河北淶源地區某高品位銅硫礦浮選試驗研究*

呂 超 宋 超 葉軍建

（山西大同大學煤炭工程學院）

銅是重要的礦物戰略資源，在國民經濟發展中具有不可替代的作用。隨著經濟的發展，銅需求量不斷增長，全球銅資源供需形勢不容樂觀［1-3］。銅的價格一直處于較高水平，黃銅礦是最主要的含銅硫化礦，但多數情況下，與黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦等伴生，常涉及到不同金屬礦物地分離［4］。其中，銅硫分離是最常見的問題之一，利用黃銅礦可浮性大于黃鐵礦，主要以優先浮選為主。石灰由于便宜且效果佳，是最常用的硫鐵礦抑制劑，被石灰抑制的黃鐵礦通用的方法是利用硫酸活化，或硫酸銅對其活化后再利用黃藥捕收劑對其進行浮選回收［5-8］。

河北淶源某銅礦銅品位達1.80%，硫品位高達36.24%，屬高銅高硫礦。本試驗采用優先浮選法對其進行銅硫資源的回收。在選銅流程中以石灰為抑制劑，Z-200為捕收劑，選硫流程中不采用硫酸活化，而是利用組合藥劑對其活化，活化后的黃鐵礦通過丁基黃藥捕收進行浮選，最終獲得了滿意的試驗指標。

1 礦石性質

礦石化學多元素及銅物相分析結果見表1、表2。

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由表1、表2可知，該礦含銅1.80%，含硫36.24%，脈石以酸性硅酸鹽脈石為主，含有少量堿性脈石；銅礦物主要以原生硫化銅礦為主，次生硫化銅占5.73%。

2 原生產工藝流程及存在的問題

該選廠原生產工藝為礦石經碎礦磨礦，細度控制在約-0.074 mm80%，采用優先浮選原則，優先選黃銅礦，采用石灰為抑制劑，乙基黃藥為捕收劑；選硫流程用硫酸將礦漿pH值調整到5～6，再利用丁基黃藥進行捕收。銅浮選經1粗2掃2精，獲得含銅20.21%、銅回收率為90.02%的銅精礦。選銅尾礦用硫酸活化，丁基黃藥為捕收劑，經1粗3掃2精，可獲得硫品位49.34%、硫回收率為70.24%的硫精礦。尾礦中硫品位仍高達6.56%，硫回收效果較差。

原工藝流程主要存在的問題：①銅粗選利用乙基黃藥所需生石灰用量高達15 kg/t，礦漿黏性大；②原工藝由于石灰用量大，硫抑制較強烈，硫酸活化用量大且需多次掃選作業，浮選尾礦中硫的損失較大。

3 試驗結果及討論

原流程采用乙基黃藥作為捕收劑浮選黃銅礦，流程需2掃2精，這是由于黃藥類捕收劑對黃鐵礦的捕收效果較好，需要多次精選才能得到合格的銅精礦。根據相關文獻及經驗，采用對硫化銅礦具有選擇性的捕收劑作為選銅捕收劑［9-10］。同時，由于相關部門對硫酸使用的嚴格管制，選廠急需尋找能夠替代硫酸的活化劑，試驗探索了組合活化劑對被石灰抑制的黃鐵礦的活化浮選效果。

3.1 銅浮選捕收劑種類試驗

由于該礦原流程對銅的捕集利用了選擇性較差的乙基黃藥，需要大量石灰對硫進行抑制，且需要2掃2精。本試驗采用對硫捕收效果較差的Z-200、Y-89選銅捕收劑進行試驗，并與乙基黃藥的浮選效果進行對比。由于現場工藝流程的限制，磨礦細度可達到-0.074 mm80%，且該磨礦細度適宜，試驗在該磨礦細度的基礎上進行，抑制劑石灰用量8 kg/t，捕收劑用量80 g/t，起泡劑2#油用量40 g/t，試驗流程見圖1，試驗結果見圖2。

由圖2可見，在相同的浮選條件下，Z-200作為捕收劑明顯優于乙基黃藥和Y-89，Z-200浮選粗精礦銅品位和回收率分別為12.50%和90.44%；而乙基黃藥的粗精礦銅品位僅為8.26%，回收率也僅為65.54%；Y-89浮選的粗精礦銅品位和回收率優于乙基黃藥，但不及Z-200；故選擇Z-200作為捕收劑。

3.2 銅粗選捕收劑用量試驗

在抑制劑石灰用量8 kg/t，起泡劑2#油用量40 g/t，捕收劑選擇Z-200的條件下，進行捕收劑用量試驗，驗流程見圖1，試驗結果見圖3。

由圖3可見，隨著捕收劑用量的增加，粗精礦銅品位降低，銅回收率增加；當Z-200用量從40 g/t增加到80 g/t時，粗精礦銅回收率達90.44%，銅品位12.50%；繼續增加捕收劑用量，銅品位及回收率變化不大；綜合考慮，確定捕收劑用量80 g/t。

3.3 銅粗選抑制劑石灰用量試驗

由于銅粗選時需要盡可能抑制硫進入銅精礦中，試驗選擇常規硫抑制劑石灰。在捕收劑Z-200用量80 g/t，起泡劑2#油用量40 g/t的條件下，進行石灰用量試驗，試驗流程見圖1，試驗結果見圖4。

由圖4可見，隨著石灰用量的增加，粗精礦銅品位明顯提高，銅回收率下降；當石灰用量為4 kg/t時，粗精礦銅品位為6.65%，銅回收率可達92.12%；當石灰用量從4 kg/t增加到8 kg/t時，粗精礦銅品位增加到12.50%，銅回收率下降到90.44%；當石灰用量超過8kg/t時，銅回收率下降了近2個百分點，銅品位繼續增加，此時礦漿黏度變大，不利于浮選的順利進行；綜合考慮，選擇石灰用量8 kg/t。

3.4 硫浮選活化劑種類試驗

原流程硫浮選時采用硫酸活化，硫酸活化具有效果好、成本低的優點，但硫酸是強酸，易腐蝕浮選設備和管道，用量較大且具有潛在的操作危險和運輸危險。為此，提出了無酸活化浮選方案，進行了氯化銨、硫酸銅及新型試驗室合成活化劑AK-100的活化效果試驗［11-12］。在活化劑用量2 kg/t、捕收劑丁基黃藥用量200 g/t、2#油用量40g/t的條件下進行硫浮選活化劑種類試驗，試驗結果見圖5。

由圖5可見，3種活化劑的活化效果差別明顯，硫酸銨的活化效果最差；當AK-100為活化劑時，硫回收率有了較大的提高，可達到37.44%；當硫酸銅為活化劑時，硫回收率明顯提高，可達42.85%，可見硫酸銅對黃鐵礦的活化效果較好；雖然硫酸銅的活化效果可與硫酸活化效果相比，但硫酸銅成本較高，故選擇活化劑AK-100。

3.5 硫浮選活化劑AK-100用量試驗

考慮到新型活化劑AK-100的活化作用及經濟性，進行了AK-100和硫酸銅組合活化效果試驗。固定硫酸銅用量200 g/t，丁基黃藥用量100 g/t，2#油用量40 g/t，進行AK-100用量試驗，試驗流程及藥劑制度見圖6，試驗結果見圖7。

由圖7可見，當AK-100用量從2 kg/t增加到8 kg/t時，硫品位從45.05%降到42.75%，硫品位下降幅度不超過3個百分點，硫回收率從46.24%增加到83.62%，硫回收率增長幅度較大，隨著AK-100用量的繼續加大，硫回收率和品位變化不大；綜合考慮，AK-100用量8 kg/t為宜。

3.6 硫浮選硫酸銅用量試驗

在硫粗選固定AK-100用量8 kg/t，丁基黃藥用量100 g/t，2#油用量40 g/t，進行硫酸銅用量試驗，試驗結果見圖8。

由圖8可見，隨著硫酸銅用量的增加，粗精礦硫品位降低，但變化不大，硫回收率明顯提高；當硫酸銅用量從50 g/t提高到250 g/t時，硫回收率從63.24%提高到84.11%，硫回收率增加幅度較大；當硫酸銅用量為150 g/t時，硫回收率已達83.44%，繼續增加硫酸銅用量對硫回收率的提高作用不明顯，綜合考慮，硫酸銅用量150 g/t為宜。

3.7 硫浮選丁基黃藥用量試驗

固定AK-100用量8 kg/t，硫酸銅用量150 g/t，2#油用量40 g/t，進行丁基黃藥用量試驗，結果見圖9。

由圖9可見，丁基黃藥用量從50 g/t增加到100 g/t，硫品位從44.17%下降到43.50%，下降了近1個百分點，硫回收率從69.57%增加到83.87%，回收率增加了近14個百分點；繼續增加丁基黃藥用量，硫品位下降幅度較小，硫回收率有少許增加；綜合考慮，丁基黃藥用量100 g/t為宜。

3.8 硫浮選掃選試驗

硫粗選時AK-100用量8 kg/t，掃選過程中未添加AK-100，將硫酸銅用量和捕收劑用量減半，試驗流程及藥劑制度見圖10，試驗結果見表3。

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由表3可知，1次掃選硫回收率為2.21%，2次掃選硫回收率僅為1.08%，尾礦硫品位下降到4.01%，尾礦硫回收率為2.51%；綜合考慮，1粗1掃即可實現硫的高效回收。

3.9 閉路試驗

在條件試驗及開路試驗的基礎上進行閉路試驗，閉路試驗流程及藥劑制度見圖11，結果見表4。

由表4可知，閉路試驗獲得的銅精礦銅品位19.26%、銅回收率93.16%，硫精礦硫品位48.27%、硫回收率86.29%，實現了低成本高效回收。

4 結語

（1）河北某銅硫礦含銅1.80%，含硫36.24%，銅以黃銅礦為主，硫以黃鐵礦形式存在，屬于高銅高硫硫化礦；脈石以硅酸鹽礦為主，含有少量白云石。

（2）根據礦石性質，對原浮選工藝進行了流程改造，選用選擇性更好的Z-200為銅捕收劑可實現銅的有效回收并可減少石灰用量和硫的上浮率。石灰抑制下的黃鐵礦用新型捕收劑AK-100配合少量CuSO4可極大地提高黃鐵礦的上浮率。組合藥劑的使用可實現硫的高效回收并可減少掃選和精選次數，流程得到有效簡化。

（3）在磨礦細度-0.074 mm80%的條件下，以石灰為黃鐵礦抑制劑、Z-200為捕收劑優先選銅，利用組合活化劑活化黃鐵礦、丁基黃藥為捕收劑選硫的藥劑制度，經閉路試驗可獲得銅品位19.26%、回收率93.16%的銅精礦，硫品位48.27%、回收率86.29%的硫精礦，有效實現了有價資源的低成本無酸高效回收。

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（4）現場實踐中為實現無中間過程壓濾，進行了該流程選硫回水選銅試驗，結果表明該方案選硫回水不會對選銅浮選過程造成干擾，而原先使用硫酸活化黃鐵礦浮硫回水對選銅有顯著的抑制作用，該技術方案可有效減少操作環節，增加生產效率并減少人工成本。