某復雜銅硫礦浮選分離與綜合回收試驗研究①

周利華

（1.低品位難處理黃金資源綜合利用國家重點實驗室，福建 龍巖364000；2.廈門紫金礦冶技術有限公司，福建 廈門361000）

銅硫礦是銅資源開發利用的主要礦石，銅硫分離一直是銅礦物選礦回收的重點和難點［1－3］。石灰是硫化銅礦和黃鐵礦、磁黃鐵礦浮選分離的礦漿pH 調整劑和抑制劑。石灰在礦漿中水解產生的OH－在黃鐵礦、磁黃鐵礦表面生成親水性薄膜Fe（OH）3，以及在礦物表面生成Ca（OH）2、CaSO4等含鈣礦物，與捕收劑發生競爭吸附［4］，起到抑制作用。石灰具有使用成本低、生產操作穩定等特點，在礦山企業廣泛使用。但石灰易造成礦漿較高堿性，易導致浮選礦漿管道結垢和影響尾礦水環境，還會對主金屬銅和貴金屬金、銀有不同程度抑制。相比無機抑制劑，有機抑制劑針對性強、來源廣泛，特別是無毒、環保，因此，清潔有機抑制劑的研究近年來越來越受到重視［5－6］，也取得了一定成果［7－8］。

某復雜銅硫礦硫鐵礦含量高，銅硫礦物難以分離，本文在現有工藝流程的基礎上進行選礦優化試驗，著重開發黃鐵礦、磁黃鐵礦清潔高效選擇抑制劑，拉大銅硫礦物可浮性差異，旨在提高銅選礦指標，并綜合回收金、銀，為該銅礦資源綜合回收提供理論參考和技術支撐。

1 試樣性質及試驗設備

1.1 試樣性質

試樣主要化學多元素分析結果見表1。由表1 可知，礦石中可回收的主要元素為銅，金、銀貴金屬可綜合回收。黃銅礦、輝銅礦是主要銅礦物，需最大限度回收；黃鐵礦、磁黃鐵礦可浮性較好，為干擾銅元素回收的主要因素。

表1 試樣主要化學多元素分析結果(質量分數)/%

試樣金屬礦物主要是黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦、黃銅礦，還可見少部分藍銅礦、磁鐵礦等，脈石礦物主要是石英、長石、方解石、云母、榍石和石榴石。黃銅礦和輝銅礦為銅的主要賦存礦物，黃鐵礦和磁黃鐵礦為硫鐵礦主要賦存形式；黃銅礦與黃鐵礦、脈石礦物交代共生，還有少量輝銅礦包裹在石英、磁黃鐵礦內。原礦礦物組成及相對含量見表2。銅硫均易上浮進入銅精礦中，因此，回收銅礦物的關鍵在于銅硫分離，降低銅精礦中黃鐵礦和磁黃鐵礦含量，以保證銅精礦品質。

表2 原礦礦物組成及相對含量(質量分數)/%

該礦石中金主要為銀金礦，還有少量自然金，主要賦存在黃鐵礦中，部分分布在黃銅礦、輝銅礦中，少量分布在脈石中；銀礦物主要是碲銀礦、輝銀礦、金銀礦，還有少量自然銀、硫銅鉍銀礦、輝銅銀礦和銀黝銅礦。銀礦物與黃銅礦、輝銅礦密切共生，部分與黃鐵礦、磁黃鐵礦相互連生。

礦石中銅主要為硫化銅礦物，輝銅礦和黃銅礦為銅元素主要礦物形式，這部分銅礦物可浮性較好，容易通過浮選的方法回收。礦樣中銅物相分析結果見表3。

表3 礦石中銅的物相分析結果

試驗用純礦物由該礦采場挑選而得。

1.2 試驗藥劑和設備

試驗用磨礦設備為XMB－Φ200×240 棒磨機，浮選采用XFD 型系列單槽浮選機、XFG 型系列掛槽浮選機和XFG 型系列掛槽浮選機。浮選試驗藥劑有Z-200、BK905、LP－01、乙黃藥、氧化鈣、腐殖酸鈉、羧化殼聚糖、巰基乙酸等，其中Z-200、BK905、LP－01 為工業級藥劑，其他為分析純藥劑。

2 結果與討論

2.1 試驗方案的選擇與試驗方法

硫化銅礦物具有較好的天然可浮性，浮選是目前國內外處理該類礦石的主要方法，銅硫礦物浮選工藝包括“銅硫混浮-銅硫分離”和“銅優先浮選”［9－10］。混合浮選工藝銅硫分離較困難，硫精礦常含銅較高，降低銅回收率，生產上“銅優先浮選”更為廣泛。該礦石現場生產以石灰為pH 調整劑和硫抑制劑，經“一粗兩精三掃”流程得到單一銅精礦，本次試驗未進行選硫試驗研究。粗選為pH＝11 的高堿工藝，伴生金銀回收利用率低。為提高銅硫分選效果，提高銅金銀綜合回收率，本文著重研究低堿工藝下黃鐵礦和磁黃鐵礦抑制劑，最大限度加強伴生金銀的回收。浮選原則流程見圖1。

圖1 銅優先浮選原則流程

實際礦物試驗開發適合于該礦石性質的選礦藥劑制度和工藝，著重考察有機抑制劑羧化殼聚糖在銅硫分離中的抑制效果；純礦物試驗考察羧化殼聚糖對礦石中主要礦物輝銅礦、黃銅礦、黃鐵礦和磁黃鐵礦浮選的影響，純礦物試驗用量3 g。

2.2 磨礦細度試驗

合適的磨礦細度為銅礦物解離和選礦成本控制的最佳平衡點。固定Z-200 用量60 g／t，在pH ＝11 的礦漿環境下，進行了磨礦細度條件試驗，結果見圖2。礦石中硫化銅礦物單體解離度較粗，磨礦細度增加銅精礦品位先增加后降低，磨礦細度達到－74 μm 粒級占65%后回收率增加不明顯，－74 μm 粒級占65%條件下銅礦物解離狀況較好，綜合考慮磨礦電耗成本及銅資源回收效率，該磨礦細度為最佳且與現場生產相一致。

圖2 磨礦細度對銅浮選的影響

2.3 調整劑硫化鈉用量試驗

礦石中氧化礦含量15.15%，礦石氧化率較高，這部分氧化銅礦不易回收，從而影響銅回收率，常用硫化鈉活化的方法提高氧化礦選礦回收率。磨礦細度－74 μm粒級占65%，Z-200 用量60 g／t 條件下，進行了調整劑硫化鈉用量條件試驗，結果見圖3。由圖3 可知，硫化鈉用量在800 g／t 時，銅回收率達到峰值。針對該礦礦石性質，使用硫化鈉能硫化部分氧化銅礦石，活化和改善銅浮選效果。

圖3 硫化鈉用量對銅浮選的影響

2.4 抑制劑種類及用量試驗

清潔有機抑制劑應用于抑制硫鐵礦方面的開發成為一個重要趨勢［11］。磨礦細度－74 μm 粒級占65%，硫化鈉用量800 g／t、Z-200 用量60 g／t，研究了抑制劑種類和用量對該礦石銅硫浮選的影響，結果見表4。由表4 可知，羧化殼聚糖對銅金銀選別效果較好，穩定銅選礦指標基礎上提升金銀綜合回收，“石灰＋羧化殼聚糖”組合使用效果更好，降低了礦漿pH 值，金礦物以黃鐵礦包裹金為主，金回收率提升較為明顯。

表4 抑制劑種類和用量對銅、金、銀浮選的影響

2.5 新工藝閉路試驗

在條件試驗的基礎上選擇最佳工藝條件并確定精選和掃選條件，進行了全流程閉路試驗，試驗藥劑制度和工藝流程見圖4，閉路試驗結果見表5。新工藝閉路試驗獲得銅精礦含銅24.63%、含金3.41 g／t、含銀952.05 g／t，銅金銀回收率分別為84.45%、32.58%、75.70%。相比現場生產原工藝，穩定和提高主金屬銅選礦指標基礎上，金銀選礦綜合回收率提升較大，在低堿礦漿環境下能較好改善伴生金的可浮性，部分解離金和含金硫化礦物得到綜合回收。

圖4 新工藝閉路試驗流程

表5 新工藝閉路試驗結果

2.6 羧化殼聚糖對純礦物浮選的影響

該銅硫礦銅資源的回收關鍵技術難點在于輝銅礦、黃銅礦和黃鐵礦、磁黃鐵礦的浮選分離。羧化殼聚糖與輝銅礦、黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦作用后其浮選回收率會發生變化。在pH＝8.5、Z-200 用量20 mg／L、羧化殼聚糖用量250 mg／L 條件下，研究了羧化殼聚糖對這4 種純礦物的選擇性抑制性能，結果見表6。由表6 可知，羧化殼聚糖作用于礦物表面后，黃鐵礦和磁黃鐵礦浮選回收率降低明顯，輝銅礦、黃銅礦回收率變化較小，可見羧化殼聚糖對礦物具有選擇性抑制作用，有利于該種復雜銅硫礦的高效分離。

表6 羧化殼聚糖作用前后單礦物回收率對比

3 結 語

1）某銅硫礦中主要金屬礦物有黃鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦和黃銅礦，黃銅礦和輝銅礦為回收銅的主要礦物，黃鐵礦和磁黃鐵礦為主要干擾礦物，黃鐵礦為金礦物主要載體礦物，部分金賦存在黃銅礦和輝銅礦中，銀主要賦存于黃銅礦和輝銅礦，部分被包裹于黃鐵礦中。

2）清潔有機抑制劑羧化殼聚糖為硫鐵礦較好的抑制劑，對銅硫具有高效選擇性抑制作用，硫化鈉活化部分氧化銅礦后，石灰＋羧化殼聚糖組合使用后，粗選pH值由11 降到8.5，浮選閉路試驗可得到含銅24.63%、含金3.41 g／t、含銀952.05 g／t，銅回收率84.45%、金回收率32.58%、銀回收率75.70%的銅精礦。

3）羧化殼聚糖的使用改善了礦石浮選環境，能降低礦漿浮選pH 值，具有清潔高效抑制的特點，穩定并提高銅選礦指標的同時，礦石中貴金屬金銀礦物得到高效綜合回收。