黃土坡銅鋅多金屬硫化礦浮選分離試驗研究與工業(yè)實踐

劉守信，黨明智，田 維，師偉紅

（1.西北礦冶研究院，甘肅 白銀 730900；2.礦用浮選藥劑國家地方聯(lián)合工程實驗室，甘肅 白銀 730900；3.新疆西拓礦業(yè)有限公司，新疆 哈密 839000）

浮選是國內(nèi)外富集硫化鉛鋅礦最常用方法之一，由于礦石性質(zhì)的復(fù)雜性，實現(xiàn)銅、鋅礦物有效分離仍是一大難題[1]。銅鋅硫化礦浮選工藝通常有優(yōu)先浮選和混合浮選兩種，銅鋅分離多采用抑鋅浮銅[2]，其分選難點在于：銅鋅礦物嵌布粒度細(xì)、共生關(guān)系復(fù)雜、銅離子易活化鋅礦物，被活化鋅礦物可浮性與銅礦物相似[3，4]。因此，確定適宜銅鋅分選工藝流程，采用選擇性好銅礦物捕收劑，強化對鋅礦物抑制是解決銅鋅分離的研究重點[5]。

新疆某公司現(xiàn)有一座采選能力50萬噸/年的黃土坡銅鋅礦山，富含銅、鋅、金、銀、鐵、硫等有價元素，具有較高經(jīng)濟價值[6]。選廠建成后所處理礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，屬易選礦石，指標(biāo)較好。隨著開采延深，礦石性質(zhì)發(fā)生了較大變化，浮選指標(biāo)逐漸惡化，鋅礦物在銅精礦中損失逐漸增大，銅精礦含鋅由原來的5%左右，升高至10%～15%，導(dǎo)致鋅精礦鋅回收率大幅度降低，造成了資源的嚴(yán)重浪費。本研究的目的針對該銅鋅礦礦石性質(zhì)，通過改善現(xiàn)場藥劑制度、回水處置方案等措施解決精礦產(chǎn)品銅、鋅互含較高的問題，提高礦山的經(jīng)濟效益。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦多元素分析

原礦多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

1.2 礦石中主要礦物特征

該銅鋅礦礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主，其次為黃銅礦、閃鋅礦，微量礦物有方鉛礦、黝銅礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦等。脈石礦物主要為石英，少量碳酸鹽、斜長石、絹云母、白云母、綠泥石、角閃石、粘土礦物等。

1.3 原礦物相分析

原礦物相分析見表2。

表2 礦石中主要金屬的化學(xué)物相分析結(jié)果/%

1.4 主要礦物的嵌布特征及浮選分離難點分析

部分銅礦物呈乳滴狀被閃鋅礦、黃鐵礦包裹，形成包含結(jié)構(gòu)。這些包裹體粒徑微細(xì)，不易單體解離，從而導(dǎo)致精礦品位偏低。僅通過磨礦使二者達(dá)到單體解離，會使目的礦物粒度過細(xì)，浮選速度變慢；同時鋅礦物比表面積增加，銅浮選時，需大量增加鋅礦物抑制劑才能使其受到有效抑制；該銅鋅礦中部分銅礦物為次生銅礦物，磨礦細(xì)度增加會使金屬礦物可溶性增加，難免離子濃度增大，導(dǎo)致銅鋅分離效果變差[7]。

2 選礦試驗研究

經(jīng)現(xiàn)場流程考查、工藝礦物學(xué)研究，本次試驗研究的重中之重。①在沒有回水處理設(shè)備條件下，如何通過技術(shù)手段，減少回水及礦漿中對銅鋅分離產(chǎn)生不利影響的難免離子含量[8]；②由尾礦解離度分析可知，損失在尾礦中黃銅礦，粒徑大部分小于0.05mm，未得到高效回收；③黃鐵礦、磁黃鐵礦含量高達(dá)礦物總量的20%以上，大量石灰加入，使得高鈣條件下Cu2+活性增加，增大銅鋅分離難度。

2.1 磨礦細(xì)度試驗

由流程考查可知，現(xiàn)場采用磨礦細(xì)度偏細(xì)，目的礦物存在過磨現(xiàn)象，鋅礦物較難得到有效抑制，導(dǎo)致部分細(xì)粒級銅、鋅礦物損失在尾礦中。因此，合理磨礦細(xì)度是能否達(dá)到較好選別指標(biāo)的關(guān)鍵，為尋找最佳細(xì)度條件，以現(xiàn)場工藝流程及藥劑條件為基礎(chǔ)，經(jīng)條件優(yōu)化試驗后，固定石灰為1200g/t，亞硫酸鈉為300g/t，硫酸鋅為1000g/t，丁基黃藥為5g/t，Z-200為12g/t，BK301為8g/t，進行磨礦細(xì)度試驗，試驗流程如圖1。

圖1 磨礦細(xì)度試驗流程及條件

結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度增加，銅回收率變化不大，但粗精礦含鋅逐漸先減少后增加，當(dāng)細(xì)度達(dá)到70%-0.074mm時，鋅在銅精礦中損失較小，繼續(xù)增加細(xì)度，銅精礦含鋅量增加。最終確定細(xì)度-0.074mm占70%。

2.2 優(yōu)先選銅作業(yè)

2.2.1 銅回路鋅抑制劑選擇及用量試驗

銅鋅浮選分離采用優(yōu)先浮選流程，銅回路鋅抑制劑的選擇較為關(guān)鍵。現(xiàn)常用的閃鋅礦無機抑制劑主要有硫酸鋅、亞硫酸鈉、硫化鈉、硫代硫酸鈉等，浮選實踐中經(jīng)常采用兩種或多種藥劑組合使用，以發(fā)揮藥劑間的協(xié)同效應(yīng)[9]。鋅抑制劑選擇流程見圖2，試驗結(jié)果見表3。

圖2 鋅抑制劑選擇試驗流程及條件

表3 銅回路鋅抑制劑選擇試驗結(jié)果/%

由試驗結(jié)果可知，磨礦過程中適量添加T29，其與亞硫酸鈉、硫酸鋅組合使用[10]可有效降低銅精礦中的鋅品位，減少鋅礦物損失。回水使用使礦漿中銅離子濃度增大，可根據(jù)回水使用量適當(dāng)增加T29用量。T29主要由括硫酸鋁、硫酸鈉等按一定的重量百分比組成。

2.2.2 銅粗選捕收劑選擇試驗

在銅鋅分離中使用選銅捕收劑為黃藥類、硫氨酯類、硫脲類類。該礦石捕收劑用量小，現(xiàn)場采用捕收劑組合（丁基鈉黃藥+Z200）浮選泡沫粘度較高，導(dǎo)致部分已單體解離鋅礦物由于機械夾帶進入到銅精礦中，因此，本次試驗重點之一是研發(fā)銅礦物高效選擇性捕收起泡劑，加強對細(xì)粒級銅礦物捕收。結(jié)果見表4。

表4 銅粗選捕收劑選擇試驗結(jié)果/%

捕收劑選擇試驗結(jié)果表明，采用丁基黃藥+A-23組合為該礦石銅浮選捕收劑，浮選指標(biāo)明顯優(yōu)于其它捕收起泡劑。A-23是一種高效復(fù)合捕收劑，該藥劑對銅礦物選擇捕收性能較好，對黃鐵礦、閃鋅礦捕收能力較弱，可有效減少鋅礦物在銅精礦中損失。

2.3 選鋅作業(yè)

選銅作業(yè)尾礦進行選鋅作業(yè)。選鋅采用一粗兩掃三精的工藝流程。鋅粗選作業(yè)適當(dāng)添加石灰以有效抑制黃鐵礦，同時合適堿度有利于提高鋅的選礦技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。鋅粗選作業(yè)添加石灰2000g/t、硫酸銅50g/t、丁基黃藥50g/t、2#油10g/t，pH值為11～13之間為宜。

2.4 閉路試驗

在開路試驗基礎(chǔ)上，進行閉路試驗，結(jié)果見表5.閉路試驗中括號內(nèi)為藥劑用量，單位g/t，條件如下：

表5 閉路試驗結(jié)果/%

選銅作業(yè)采用一粗兩掃三精流程，在磨機添加石灰（1200）和T29（500）進行磨礦，細(xì)度為70%-200目，添加亞硫酸鈉（300）、硫酸鋅（1000）、丁基黃藥（5）、A-23（15）進行銅粗選作業(yè)，得到銅粗精礦；添加亞硫酸鈉（100）和硫酸鋅（300）對銅粗精礦進行一次精選，精選二次添加亞硫酸鈉（50）和硫酸鋅（200），精選三次添加硫酸鋅（100），得到銅精礦，精選中礦按順序返回；對粗選后尾礦進行掃選，掃選一次添加硫酸鋅（200）、丁基黃藥（2）、A-23（4）,掃選二次添加A-23（2），掃一中礦返回銅粗選，掃二中礦進行選鋅作業(yè)。

選鋅作業(yè)采用一粗兩掃三精流程：添加石灰（2000）、硫酸銅（50）、丁基黃藥（50）、2#油（10）進行鋅粗選作業(yè)，得到鋅粗精礦；添加石灰（500）、丁基黃藥（5）進行鋅粗精礦一次精選，二次精選和三次精選不添加藥劑，得到鋅精礦，精選中礦按順序返回；對粗選后尾礦進行掃選作業(yè)，掃選一次添加硫酸銅（20）、丁基黃藥（15）、2#油（5），掃選二次添加丁基黃藥（5），得到最終尾礦，中礦按順序返回。

2.5 工業(yè)應(yīng)用

該技術(shù)方案在黃土坡銅鋅礦選廠進行了工業(yè)試驗。項目實施前后指標(biāo)對比見表6。

表6 項目實施前后試驗指標(biāo)對比/%

試驗結(jié)果表明：與實施前相比，在原礦品位相當(dāng)?shù)那闆r下，銅精礦銅品位提高了2.62個百分點，銅回收率提高0.64個百分點，含鋅降低了6.53個百分點；鋅精礦鋅品位提高了3.11個百分點，鋅回收率提高7.24個百分點。

3 結(jié)語

（1）該礦石金屬礦物主要為黃鐵礦，其次有黃銅礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦等。大部分金屬礦物間嵌布關(guān)系簡單，黃鐵礦呈浸染狀分散在脈石中，裂隙中充填黃銅礦、閃鋅礦等。

（2）銅浮選、鋅浮選用水在各自回路中循環(huán)使用，避免了尾礦回水大量金屬離子進入銅浮選造成鋅礦物抑制困難，從而有效降低鋅抑制劑用量，為銅、鋅礦物的有效分離提供了技術(shù)保障。

（3）T29可降低次生銅礦物在磨礦、浮選過程中水解的Cu2+含量，降低難免離子在銅浮選中造成的不良影響。

（4）A-23可在低堿度礦漿條件下實現(xiàn)銅礦物的選擇性捕收，降低銅精礦中鋅礦物及黃鐵礦含量。同時，該捕收劑可提高金、銀的回收。

（5）通過回水合理化處置、高效浮選藥劑應(yīng)用等技術(shù)措施，實現(xiàn)了銅、鋅有效浮選分離，獲得了較好工業(yè)應(yīng)用指標(biāo)。