新疆某銅礦的浮選實(shí)驗(yàn)

竇源東 ，吳凱 ，王濤 ，唐俊杰

（1.煙臺(tái)黃金職業(yè)學(xué)院環(huán)境與材料工程系，山東 煙臺(tái) 265401；2.萊州市瑞海礦業(yè)有限公司，山東 煙臺(tái) 261400；3.招遠(yuǎn)市北截金礦有限公司，山東 煙臺(tái) 265499）

我國的氧化銅礦石普遍具有品位低、嵌布粒度細(xì)、含泥多、處理難的特點(diǎn)，這使得其選礦成為一個(gè)難題[1-2]。近年來隨著易選硫化銅礦資源越來越少，因此對復(fù)雜難選的氧化銅礦的合理開發(fā)利研究工作用已日益變得重要。氧化銅礦石種類多，因此在一定程度上增大了氧化銅礦浮選的難度[3-4]。新疆庫爾勒地區(qū)巴音銅礦石礦物組成復(fù)雜、屬于復(fù)雜難選氧化銅礦，主要含銅礦物為藍(lán)銅礦、孔雀石；其次銅藍(lán)與少量輝銅礦；游離氧化銅和結(jié)合氧化銅占比較高；主要脈石礦物是石英、角閃石、粘土、白云石、方解石、綠泥石等。部分銅礦物銅藍(lán)與孔雀石嵌布粒度極細(xì)，礦石中結(jié)合氧化銅與硅孔雀石含量較高，極大影響銅的浮選回收。

本研究針對新疆某難選氧化銅礦，開展了詳細(xì)的工藝礦物研究，查明了該氧化銅礦石性質(zhì)。通過浮選實(shí)驗(yàn)確定了合理的浮選工藝流程和藥劑制度，有效回收了礦石中的銅。同時(shí)綜合回收了礦石中伴生的銀，為實(shí)現(xiàn)該氧化銅礦資源的高效利用提供了技術(shù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

1.1 原礦化學(xué)多元素分析

由表1原礦化學(xué)多元素分析的結(jié)果可知，原礦主要回收的有價(jià)成分為Cu和Ag，Pb、Zn、Au等金屬元素含量甚低，不具備回收價(jià)值，有害元素As的含量很低。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%Table 1 Chemical multiple analysis results of raw ore

1.2 原礦礦物組成和相對含量分析

原礦中主要礦物及其相對含量，結(jié)果見表2。

表2 原礦主要礦物組成及相對含量Table 2 Main mineral composition and relative content of raw ore

1.3 銅化學(xué)物相分析

對原礦中的銅進(jìn)行化學(xué)物相分析，結(jié)果見表3。

表3 銅物相分析Table 3 Analysis results of copper phase

由表3銅物相分析的結(jié)果可知，原礦中的銅主要以氧化物形式存在，其次為次生銅礦，原生硫化銅占有率很低。

2 實(shí)驗(yàn)方法

浮選法是銅礦石選礦的常用方法，其中硫化浮選[5]是目前處理混合銅礦石的主要方法。前期的探索實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在精礦銅回收率相當(dāng)?shù)那闆r下，優(yōu)先浮硫化銅再浮氧化銅工藝比混合浮銅工藝可以取得更好的技術(shù)指標(biāo)，因此實(shí)驗(yàn)采用先硫后氧分選工藝。

3 結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度條件實(shí)驗(yàn)

考查磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)的影響，實(shí)驗(yàn)流程見圖1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。由圖2磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到，隨著磨礦細(xì)度的增加，混合精礦中的銅品位先上升后下降，回收率先快速上升，然緩慢上升再下降。分析原因是磨礦細(xì)度過粗不利于粗粒銅礦物上浮，磨礦細(xì)度過細(xì)會(huì)由于銅礦物和脈石礦物過磨泥化使浮選效果變差。綜合考慮，確定適宜的磨礦細(xì)度為-0.074 mm 65%。

圖1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)流程Fig.1 Test process of grinding fineness

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Test results of grinding fineness

3.2 石灰用量條件實(shí)驗(yàn)

石灰常用于提高礦漿pH值，抑制黃鐵礦，以創(chuàng)造適宜的浮選礦漿環(huán)境?？疾槭矣昧繉Ω∵x指標(biāo)的影響。在磨礦細(xì)度在-0.074 mm 65%，捕收劑為丁黃藥100 g/t，石灰用量為變量，2#油40 g/t，實(shí)驗(yàn)流程見圖3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖3 石灰用量試驗(yàn)流程Fig.3 Test process of CaO volume

圖4 石灰用量對浮選指標(biāo)的影響Fig.4 Test of varied CaO volume for flotation

從圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著石灰用量的增加，銅粗精礦的回收率呈上升趨勢，在石灰用量以2500 g/t時(shí)回收率出現(xiàn)最高點(diǎn)，之后變化不明顯；精礦銅品位先上升后下降，此時(shí)礦漿的pH值11。綜合考慮，硫化銅浮選時(shí)石灰用量以2500 g/t為宜。

3.3 捕收劑種類及用量條件實(shí)驗(yàn)

考查捕收劑種類對浮選指標(biāo)的影響。在磨礦細(xì)度在-0.074 mm 65%，CaO用量為2500 g/t，磨礦細(xì)度為-0.074 mm 65%，實(shí)驗(yàn)流程見圖1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖5。從圖5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，幾種捕收劑作為硫化銅捕收劑時(shí)，精礦中銅的回收率相差不大，選擇Z-200時(shí)，粗礦品位較高，Z-200對于銅的浮選，顯示出了比其他捕收劑較強(qiáng)的捕收能力與較好的選擇能力，綜合考慮指標(biāo)及生產(chǎn)成本及生產(chǎn)控制等因素，選用Z-200作為硫化銅礦物的浮選捕收劑。

圖5 捕收劑種類實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results of collectors

為了確定Z-200對硫化銅浮選的較佳用量效果，進(jìn)行了Z-200用量實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)流程見圖1，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖6。圖6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著Z-200用量的增加，銅粗精礦含Cu品位有少許上升后即出現(xiàn)小的下降，總體變化不大，但精礦中銅的回收率逐漸增加，提升較大，從精礦品位與回收率二者關(guān)系來看，Z-200用量以100 g/t為宜。

圖6 Z-200 用量對浮選指標(biāo)的影響Fig.6 Test of varied Z-200 volume for flotation

3.4 硫化鈉用量實(shí)驗(yàn)

氧化銅礦的硫化浮選，關(guān)鍵在于控制硫化鈉的用量及pH值。硫化鈉用量不足，活化不夠；硫化鈉過量，pH值過高，造成抑制。因此控制礦漿中HS-及S2-的量，消除過剩硫離子的不利作用，就是硫化浮選法的關(guān)鍵[6]。因此，進(jìn)行了硫化鈉用量實(shí)驗(yàn)，硫化鈉用量實(shí)驗(yàn)工藝流程見圖7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖8。

圖8 硫化鈉用量對浮選指標(biāo)的影響Fig.8 Test of varied Na2S volume for flotation

圖8的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硫化鈉分段添加為宜，這可避免由于硫化鈉一次性添加造成礦漿pH值升高較快而造成硫化效果不好。另外，隨著硫化鈉用量的增加，粗精礦產(chǎn)率增加，含銅品位相應(yīng)呈下降趨勢，銅作業(yè)回收率也相應(yīng)提高，但當(dāng)硫化鈉用量粗選一超過1000 g/t時(shí)、粗選二超過750 g/t時(shí)，銅的回收率開始下降。因此，硫化鈉用量以粗選一1000 g/t時(shí)、粗選二為750 g/t為宜。

3.5 硫酸銨用量實(shí)驗(yàn)

控制合適的pH值對氧化銅礦物的硫化作用起著重要的作用，硫酸、硫酸鋅、硫酸鋁、硫酸銨等可用來降低礦漿的pH值，其中硫酸銨的效果最好。礦漿中硫酸銨的存在，可加速硫化過程，生成較為牢固的硫化銅薄膜，并且沉積在礦物表面上的膠體硫化銅也顯著減少[7-8]。

硫酸銨用量實(shí)驗(yàn)工藝流程見圖7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖9。由圖9的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出，氧化銅浮選時(shí)，隨著硫酸銨用量的增加，氧化銅粗精礦的產(chǎn)率和品位均呈上升趨勢，說明硫酸銨的加入對氧化銅的浮選是有利的，在氧化銅的兩段粗選分別添加硫酸銨超過350 g/t與200 g/t時(shí)，氧化銅粗精礦含銅品位和回收率開始下降。因此，硫酸銨用量以粗選一為350 g/t，粗選二硫酸銨用量200 g/t為宜。

圖9 硫化銨用量對浮選指標(biāo)的影響Fig.9 Test of varied (NH4)2S volume for flotation

3.6 捕收劑實(shí)驗(yàn)

礦石氧化銅含量較高，也可以選擇螯合類捕收劑與黃藥類捕收劑聯(lián)合協(xié)同作用來改善氧化銅的表面性質(zhì)，提高其可浮性[9]。通過探索實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，捕收劑的聯(lián)合使用對該銅礦效果并不明顯，精礦中銅的回收率相差不大，考慮到生產(chǎn)成本等因素，選用單一戊基黃藥作為氧化銅礦物的浮選捕收劑較為合適。

戊基黃藥劑用量工藝流程見圖7，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖10。從圖10的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著戊基黃藥用量的增加，氧化銅粗精礦的產(chǎn)率和銅的回收率呈上升趨勢，當(dāng)戊黃藥的用量超過（100+60）g/t時(shí)，銅的回收率基本穩(wěn)定不變，因此，粗選戊基黃藥用量以（100+60） g/t為宜。

圖10 戊基鈉黃藥用量對浮選指標(biāo)的影響Fig.10 Test of varied sodium amyl xanthate volume for roughing flotation

3.7 全流程閉路實(shí)驗(yàn)

根據(jù)硫化銅及氧化銅條件實(shí)驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)行了全流程閉路實(shí)驗(yàn)。全流程閉路實(shí)驗(yàn)工藝流程與藥劑條件見圖11，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖11 閉路試驗(yàn)流程Fig.11 The closed circuit flotation test

表4 閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Result of closed circuit of flotation

由表4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，采用“先硫后氧”優(yōu)先浮選工藝流程處理該銅礦石，可以獲得兩種選礦產(chǎn)品：硫化銅精礦和氧化銅精礦。精礦Ⅰ含Cu為 39.35%，銅回收率為25.51%，含Ag為1338.07 g/t, Ag回收率42.05%；精礦Ⅱ含Cu 21.55%，銅回收率為47.56%，含Ag 263.77 g/t，Ag回收率28.22%。精礦Ⅰ與精礦Ⅱ混合后形成混合金礦，混合精礦含Cu 25.59%，含Ag 507.68 g/t，銅總回收率為73.07%，銀總回收率為70.27%。

3.8 尾礦再磨再選實(shí)驗(yàn)

考慮到浮選尾礦中的銅含量偏高，考慮可能是因?yàn)椴糠趾~礦物由于嵌布粒度細(xì)，在磨礦時(shí)未充分解離的原因?qū)е?。所以進(jìn)行了氧化銅浮選尾礦再磨再浮實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。從表5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，尾礦再磨再選對降低尾礦中銅的損失率作用不大。

表5 尾礦再磨再浮實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of tailings regrinding and flotation test

4 結(jié) 論

（1）新疆某銅礦石礦物組成復(fù)雜、屬于復(fù)雜難選氧化銅礦。主要回收的有價(jià)成分為Cu和Ag，Cu品位為1.57%，銀品位為28.12 g/t。主要脈石礦物是石英、角閃石、粘土、白云石、方解石、綠泥石等。

（2）原礦中的銅主要以氧化物形式存在，占有率為64.33%，其次為次生銅礦，占有率為35.03%，原生硫化銅占有率很低，僅為0.64%。部分銅礦物銅藍(lán)與孔雀石嵌布粒度極細(xì)，難以單體解離；礦石中結(jié)合氧化銅與硅孔雀石含量較高不利于銅的浮選回收。

（3）通過硫化銅及氧化銅的浮選條件實(shí)驗(yàn)，確定浮選工藝流程和藥劑制度。通過閉路浮選實(shí)驗(yàn)后，將獲得精礦合并為混合銅精礦，該混合銅精礦含Cu為25.59%，含Ag為507.27 g/t，銅總回收率為73.07%，銀總回收率為70.27%。