組合調(diào)整劑在細(xì)粒級尾礦銅硫分離中的研究與應(yīng)用

徐 姣，吳金鑫，張 月，倪 娟

(陜西華光實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 渭南 714102)

0 引 言

某有色金屬選礦廠采用優(yōu)先浮銅再活化選硫的工藝選別流程，是國內(nèi)首例尾礦資源回收全流程使用浮選柱的尾礦回收單位。上游選鉬工藝改造后，選廠回收的尾礦銅平均品位僅0.5%～0.7%，經(jīng)選別回收得到銅精礦品位僅10.34%，回收率僅52.40%。其中銅精礦含硫33%，影響銅精礦品位的關(guān)鍵是銅礦物與硫化鐵礦物的分離。

經(jīng)流程考察及室內(nèi)小型試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，影響銅硫分離的主要原因有兩個(gè)方面。一方面，上游工藝改造后進(jìn)入資源回收的原礦表面殘留的浮選藥劑量增加且成分復(fù)雜，造成浮選泡沫發(fā)粘，藥劑對有用礦物選擇性變差。另一個(gè)方面，經(jīng)多段磨浮作業(yè)，礦物微細(xì)粒含量升高，細(xì)粒礦物顆粒動能小，容易機(jī)械夾雜到浮選精礦中，并且吸附大量浮選藥劑，引起無選擇性吸附，導(dǎo)致精礦品位降低；細(xì)泥顆粒粘附在氣泡表面使氣泡穩(wěn)定性提高[1]，氣泡無法與有用礦物碰撞，浮選速度變慢，回收率降低。筆者通過試驗(yàn)，采用新的調(diào)整劑，改善了礦物表面的吸附效應(yīng)及銅硫分離效果，提升了銅精礦生產(chǎn)指標(biāo)。

1 原用調(diào)整劑存在問題

1.1 礦石性質(zhì)

選廠銅硫礦石中主要金屬礦物為黃銅礦、黃鐵礦，原礦含銅品位0.5%～0.7%，含硫13%～20%，含少量閃鋅礦、方鉛礦、磁鐵、輝鉬礦；脈石礦物主要為石英、綠泥石、長石、云母等。黃鐵礦是易浮硫化礦, 黃鐵礦的浮游性能直接影響到銅硫浮選分離的效果，對黃鐵礦的有效抑制是銅硫礦石浮選的難點(diǎn)之一[2]。

取礦樣對原礦進(jìn)行篩析，結(jié)果見表1，進(jìn)一步進(jìn)行Hydro 2000SM (A)粒度分析，結(jié)果見表2。

表1 原礦篩析粒度分析結(jié)果

表2 原礦Hydro 2000SM (A)粒度分析結(jié)果

由表1、表2可見，原礦粒度在74 μm以下的顆粒占99.60%，在19 μm以下的顆粒占50.00%，在10 μm以下的礦物顆粒占28.13%。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，硫化礦物的浮選粒度下限一般在10～18 μm，此礦屬細(xì)粒級泥化嚴(yán)重的銅礦，礦物中10 μm以下顆粒的浮選分離非常困難。

1.2 石灰調(diào)整劑存在問題

石灰抑制硫化鐵礦物是銅礦浮選生產(chǎn)中常用的方法之一，該選廠原工藝采用石灰作為抑制劑浮銅抑硫，粗選控制礦漿pH值在7～8之間，捕收劑乙硫氨酯在該環(huán)境下有較好捕收能力，精選段控制礦漿pH 值在10～12之間，黃鐵礦的浮選受到抑制，達(dá)到銅硫分離的目的。

石灰在浮選過程中對浮選泡沫的性質(zhì)有影響。一般情況下采用石灰作為抑制劑，能夠形成較穩(wěn)定的泡沫，具有適宜的粘度；當(dāng)用量較大時(shí)，導(dǎo)致泡沫過于穩(wěn)定，生產(chǎn)過程中浮選泡沫容易發(fā)粘、跑槽，難于操作和控制。同時(shí)石灰具有凝聚礦泥的作用，對這種細(xì)粒級泥化、藥劑嚴(yán)重污染的銅礦缺乏選擇性，致使泡沫精礦中常夾帶大量礦石細(xì)泥，影響精礦質(zhì)量。因此選銅工藝亟待尋求新的調(diào)整劑以實(shí)現(xiàn)脫泥脫藥及銅硫分離。

2 室內(nèi)試驗(yàn)研究

2.1 調(diào)整劑種類試驗(yàn)

采集選廠原礦樣，乙硫氨酯為銅捕收劑兼起泡劑，分別選取對黃鐵礦有抑制作用的藥劑：石灰、硫酸鋅、磷諾克斯、亞硫酸鈉[3]，進(jìn)行調(diào)整劑種類及其用量對比試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2至圖5。

由圖2至圖5試驗(yàn)數(shù)據(jù)可見：石灰最佳用量取2 kg/t；硫酸鋅作為抑制劑，能提高銅精礦品位及回收率，但效果不及磷諾克斯；磷諾克斯作為黃鐵礦抑制劑有明顯的效果，各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于石灰；亞硫酸鈉精礦品位提升與磷諾克斯相當(dāng)，但磷諾克斯在配置過程中會產(chǎn)生有毒氣體。考慮環(huán)境與健康因素，選用亞硫酸鈉作為調(diào)整劑進(jìn)行后續(xù)的研究試驗(yàn)。

圖1 調(diào)整劑浮選試驗(yàn)流程

圖2 石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

圖3 硫酸鋅用量試驗(yàn)結(jié)果

圖4 磷諾克斯用量試驗(yàn)結(jié)果

圖5 亞硫酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

調(diào)整劑最佳用量/(kg·t-1)產(chǎn) 率/%精礦品位/%回收率/%石 灰23.7516.4882.71硫酸鋅2.22.4218.7289.10磷諾克斯0.092.7519.7392.83亞硫酸鈉12.6719.5490.24

2.2 亞硫酸鈉驗(yàn)證試驗(yàn)

使用乙硫氨酯為銅捕收劑兼起泡劑，亞硫酸鈉為調(diào)整劑，進(jìn)行亞硫酸鈉驗(yàn)證試驗(yàn)，并與石灰對比，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 亞硫酸鈉驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果

表4試驗(yàn)表明：亞硫酸鈉用量1 kg/t抑硫效果最佳。亞硫酸鈉能夠有效提高銅精礦品位；回收率隨著用量的增加而上升，但不及石灰，精礦品位上升到一定程度開始下降。粗選段精礦產(chǎn)率低，加之精選段泡沫虛、韌性差，這兩方面共同作用導(dǎo)致銅金屬回收率低。因而下一步試驗(yàn)擬在粗選段添加適量石灰調(diào)整pH值，使礦漿環(huán)境有利于硫化礦的浮選，增強(qiáng)捕收劑兼起泡劑的作用，從而提升粗選段回收率；在精選段添加適量石灰穩(wěn)定泡沫，從而提升精選段回收率。

2.3 組合調(diào)整劑配比試驗(yàn)

亞硫酸鈉與石灰組合作為調(diào)整劑，石灰和亞硫酸鈉在溶液中存在下列反應(yīng)：

CaO+H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2+Na2SO3=CaSO3↓+2NaOH

考慮到兩種藥劑相互反應(yīng)，消耗藥劑生成亞硫酸鈣沉淀，因而試驗(yàn)過程中采用分點(diǎn)添加的方式，以避免藥劑失效。亞硫酸鈉用量不變，石灰分3組進(jìn)行最佳組合調(diào)整劑配比試驗(yàn)，藥劑制度見表5，試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

由表6可見，石灰+亞硫酸鈉組合調(diào)整劑最佳配比為組B。最佳配比與單一石灰對比數(shù)據(jù)見表7。

試驗(yàn)現(xiàn)象可見組合調(diào)整劑精選段泡沫清爽，石灰則機(jī)械夾雜多，泡沫發(fā)粘發(fā)黑。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，組合調(diào)整劑結(jié)果優(yōu)于單一石灰調(diào)整劑。

表5 組合調(diào)整劑藥劑制度

表6 組合調(diào)整劑

表7 組合調(diào)整劑與石灰試驗(yàn)結(jié)果對比

2.4 組合調(diào)整劑閉路試驗(yàn)

對石灰調(diào)整劑與組合調(diào)整劑(分點(diǎn)添加)進(jìn)行閉路對比試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

圖6 調(diào)整劑閉路試驗(yàn)流程圖

試驗(yàn)條件名稱產(chǎn)率/%精礦品位/%回收率/%石 灰銅精礦3.2111.3079.61尾礦96.790.09620.39組合調(diào)整劑銅精礦2.4015.9181.11尾礦97.60.09118.89

石灰閉路試驗(yàn)中可見精選泡沫發(fā)粘，機(jī)械夾雜嚴(yán)重；組合調(diào)整劑泡沫清爽，有利于二次富集。組合調(diào)整劑提高精礦品位4.61個(gè)百分點(diǎn)，提高回收率1.5個(gè)百分點(diǎn)，但指標(biāo)提升幅度較低，未達(dá)到預(yù)期效果。考慮到組合調(diào)整劑在閉路試驗(yàn)中循環(huán)量返回，難免會造成亞硫酸鈉和石灰發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成亞硫酸鈣絮凝沉淀，使得組合調(diào)整劑效果減弱，所以下一步進(jìn)行閉路藥劑制度優(yōu)化試驗(yàn)。

2.5 閉路優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)亞硫酸鈉和石灰的反應(yīng)摩爾比例，增加閉路中亞硫酸鈉用量，再次進(jìn)行閉路試驗(yàn)，最終確定的組合調(diào)整劑藥劑制度見表9。試驗(yàn)流程見圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表10。

表9 組合調(diào)整劑藥劑制度

表10 組合調(diào)整劑閉路優(yōu)化試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表10試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：組合調(diào)整劑在閉路試驗(yàn)中能夠獲得銅精礦品位20.35%的良好指標(biāo)，較表8單一石灰調(diào)整劑銅精礦品位提升了9.05個(gè)百分點(diǎn)，回收率相當(dāng)。

綜上所述，組合調(diào)整劑在銅硫分離中的作用包括兩個(gè)方面。一方面，亞硫酸鈉起到了擦洗清潔黃銅礦表面[4]、減少礦泥干擾及上游浮選藥劑包裹，使黃銅礦活性增加的作用，提高了浮選選擇性；并且石灰的適量添加保持了泡沫的穩(wěn)定性，保障了黃銅礦的回收率。另一方面，亞硫酸鈉和石灰對黃鐵礦的抑制作用是由于增強(qiáng)黃鐵礦表面的氧化，前者在其礦物表面形成親水性亞硫酸鐵，后者在礦物表面氧化作用形成氫氧化亞鐵、氫氧化鐵親水薄膜[4-5]。

3 工業(yè)試驗(yàn)

生產(chǎn)現(xiàn)場采用組合調(diào)整劑閉路藥劑制度，工藝流程及藥劑添加點(diǎn)見圖7。上游選鉬工藝改造后使用石灰調(diào)整劑半年數(shù)據(jù)與組合調(diào)整劑工業(yè)應(yīng)用半年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對比見表11。

由表11可見：使用組合調(diào)整劑后，生產(chǎn)銅精礦品位大幅度提升，銅精礦品位提高了5.16個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高了18.55個(gè)百分點(diǎn)。

圖7 現(xiàn)場工藝流程

調(diào)整劑精礦品位/%回收率/%石 灰10.3452.40組合調(diào)整劑15.5070.95效果對比+5.16+18.55

4 結(jié) 論

選銅技術(shù)指標(biāo)降低的主要原因是入選礦石粒度細(xì)、泥化嚴(yán)重，且上游浮選藥劑殘留量大、成分復(fù)雜。使用亞硫酸鈉與石灰組合是最適宜的調(diào)整劑，亞硫酸鈉起到了擦洗清潔黃銅礦表面、減少了礦泥干擾及上游浮選藥劑包裹、提高了浮選選擇性的作用；石灰的適量添加保持了泡沫的穩(wěn)定性，保障了黃銅礦的回收率；亞硫酸鈉和石灰都能夠在黃鐵礦表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成親水膜，有效抑制了黃鐵礦的浮選。

采用亞硫酸鈉與石灰組合作為銅硫分離的調(diào)整劑后，生產(chǎn)現(xiàn)場銅精礦品位提高了5.16個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高了18.55個(gè)百分點(diǎn)。