(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)，粗選銅作業(yè)回收率僅51.74%、浮選時(shí)間9 min左右，因此粗選時(shí)延長(zhǎng)浮選時(shí)間也可使銅連生體充分上浮進(jìn)入精選作業(yè)。

3 結(jié) 論

(1)云南某多金屬銅鋅硫化礦石主要可回收金屬銅、鋅品位分別為0.17%、4.94%，銅主要賦存于黃銅礦中，鋅主要以閃鋅礦的形式存在。礦石主要結(jié)構(gòu)為自形-半自形-他形粒狀結(jié)構(gòu)，次要結(jié)構(gòu)為乳濁狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)。礦物嵌布特征比較復(fù)雜，硫化礦物相互嵌布、共生較為嚴(yán)重，部分銅礦物包裹體極細(xì)微，難以單體解離。

(2)黃銅礦、閃鋅礦和磁黃鐵礦三者共生關(guān)系密切，粒度分布基本一致。部分黃銅礦與閃鋅礦等包裹嵌布連生，嚴(yán)重影響銅礦物的單體解離度。在磨礦細(xì)度-0.074 mm 70%的條件下，黃銅礦完全單體解離的顆粒僅占75.74%。

(3)原浮選工藝流程為1粗2掃—粗精礦1次精選—再磨—3次精選，粗精礦再磨雖然能大幅增加銅礦物單體解離度，但造成礦石嚴(yán)重泥化，對(duì)獲得高品質(zhì)的銅精礦不利。粗、掃選銅回收率偏低，作業(yè)回收率不到50%，原因可能是捕收劑捕收能力不足，沒(méi)能充分回收銅礦物連生體，或浮選時(shí)間偏短，礦物沒(méi)有足夠的上浮時(shí)間，可以據(jù)此提出提高粗、掃選作業(yè)銅回收率的改進(jìn)措施。

[1] 朱月峰.滇西北某銅礦工藝礦物學(xué)研究[J].有色金屬工程.2013(6):43-47.

[2] 柳群義，王建安，張艷飛，等.中國(guó)銅需求趨勢(shì)與消費(fèi)結(jié)構(gòu)分析[J].中國(guó)礦業(yè).2014(9):5-8.

[3] LOTTER N O,KOWAL D L,TUZUN M A,et al.Sampling and flotation testing of subbury Basin drill core for process mineralogy modelling[J].Minerals Engineering，2003(16):857-864.