難選低品位氧化銅礦浮選機(jī)理分析

楊旭紅

（酒鋼肅南宏興礦業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100）

0 引言

當(dāng)前，隨著中高品位的銅礦資源開采逐步殆盡，低品位的氧化銅礦開采成為礦業(yè)領(lǐng)域所重點(diǎn)關(guān)注的一項(xiàng)內(nèi)容[1]。而在難選低品位氧化銅礦中，其存在著礦物組成復(fù)雜、結(jié)合率高、容易泥化等諸多特點(diǎn)，導(dǎo)致傳統(tǒng)的浮選工藝難以實(shí)現(xiàn)對(duì)氧化銅成分的精準(zhǔn)浮選[2]。對(duì)此，就需要從材料、設(shè)備和方法等多個(gè)角度著手，進(jìn)一步探究難選低品位氧化銅礦浮選過程中的主要影響因素，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)難選低品位氧化銅更為精準(zhǔn)的分選目標(biāo)[3]。

1 案例概況

本次實(shí)驗(yàn)所使用的原材料取自華中地區(qū)某礦山，該礦山區(qū)域內(nèi)存在大面積的典型低品位氧化銅礦。在取得樣品后，對(duì)其進(jìn)行粉碎和混勻，并進(jìn)行抽樣分析，初步得到的分析結(jié)果如表1 和表2 所示。

表1 樣品主要組成成分分析結(jié)果

表2 銅化合物的物相分析結(jié)果

在此基礎(chǔ)上，采用SEM對(duì)樣品進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，從微觀結(jié)構(gòu)分析角度來看，該樣品中的銅化合物多以嵌布的方式分布在脈石礦物當(dāng)中，而脈石礦物則主要由二氧化硅和氧化鈣等物質(zhì)所組成，嵌布特征相對(duì)較為復(fù)雜，需要采用浮選法進(jìn)行分選。同時(shí)，該樣品中含泥量較高，泥化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，傳統(tǒng)浮選工藝容易造成指標(biāo)波動(dòng)過高而難以進(jìn)行過程控制，因此研究人員決定對(duì)浮選工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2 實(shí)驗(yàn)試劑、設(shè)備及方法

本次實(shí)驗(yàn)中，所使用的主要試劑包括活化劑硫化鈉、捕收劑丁基黃藥、調(diào)整劑氧化鈣和起泡劑松醇油，以上化學(xué)試劑均為分析純，均采購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)流程方面，考慮到該樣品泥化現(xiàn)象嚴(yán)重的實(shí)際情況，本次首先采用旋流器進(jìn)行脫泥處理，再進(jìn)行后續(xù)步驟，主要步驟如圖1 所示。

圖1 浮選的主要實(shí)驗(yàn)流程

由圖1 可知，本次主要實(shí)驗(yàn)流程如下：

1）使用旋流器，對(duì)原礦進(jìn)行脫泥處理；

2）對(duì)處理后的產(chǎn)物進(jìn)行磨礦；

3）將磨礦產(chǎn)品放置于浮選槽中，控制浮選槽電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 500 r/min，且控制環(huán)境溫度為25 ℃，加入上述三種藥劑進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)；

4）浮選實(shí)驗(yàn)完成后，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行過濾和烘干處理，而后進(jìn)行稱重和分析。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度的影響及討論

根據(jù)相關(guān)理論可知，礦物單體的解離程度與浮選效果之間存在顯著的正相關(guān)，而為了提高礦物單體的解離程度，則需要將磨礦細(xì)度控制在較低的水平。因此，為控制用藥含量不變，選取四個(gè)不同的磨礦細(xì)度水平進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。

表3 不同磨礦細(xì)度下的銅礦浮選效果分析

根據(jù)表3 中的數(shù)據(jù)可見，在增加磨礦細(xì)度的趨勢下，銅精礦的品位呈現(xiàn)先降后升的趨勢，而回收率則先升后降。同時(shí)在磨礦細(xì)度-0.074 mm 的占比達(dá)到81.90%時(shí)，礦泥罩蓋問題也較為明顯，導(dǎo)致部分銅礦物未得到有效浮選。綜合考慮上述情況，將磨礦細(xì)度最終確定為-0.074 mm 占比69.2%。

3.2 氧化鈣用量的影響及討論

在本次實(shí)驗(yàn)中，氧化鈣用量的調(diào)節(jié)主要用于調(diào)節(jié)浮選體系中的pH 值，以往研究表明，該pH 值對(duì)于浮選效果的影響頗為顯著。對(duì)此，基于最佳的磨礦細(xì)度指標(biāo)，同時(shí)控制用藥含量不變，改變氧化鈣的用量進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如表4 所示。

表4 氧化鈣用量與銅精礦指標(biāo)的關(guān)系

從表4 中可見，在增大氧化鈣用量后，銅精礦品位呈現(xiàn)先升后降再升的趨勢，而回收率則先升后降，在氧化鈣用量為2 kg/t 時(shí)達(dá)到峰值。綜合考慮以上兩個(gè)指標(biāo)的變化趨勢后，確定氧化鈣用量為2 kg/t。

3.3 硫化鈉用量的影響及討論

在本次浮選實(shí)驗(yàn)中，硫化鈉的主要作用是對(duì)氧化銅礦表面進(jìn)行處理，使之轉(zhuǎn)換為硫化物，而后再使用丁基黃藥對(duì)硫化物進(jìn)行捕集。為探究硫化鈉用量的影響，按照上文中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果控制磨礦細(xì)度和氧化鈣用量，改變硫化鈉用量，取得的結(jié)果如表5 所示。

表5 不同硫化鈉用量下的銅精礦指標(biāo)

根據(jù)表5 中的數(shù)據(jù)可知，隨著硫化鈉用量的增加，銅精礦品位和回收率均呈現(xiàn)先降后升的趨勢，因此確定硫化鈉的用量為2 kg/t。

3.4 實(shí)驗(yàn)優(yōu)化

在以上分析的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，無論如何調(diào)整氧化鈣和硫化鈉的用量，其所獲得的銅精礦的品位均處于較低水平，分選指標(biāo)的理想程度也偏低，經(jīng)初步推斷，造成這種情況的主要原因是藥劑之間存在協(xié)同作用。為此，分別設(shè)置以下試驗(yàn)水平：氧化鈣添加量分別為0、1、2、3 kg/t；硫化鈉添加量分別為0.5、1.0、1.5、2.0 kg/t；丁基黃藥添加量分別為0.05、0.10、0.15、0.20 kg/t；松醇油添加量分別為0.011、0.022、0.033、0.044 kg/t，以此進(jìn)行4×4 的正交實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在F 指標(biāo)檢驗(yàn)方面，所有藥劑的F 檢驗(yàn)值均較低，證明各種藥劑均對(duì)品位無明顯影響，而氧化鈣、丁基黃藥和松醇油對(duì)于回收率的影響則較為突出，其中又以松醇油的影響最為突出。因此，分別從品位和回收率兩個(gè)角度考慮，選擇兩組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果如表6 所示。

表6 品位和回收率分別最高時(shí)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果

從表6 中的數(shù)據(jù)可見，以回收率最高為前提的實(shí)驗(yàn)組在產(chǎn)品綜合指標(biāo)上更具優(yōu)勢，因此確定最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)因素水平為氧化鈣用量3 kg/t、硫化鈉用量2 kg/t、丁基黃藥用量50 g/t，松醇油用量33 g/t，由此可取得較優(yōu)的產(chǎn)率和回收率。

4 結(jié)語

在本次研究中，結(jié)合某地難選低品位氧化銅礦的浮選要求，對(duì)其進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)，并逐步探究了各項(xiàng)參數(shù)對(duì)浮選實(shí)驗(yàn)的影響，以此確定相對(duì)較優(yōu)的參數(shù)組合。經(jīng)預(yù)計(jì)，有望將該參數(shù)組合投入實(shí)際應(yīng)用，從而推動(dòng)浮選效果的提升。當(dāng)然在今后的工作中，仍需考慮應(yīng)用智能技術(shù)等對(duì)參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)選，從而提高研究的深度。