某含金混合銅礦石同步浮選工藝研究

廖乾，李淮湘，解振朝，程建國

長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012

引言

銅和金都是重要的戰略金屬資源，金銅礦作為一種重要的銅礦資源越來越受到重視[1-2]。浮選法是處理含金銅礦石廣泛應用的選礦方法，金的浮選重點是浮選含金的載體礦物[3]。金銅礦礦石中金礦物多為微粒金，大部分嵌布在硫化物中，難以充分解離單獨富集，通過選別硫化物可以使金得到一定程度的富集。混合型銅礦石浮選工藝有先浮硫化礦物后硫化—浮選氧化礦、異步浮選工藝及硫化礦與氧化礦同步浮選工藝[4-5]。本研究針對某含金混合銅礦石資源，在礦石性質研究的基礎上，開展了詳細的銅和金選礦工藝技術研究，研發的硫化礦與氧化礦同步浮選工藝技術實現了銅和金的綜合高效回收，研究成果為該礦石資源后續工業化開發利用提供了有力的選礦技術依據。

1 礦石性質

該礦石為地表氧化的混合型含金銅礦石，礦石的主要化學成分分析及銅的化學物相分析結果分別見表1和表2。

表1 礦石的主要化學成分分析結果 /%

表2 銅的化學物相分析結果 /%

從表1和表2結果可以看出，銅是可供選礦回收的主要金屬元素，銅品位為0.85%。礦石中原生硫化銅占63.53%，分布在次生硫化銅和自由氧化銅中的銅分別占15.30%和11.76%，銅氧化率為21.17%。銅礦物種類較多，有黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、銅藍和孔雀石等。礦石中除有9.41%的銅分布在結合氧化銅中之外，還有少量銅礦物以固溶體出溶微粒分布在閃鋅礦中，以及部分銅存在于含銅褐鐵礦中，將會一定程度上影響銅的回收。金為綜合回收對象，含量為0.90 g/t，金礦物粒度十分細小，均在5 μm以下，屬微粒金范疇，主要與不同種類的硫化物鑲嵌，呈粒間金、裂隙金、包裹金狀態出現，與黃鐵礦和黃銅礦嵌布關系最為密切，在閃鋅礦中亦有嵌布，石榴石等脈石裂隙亦見金礦物嵌布。值得關注的是，礦石含鋅為0.59%，主要以閃鋅礦形式存在，而閃鋅礦中普遍分布固溶體出溶的乳滴狀黃銅礦微粒，將在一定程度上影響銅的選礦回收。

2 試驗結果與討論

按照工藝流程簡單、藥劑制度簡單等原則，通過添加適量硫化劑使氧化礦物表面發生硫化作用，生成類似于銅藍(CuS)結構的疏水性薄膜[6]，可以實現硫化礦物和氧化礦物一起上浮進入到泡沫產品中，選擇硫化礦與氧化礦同步浮選工藝開展銅和金綜合回收選礦工藝技術研究。銅為主要回收元素，金為綜合回收對象，金將隨著銅礦物的浮選進入到精礦產品中。重點考察磨礦細度、藥劑制度等工藝參數對銅浮選回收的影響，同時兼顧金與銅同步浮選回收的效果。

2.1 磨礦細度對粗精礦指標的影響

在CaO用量1 500 g/t、硫化鈉400 g/t、丁基黃藥200 g/t、MIBC(甲基異丁基甲醇)40 g/t的條件下，進行粗選磨礦細度試驗，考察磨礦細度對粗精礦指標的影響，試驗結果見圖1。隨著磨礦細度的增加，粗精礦銅品位和金品位均逐漸降低，而銅和金的回收率呈現上升趨勢。綜合考慮銅和金的品位及回收率，選擇磨礦細度-0.075 mm占80%為宜。

圖1 磨礦細度對粗精礦指標的影響

2.2 CaO用量對粗精礦指標的影響

CaO既可作pH調整劑，又是黃鐵礦等的抑制劑[7-8]。在磨礦細度-0.075 mm占80%、硫化鈉400 g/t、丁基黃藥200 g/t、MIBC 40 g/t的條件下，進行粗選CaO用量試驗，結果見圖2。添加CaO對提高銅回收率有利，綜合考慮粗精礦銅品位及回收率，確定粗選CaO合適的用量為1 500 g/t。

圖2 CaO用量對粗精礦指標的影響

2.3 硫化鈉用量對粗精礦指標的影響

硫化鈉是氧化銅礦物硫化-浮選常用的硫化劑[9-10]。在磨礦細度-0.075 mm占80%、CaO 1 500 g/t、丁基黃藥200 g/t、MIBC 40 g/t的條件下，進行粗選硫化鈉用量試驗，結果見圖3。從圖中可以看出，添加硫化鈉對提高粗精礦銅品位和回收率有利，而硫化鈉用量達到600 g/t以上時，銅回收率反而呈現下降趨勢。優先考慮提高銅回收率，確定粗選硫化鈉的用量以400 g/t為宜。

圖3 硫化鈉用量對粗精礦指標的影響

2.4 捕收劑種類及用量對粗精礦指標的影響

黃藥是銅金礦物浮選常用的捕收劑[11-12]。在磨礦細度-0.075 mm占80%、CaO 1 500 g/t、硫化鈉400 g/t、MIBC 40 g/t的條件下，進行粗選捕收劑種類及用量試驗，結果見表3。乙基黃藥作捕收劑時，粗精礦銅品位較高，銅回收率較低；戊基黃藥作捕收劑能取得較高的銅回收率，但銅品位較低。采用丁基黃藥作捕收劑，能夠兼顧粗精礦銅品位和回收率，用量以200 g/t為宜。

表3 捕收劑種類及用量對粗精礦指標的影響

2.5 抑制劑用量對粗精礦指標的影響

礦石中閃鋅礦普遍包裹有呈固溶體出溶的黃銅礦微粒，這種形式的銅礦物難以在磨礦中解離，且使閃鋅礦自活化，與銅礦物浮游特性類似。粗精礦精選試驗表明，精選不添加抑制劑、單用石灰作抑制劑或采用“石灰+亞硫酸鈉+硫酸鋅”組合抑制劑，精礦銅品位均沒有明顯提高，難以取得理想的效果，而在粗選中添加亞硫酸鈉和硫酸鋅作組合抑制劑，對提高精礦銅品位有利。考慮在粗選中添加亞硫酸鈉和硫酸鋅作組合抑制劑來加強對含鋅礦物的抑制，以降低精礦中鋅含量，但加強鋅抑制的同時，也會損失一定的銅回收率。

在磨礦細度 -0.075 mm占80%、CaO 1 500 g/t、硫化鈉用量400 g/t、MIBC用量40 g/t的條件下，開展了粗選抑制劑(亞硫酸鈉和硫酸鋅)用量試驗，結果見圖4。粗選添加亞硫酸鈉與硫酸鋅作組合抑制劑，可有效降低粗精礦中鋅的含量及回收率，同時，也會降低銅的回收率。為減少鋅進入到精礦產品同時保證銅回收率，確定粗選亞硫酸鈉與硫酸鋅的合適用量分別為2 000和4 000 g/t。

圖4 粗選抑制劑用量對粗精礦指標的影響

2.6 閉路試驗

在磨礦細度及粗選藥劑條件試驗的基礎上，進一步確定了全流程閉路試驗的工藝流程結構和精選、掃選藥劑制度，精選作業添加亞硫酸鈉與硫酸鋅對降低精礦中鋅含量作用不大，僅添加適量CaO，詳見圖5。全流程閉路試驗結果詳見表4。

圖5 閉路試驗工藝流程及藥劑制度

表4 閉路試驗結果

由表4試驗結果可以看出，硫化銅礦物與氧化銅礦物同步浮選工藝，可獲得產率3.82%、銅品位15.36%、含金12.58 g/t的銅金精礦產品，銅和金回收率分別為70.93%和54.33%；尾礦產率為96.18%，銅品位0.25%，含金0.42 g/t，銅和金在尾礦中的損失率分別為29.07%和45.67%。進入到銅金精礦中的鋅含量達到8.17%，鋅回收率達到52.90%。

2.7 浮選產品檢查分析

銅金精礦中銅礦物含量約45%，主要為黃銅礦，少量斑銅礦等次生硫化銅礦物，其他硫化物主要為黃鐵礦和閃鋅礦。約80%的銅礦物為單體，其余部分與脈石及黃鐵礦、閃鋅礦連生。部分脈石連生或包裹有微粒黃銅礦，難以進一步解離。閃鋅礦因包裹有固溶體出溶的微粒黃銅礦，可浮性與黃銅礦類似，在銅金精礦中有明顯富集，含量約13%。強化磨礦和精選可能提高精礦銅品位，但閃鋅礦中及部分與銅連生或包裹的脈石仍會帶入精礦中，預計進一步提高精礦銅品位的幅度有限，且會損失銅回收率。

尾礦中銅礦物含量約0.6%，除黃銅礦外，還含有斑銅礦、銅藍等次生硫化銅礦物，其他硫化物含量不高，為黃鐵礦和閃鋅礦等。脈石礦物主要為石榴石、輝石和石英等。黃銅礦主要與脈石呈連生狀態存在，偶見個別單體。黃銅礦粒度十分細小，一般在0.03 mm以下，部分包裹在脈石中的黃銅礦粒度在0.005 mm以下，次生硫化銅更為細小，大部分在0.015 mm以下。總體上，尾礦中殘余的銅礦物粒度微細并與脈石連生，很少呈單體狀態，深度細磨可能回收部分銅，但仍有微粒銅礦物難以解離，預計回收效果不佳。

3 結論

(1)該含金銅礦石銅品位0.85%，含金0.90 g/t，銅為主要可回收元素，金為綜合回收對象。礦石銅氧化率為21.17%，難以回收的銅有9.41%分布在結合氧化銅中，還有少量銅礦物以固溶體出溶微粒分布在閃鋅礦中，以及部分銅存在于含銅褐鐵礦中。金礦物粒度均在5 μm以下，主要嵌布在黃銅礦、黃鐵礦和閃鋅礦等硫化物及氧化蝕變礦物中，難以充分解離單獨富集，主要隨銅礦物浮選一起進入到銅精礦中。

(2)根據對該礦石系統的工藝礦物學研究結果，確定了硫化銅礦物與氧化銅礦物同步浮選工藝流程和工藝參數，在磨礦細度-0.075 mm占80%條件下，采用CaO作調整劑及抑制劑、亞硫酸鈉與硫酸鋅作組合抑制劑、硫化鈉作硫化劑、丁基黃藥作捕收劑、MIBC作起泡劑，經過一次粗選、三次精選和三次掃選的硫化銅礦物與氧化銅礦物同步浮選工藝流程處理，實現了銅和金的綜合回收，可獲得產率3.82%、銅品位 15.36%、含金12.58 g/t的銅金精礦，銅回收率為 70.93%，金回收率達到54.33%。研究成果為該礦石后續工業化開發利用提供了較好的數據支撐與技術支持。