某高硅低品位銅鋅硫化礦浮選分離試驗

王曉慧 梁友偉 劉飛燕1

（1.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川成都610041；2.中國地質調查局金屬礦產資源綜合利用技術研究中心，四川成都610041）

在我國有色金屬材料中，銅的消費僅次于鋁，廣泛地應用于電氣、輕工、機械制造、建筑工業和國防工業等領域。鋅是一種重要的有色金屬原材料，應用于鋼鐵的防腐鍛鋅、黃銅和銅合金制造、鋅合金制造、航空材料保護層以及電路保護等［1-2］。

銅鋅的浮選分離主要采取“抑鋅浮銅”的工藝流程，其分離的難易程度主要取決于礦石中銅礦物的種類。對于原生銅鋅硫化礦（黃銅礦和閃鋅礦）來說，分離較易實現，而對于含有次生銅礦物（斑銅礦、銅藍、輝銅礦等）的銅鋅硫化礦，則分離較困難。其主要原因是次生銅礦物易溶解，產生的銅離子對閃鋅礦起到活化作用，使得銅鋅難以浮選分離。我國有許多選礦廠因銅鋅分離難度大，銅沒有得到有效的回收，造成資源嚴重浪費［3-6］。研發高效的銅選擇性捕收劑及鋅抑制劑，強化對黃銅礦的捕收和閃鋅礦的抑制，是實現這類礦物浮選分離的技術關鍵。

某地銅鋅硫化礦儲量大，礦石中平均銅品位0.70%、鋅品位1.08%，SiO2含量達60.76%，屬高硅低品位銅鋅硫化礦石。礦石中主要銅礦物為黃銅礦，含少量次生銅礦物，如斑銅礦、輝銅礦等。礦石中黃銅礦粒度較細，大多為細粒或微細粒，或稠密或稀疏浸染分布于脈石礦物中，嵌布關系復雜，需細磨才能夠單體解離。礦石中鋅礦物為閃鋅礦，與黃銅礦嵌布關系密切，多為不同程度的連生體，且部分閃鋅礦中溶出乳滴狀黃銅礦，這部分閃鋅礦中黃銅礦很難解離，使得鋅精礦中不可避免地會混入一定量的銅，影響鋅精礦的品質，增加了銅鋅分離難度。

本試驗在礦石工藝礦物學研究的基礎上，采用碳酸鈉作為礦漿pH調整劑，以腐植酸鈉、硫酸鋅及亞硫酸鈉作為鋅礦物及脈石礦物的組合抑制劑，配合使用新研制的銅高效選擇性捕收劑EMB-513（脂類捕收劑為主、螯合捕收劑為輔的復合藥劑），采用“一段磨礦—銅礦物優先浮選—選銅尾礦選鋅”的工藝流程［7-8］，實現了銅鋅礦物的有效分離，取得了良好的選礦試驗指標。

1 原礦性質

礦石的化學組成，銅、鋅物相以及礦物組成分析結果分別見表1、表2、表3及表4。

注：帶“*”單位為g/t。

由表1可知，礦石中達到綜合利用的有價元素為Cu、Zn，含量分別為0.70%、1.08%。此外，礦石中Ag、Se、Cd品位均未達到工業利用值，僅能作為伴生組分進行綜合回收評價。

由表2及表3可知，礦石中原生硫化銅含量為78.57%，次生硫化銅含量高達15.71%；礦石中主要的鋅礦物為硫化鋅礦物，含量為87.96%。

由表4可知，礦石中金屬礦物主要為黃銅礦、閃鋅礦，其次為黃鐵礦、輝銅礦、斑銅礦、銅藍、方鉛礦等；脈石礦物主要為長石、石英、綠泥石等。

進一步的工藝礦物學研究表明，礦石中的黃銅礦原生粒度粗細不均，粗者見1.2 mm，細者僅0.01 mm，部分黃銅礦呈顯微細脈或細小星點狀浸染于脈石礦物中（見圖1），同脈石礦物解離較難，若要保證銅選礦回收率，勢必會影響精礦品質。礦石中的閃鋅礦粒度較細，一般在0.02～1 mm，以浸染狀分布于脈石粒間或包裹于脈石中。此外，黃銅礦常呈它形不規則粒狀或者細小乳滴狀鑲嵌于閃鋅礦中（見圖2），這部分黃銅礦在選礦過程中容易損失在鋅精礦中。因此，黃銅礦與閃鋅礦能否充分單體解離很大程度上影響了銅鋅浮選分離指標。

2 試驗結果和分析

在保證銅精礦品位高于20%以及鋅精礦品位大于50%的基礎上，為提高銅、鋅的回收率，基于黃銅礦與閃鋅礦表面性質的差異，提出了銅鋅強化浮選分離技術方案。即首先采用碳酸鈉調節礦漿pH值，之后通過抑制劑篩選試驗，選取腐植酸鈉、硫酸鋅及亞硫酸鈉組合抑制劑，強化對鋅礦物及脈石礦物的選擇性抑制作用。通過選用專門研制的銅高效選擇性捕收劑EMB-513，實現了黃銅礦的全粒級強化捕收。采用優化后的藥劑制度，后續選鋅工序無需添加石灰等調整劑，在活化劑硫酸銅、捕收劑丁基黃藥的作用下，試驗獲得了優異的技術指標。

2.1 條件試驗

2.1.1 磨礦細度試驗

在探索試驗確定的選礦工藝及藥劑方案的基礎上，進行了磨礦細度條件試驗，試驗流程及條件見圖3，結果見表5。

由表5可知，隨著磨礦細度的增加，銅粗精礦及鋅粗精礦產率逐漸增加，銅、鋅品位及各粗精礦中銅鋅互含均呈降低趨勢。在磨礦細度為-0.074 mm含量占85%時，銅粗精礦銅品位7.89%、銅回收率76.68%，鋅粗精礦鋅品位13.54%、鋅回收率76.73%，指標較優；再增加磨礦細度，銅、鋅粗精礦品位均下降明顯，這可能是由于細磨情況下礦石泥化程度加重，不利于銅鋅礦物的分離。綜合考慮選礦指標，選擇該礦石適宜的磨礦細度為-0.074 mm占85%。

2.1.2 組合抑制劑用量試驗

抑制劑在一些復雜難處理礦石的浮選分離中起到決定性的作用，其對改善捕收劑在礦物表面的選擇性吸附，提高浮選分離的選擇性具有不可或缺的意義。

通過工藝礦物學研究可知，該礦石中硅酸鹽礦物含量較高，需抑制其上浮；礦石中有部分次生銅礦物，會在礦漿中容易溶解產生銅離子，這些溶解的銅離子對鋅礦物有活化作用，不利于銅礦物及鋅礦物的分離。基于礦石以上性質，通過試驗針對性篩選出了腐植酸鈉（加入到磨機中）以及硫酸鋅和亞硫酸鈉的藥劑組合［6-8］作為鋅礦物及脈石礦物的組合抑制劑。為考察其綜合使用效果，進行了各抑制劑組分用量配比試驗，具體試驗流程及條件見圖4，試驗結果見表6。

由表6可知，隨著各抑制劑組分用量的增加，銅精礦中銅的回收率呈降低趨勢，銅精礦品位呈先增加后略微下降趨勢，銅精礦中鋅含量逐步降低后略微升高。說明以腐植酸鈉、硫酸鋅及亞硫酸鈉為組合抑制劑，有利于降低銅精礦中鋅含量，同時起到抑制脈石上浮的作用，可以較好地實現礦石中銅與鋅的浮選分離以及銅鋅與脈石的分離。在組合抑制劑腐植酸鈉+硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為（300+1 000+800）g/t時，銅精礦各項指標最優，再增加用量，銅精礦回收率下降明顯。為此，選擇組合抑制劑腐植酸鈉+硫酸鋅+亞硫酸鈉的用量為（300+1 000+800）g/t。

2.1.3 選銅捕收劑種類試驗

為考察不同種類銅捕收劑的浮選效果，開展銅捕收劑的比選試驗，具體試驗流程及條件見圖5，試驗結果見表7。

由表7可知，通過對比以上3種捕收劑的試驗指標，以研制的銅捕收劑EMB-513浮選指標最優，其他捕收劑的選擇性較差。EMB-513在低用量的情況下，獲得的銅精礦各項指標最優：銅品位最高，為26.15%，銅精礦中鋅含量最低，為2.52%，且銅回收率處于較高水平。浮選過程中也觀察到，采用EMB-513捕收劑時，形成的銅礦物疏水密實層金屬光澤最顯著，礦泥夾帶少。

注：表中所示為各捕收劑最佳用量條件下的浮選結果

2.1.4 鋅礦物浮選試驗

在最佳的銅礦物浮選藥劑制度下，對浮銅尾礦（“1次粗選1次掃選”浮銅獲得的尾礦）進行了選鋅條件試驗。

通常，鋅礦物浮選受礦漿pH值影響比較明顯，且在pH值為10左右時浮選效果較好。由于石灰價格低廉，所以調節礦漿pH值一般采用石灰［6］。通過石灰調漿試驗發現，礦漿pH值對該礦石鋅礦物浮選的影響程度低，鋅粗選作業添加石灰與不添加石灰對比所得鋅粗精礦回收率相近，結合該礦中黃鐵礦含量低，綜合考慮，確定鋅選別作業不添加石灰。后續又進行了活化劑硫酸銅、丁基黃藥用量試驗，得出硫酸銅的活化效果較好，適宜的用量為200 g/t；采用丁基黃藥對該礦石中的鋅礦物可實現較好回收，適宜的用量為30 g/t。

在確定了鋅礦物浮選藥劑制度后，綜合上述條件進行了鋅浮選綜合條件試驗，試驗流程見圖6，試驗結果見表8。

由表8可知，選銅尾礦經“1次粗選1次掃選2次精選”選鋅，無需添加石灰等調整劑，在低堿條件下采用硫酸銅活化、丁基黃藥捕收鋅礦物，獲得了較好的浮鋅指標，鋅精礦的鋅作業回收率達到86.34%。考慮到鋅精礦的鋅品位稍低，通過后續的開路試驗確定增加1次鋅精選，即“1次粗選1次掃選3次精選”選鋅，開路試驗獲得了鋅品位為52.00%的鋅精礦。

2.2 閉路試驗

在條件試驗及開路試驗的基礎上，進行了銅鋅浮選分離閉路試驗，具體的藥劑制度及試驗流程見圖7，閉路試驗結果見表9。

由表9可知，浮選閉路試驗獲得的選礦指標為：銅精礦中銅品位為27.31%、銅回收率86.35%，銅精礦中鋅的損失率僅為6.22%；鋅精礦中鋅品位為50.94%，鋅回收率為78.11%；銅精礦中銀的含量為31 g/t，銀回收率可達57.96%；鋅精礦中銀的含量為20.10 g/t，銀的回收率為28.14%。礦石中的銀在銅精礦及鋅精礦中均達到計價標準。此外，鋅精礦中硒的含量為830 g/t，硒回收率可達64.52%；鎘的含量為1 300 g/t，鎘回收率可達87.03%，礦石中的硒和鎘在鋅精礦中均得到較好富集。

注：帶“*”的單位為g/t。

由此可見，針對某高硅低品位硫化銅鋅礦，開發出的新藥劑制度及強化浮選分離技術適應性較強，易浮脈石得到高效選擇性抑制、銅鋅互含得到有效降低，藥劑制度較為合理，試驗現象穩定，實現了該礦石中的銅、鋅礦物的較好分選。

3 結論

（1）某銅鋅硫化礦礦石中Cu含量為0.70%，Zn含量為1.08%，金屬礦物主要為黃銅礦、閃鋅礦、輝銅礦、斑銅礦、銅藍、黃鐵礦等，脈石礦物主要為石英、綠泥石、長石等，屬復雜難處理的高硅低品位硫化銅鋅礦石。礦石中的銅礦物種類多，嵌布粒度粗細不均，與脈石嵌布關系密切；鋅礦物與銅礦物復雜共生，加之次生銅礦物溶解產生的銅離子會活化鋅礦物，浮選分離困難。

（2）浮選試驗采用碳酸鈉作為礦漿pH調整劑，腐植酸鈉、硫酸鋅及亞硫酸鈉作為鋅礦物及脈石礦物的組合抑制劑，配合使用新研制的銅高效選擇性捕收劑EMB-513，選鋅在低堿條件下完成，實現了礦石中銅礦物及鋅礦物的有效分離回收，閉路試驗獲得的銅精礦中銅品位為27.31%、銅回收率86.35%，銅精礦中鋅的損失率僅為6.22%；鋅精礦中鋅品位為50.94%，鋅回收率為78.11%。同時，礦石中的銀、硒和鎘等微量元素也得到了有效富集。