某含金復雜銅硫礦石低堿度浮選工藝試驗研究

李國棟 邱廷省 郭海寧 嚴華山

（1.江西理工大學資源與環境工程學院，江西贛州341000；2.西北礦冶研究院，甘肅白銀730900）

銅硫礦是我國主要的銅礦類型之一，銅硫礦中黃銅礦與黃鐵礦的分離是目前研究的重點。銅礦物在黃鐵礦中嵌布粒度大小不均勻，伴生多種有用元素，硫化礦表面物理化學性質相近［1-2］，且黃鐵礦可浮性變化較大，增加了分離的難度［3-5］。目前在利用浮選工藝進行銅硫分離時，是以高鈣條件下進行浮銅抑硫為原則的工藝流程［6-8］，而此類工藝流程，一般都存在石灰用量大、管道結鈣嚴重、需用硫酸活化被抑制的黃鐵礦等問題［9-11］。此外，高堿度的礦漿環境中，伴生的貴金屬等會損失在硫精礦中，不利于貴金屬的綜合回收［12-15］。因此，研究在低堿度條件下實現伴生貴金屬的銅硫礦石綜合回收，對提高企業經濟效益和礦產資源的綜合利用具有重要的意義。本研究以某含金銅硫礦為研究對象，針對礦石性質特點，采用“銅硫優先浮選”的原則工藝流程，在低堿條件下實現礦石中金、銅、硫的綜合回收。

1 試樣、試劑及方法

1.1 試樣

該礦石主要金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，其次還有毒砂、白鐵礦、膠狀黃鐵礦等；脈石以矽卡巖化石英閃長巖、復雜矽卡巖為主，主要為易斜長石、綠簾石、黝簾石、綠泥石等。

黃銅礦在該礦石中分布廣泛，主要呈他形粒狀集合體，集合體粒度大小不一。黃銅礦的嵌布形態多樣，多呈他形粒狀、星點狀散布于脈石中，黃銅礦與黃鐵礦嵌布關系較為復雜，毗鄰連生，或填充在黃鐵礦裂隙間，少量黃銅礦與黃鐵礦、白鐵礦形成布紋狀結構，單體解離較難。黃鐵礦為礦床中分布最廣，含量最多的金屬硫化物，與白鐵礦共生。黃鐵礦以膠狀為主，集合體多混入有脈石，少量的自形晶黃鐵礦。磁黃鐵礦以自形、半自形晶粒為主，與黃銅礦關系較為密切，極少量的磁黃鐵礦包裹著黃銅礦。

礦石的多元素分析、銅物相分析、主要礦物組成分別見表1、表2和表3。

注：Au、Ag單位為g/t。

由表1可知，該礦石可回收的有價元素主要為Au、Cu、S；由表2可知，礦石中銅主要以原生硫化銅和次生硫化銅的形式賦存；由表3可知，礦石中脈石礦物主要是石英、長石、方柱石、綠簾石等，金屬礦物則主要是黃鐵礦、白鐵礦、磁黃鐵礦等。

1.2 試劑

本次試驗研究所用的Z-200、CaO、丁基黃藥、松醇油以及硫活化劑QH均為工業純，其中QH為我校研發的高效黃鐵礦活化劑，主要成分為復合型強酸弱堿鹽。

1.3 試驗方法

試驗研究礦石中主要回收銅、金、硫3種元素，且金主要在銅精礦中富集，對該含金銅硫礦石應用銅硫優先浮選工藝流程，即在磨礦時添加氧化鈣為硫的抑制劑，磨礦至一定細度后，添加Z-200為銅捕收劑進行優選浮選作業，浮選銅尾礦再添加硫活化劑QH、捕收劑丁基黃藥和起泡劑松醇油后進行浮選硫作業，最終得到銅精礦、硫精礦和尾礦產品。

2 試驗結果與討論

2.1 磨礦細度試驗

工藝礦物學研究結果表明，礦石中黃銅礦與黃鐵礦和磁黃鐵礦等礦物嵌布關系緊密，適宜的磨礦細度條件下，目的礦物有效解離是取得優異指標的前提。磨礦細度的試驗流程見圖1，試驗結果見圖2。

由圖2可知，隨著磨礦細度的增加，銅粗精礦中銅的回收率略有降低，但銅品位呈現持續增加的趨勢；硫粗精礦中硫的品位呈現持續降低的趨勢，但硫回收率卻呈現持續增加的趨勢且在磨礦細度為-74 μm含量為85%后變化趨于緩和。綜合考慮，選擇磨礦細度為-74 μm含量占85%。

2.2 銅粗選條件試驗

2.2.1 氧化鈣用量試驗

在低堿度的礦漿條件下進行銅硫優先浮選作業時，保證銅指標的同時也要考慮金在銅精礦中的富集，所以選擇適宜的氧化鈣用量尤為重要。在磨礦細度為-74 μm占85%，Z-200用量為60 g/t，浮選時間為4 min的固定條件下研究氧化鈣用量對銅粗選指標的影響，試驗結果見表4。

由表4可知，隨著氧化鈣用量的增加，銅粗精礦中銅的品位呈現持續升高的趨勢，而銅回收率則呈現持續降低的趨勢；金在銅粗精礦中的回收率呈現持續降低趨勢，但金品位則先升高后降低。綜合考慮，在低堿度下浮選銅金時選擇氧化鈣的用量800 g/t較為適宜，此時礦漿的pH為9～10，可實現低堿度下抑硫浮銅。

2.2.2 捕收劑種類試驗

在低堿度的條件下進行銅硫分離回收，對銅捕收劑的要求較高，因此，進行了銅粗選捕收劑種類的試驗研究，固定磨礦細度為-74 μm占85%，氧化鈣用量為800 g/t，浮選時間為4 min。試驗結果見表5。

由表5可知，在相同用量的情況下，Z-200對原礦中銅和金的捕收效果最優，銅和金的品位及回收率均最高，綜合考慮，在低堿條件實現銅金的綜合回收時，選擇Z-200為銅粗選捕收劑較為適宜。

2.2.3 Z-200用量試驗

固定磨礦細度-74 μm占85%，氧化鈣用量800 g/t，浮選時間4 min，考察Z-200的用量對銅浮選指標的影響。試驗結果見圖3。

由圖3可知，隨著Z-200用量增加，銅粗精礦中銅的品位呈現降低趨勢，銅回收率呈現持續升高趨勢，在Z-200用量達到70 g/t后變化趨于緩和，綜合考慮，銅粗選時選用Z-200用量為70 g/t，此時銅粗精礦中銅的品位和回收率分別為10.06%和86.25%。

2.3 硫粗選條件試驗

2.3.1 QH用量試驗

硫活化劑QH的用量試驗流程見圖4，試驗結果見圖5。

由圖5可知，QH對該礦石中硫的活化效果較好，在沒有添加QH的情況下，硫的回收率僅為40.54%，而隨著QH用量的增加，硫精礦的回收率呈現持續增加的趨勢且在QH用量達到800 g/t后變化趨于緩和，綜合考慮，在硫粗選時適宜的QH用量為800 g/t。

2.3.2 丁基黃藥用量試驗

硫粗選丁基黃藥的用量試驗流程見圖4，試驗結果見圖6。

由圖6可知，隨著丁基黃藥用量的增加，硫粗精礦中硫的品位呈現持續降低的趨勢，硫的回收率則呈現持續增加的趨勢，且在丁基黃藥用量達到140 g/t后變化趨于緩和，綜合考慮硫粗選時選擇丁基黃藥的用量140 g/t較為適宜，此時硫粗精礦中硫的品位和回收率分別為28.34%和67.20%。

2.4 閉路試驗

在條件試驗的基礎上進行了閉路試驗，試驗流程見圖7，試驗結果見表6。

由表6可知，在低堿度條件下應用銅硫優先浮選工藝流程處理該銅硫礦石，可獲得銅品位為18.42%、銅回收率為84.97%，含金15.52 g/t、金回收率為48.78%的銅精礦和硫品位為45.42%、硫回收率為65.33%的硫精礦，金在銅精礦中有效富集，實現了有價金屬的綜合回收。

3 結 論

（1）某銅硫礦石中可供回收的有價元素為銅、金和硫，品位分別為0.82%、1.20 g/t和11.30%，其中銅主要以原生硫化物和次生硫化物的形式賦存。礦石中脈石礦物主要是石英、長石、方柱石、綠簾石等，金屬礦物則主要是黃銅礦、白鐵礦、磁黃鐵礦和黃鐵礦等，黃銅礦嵌布粒度細，且與黃鐵礦、磁黃鐵礦等礦物的嵌布關系復雜。

（2）在低堿度條件下，應用銅硫優先浮選工藝流程對該銅硫礦物進行有價金屬綜合回收的試驗研究，閉路試驗結果表明：在磨礦細度-74 μm占85%的條件下，以氧化鈣為硫鐵礦抑制劑（礦漿pH值為9～10），Z-200為銅礦物捕收劑，經1次粗選、2次精選和1次掃選的銅浮選流程可獲得銅品位為18.42%、銅回收率為84.97%，含金15.52 g/t、金回收率為48.78%的銅精礦；浮銅尾礦再添加硫鐵礦活化劑QH，以丁基黃藥為捕收劑經1次粗選、2次精選和1次掃選的硫浮選流程可獲得硫品位為45.42%、硫回收率為65.33%的硫精礦，金在銅精礦中有效富集，在低堿度的條件下實現了有價金屬的綜合回收。