胡明振 吳伯增 陳錦全 卜顯忠

(1.廣西華錫集團(tuán)股份有限公司;2.西安建筑科技大學(xué)材料與礦資學(xué)院)

隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)力度不斷加大，選礦處理的富礦石和易選礦石越來(lái)越少，貧細(xì)雜難選礦石越來(lái)越多［1］。廣西某銅礦石屬于半氧化礦石，并含有一定量的碳質(zhì)。選礦廠采用直接常溫浮選工藝處理該礦石，但由于部分銅礦物因表面氧化蝕變而影響捕收劑的作用效果、次生銅離子進(jìn)入礦漿活化其他硫化礦物、含碳礦物吸附大量藥劑干擾浮選過(guò)程，導(dǎo)致銅精礦品位只有18%左右且回收率不到60%。本研究對(duì)該礦石進(jìn)行預(yù)先脫碳加溫硫化浮選試驗(yàn)，獲得了較好的試驗(yàn)指標(biāo)，為現(xiàn)場(chǎng)工藝流程改造提供了依據(jù)。

1 礦石性質(zhì)

礦石中含銅礦物主要為黃銅礦、銅藍(lán)、輝銅礦、孔雀石，有極少量的斑銅礦;脈石礦物主要為白云石、石英，其次為云母、長(zhǎng)石，還含有約1%的碳質(zhì)。原礦化學(xué)多元素分析和礦物定量分析結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

對(duì)原礦進(jìn)行銅物相分析，結(jié)果如表3所示?？梢?jiàn)，礦石中的銅有27.12%被氧化。

巖礦鑒定表明，主要含銅礦物在礦石中多呈他形粒狀集合體嵌布在白云石粒間，有的呈不規(guī)則狀、孤島狀被白云石交代，粒度多集中在0.05～0.15 mm。

表2 原礦礦物含量 %

表3 原礦銅物相分析結(jié)果 %

2 條件試驗(yàn)

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

按圖1流程進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知:磨礦細(xì)度過(guò)粗時(shí)，粗精礦的Cu品位和回收率均較低，這是因?yàn)橐环矫嫔细〉你~礦物較多以連生體形式存在，另一方面部分銅礦物被脈石礦物包裹而未能上浮;磨礦細(xì)度在－0.074 mm占65%～81%之間時(shí)，粗精礦的Cu品位和回收率均較高且變化不大，說(shuō)明銅礦物在磨礦細(xì)度為－0.074 mm占65%時(shí)已經(jīng)解離比較完全;當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.074 mm占90%時(shí)，粗精礦的Cu品位和回收率都明顯下降，說(shuō)明發(fā)生了過(guò)粉碎現(xiàn)象，惡化了浮選環(huán)境。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇磨礦細(xì)度為－0.074 mm占65%。對(duì)該細(xì)度下的磨礦產(chǎn)品進(jìn)行解離度測(cè)定，銅礦物單體含量達(dá)到 80.72%，連生體含量?jī)H為19.28%，說(shuō)明選擇該磨礦細(xì)度是比較合適的。

2.2 預(yù)脫碳后選銅與直接選銅對(duì)比

礦石中含1%左右的碳質(zhì)，會(huì)吸附大量藥劑，影響浮選效果［2］，因此有必要進(jìn)行預(yù)脫碳處理。將礦石磨至－0.074 mm占65%，按圖1流程和藥劑條件進(jìn)行預(yù)脫炭后選銅，并與相同藥劑條件下的不脫碳直接選銅進(jìn)行對(duì)比，以驗(yàn)證預(yù)脫碳的效果，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 脫碳與不脫碳選銅效果對(duì)比 %

由表4可知，經(jīng)過(guò)預(yù)脫碳處理，粗精礦銅品位可提高1.73個(gè)百分點(diǎn)，銅回收率可提高3.23個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明預(yù)脫碳的效果是顯著的。

2.3 加溫硫化條件試驗(yàn)

加溫硫化是選別氧化銅礦石的有效方法。試驗(yàn)礦石銅的氧化率超過(guò)27%，因此采用硫化鈉作為硫化劑［3］對(duì)其進(jìn)行加溫硫化來(lái)改善選銅指標(biāo)，并考察了硫化鈉用量、硫化溫度和礦漿pH對(duì)加溫硫化效果的影響。

2.3.1 硫化鈉用量試驗(yàn)

將礦石磨至－0.074 mm占65%，在硫化溫度及其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進(jìn)行硫化鈉用量試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 硫化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由圖3可知:硫化鈉用量由0提高到3 000 g/t時(shí)，由于硫化作用降低了含銅礦物表面的價(jià)鍵極性，有利于捕收劑的吸附［4］，因而粗精礦的銅品位和回收率均呈上升趨勢(shì);硫化鈉用量超過(guò)3 000 g/t后，粗精礦銅品位變化不大，但礦漿中大量的HS－反而對(duì)銅礦物產(chǎn)生了抑制作用［5］，導(dǎo)致銅回收率明顯下降。因此，確定硫化鈉用量為3 000 g/t。

2.3.2 硫化溫度試驗(yàn)

在硫化過(guò)程中進(jìn)行加溫能夠改變礦物晶體表面和體相載流子的能級(jí)、濃度及比率，有利于藥劑的分散溶解和藥劑在礦粒表面的吸附［6］，從而提高硫化效果。

將礦石磨至－0.074 mm占65%，按圖1流程和藥劑條件進(jìn)行硫化溫度試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 硫化溫度試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，粗精礦的銅品位和回收率先是隨著硫化溫度的提高而不斷上升，然后在硫化溫度達(dá)到60℃時(shí)趨于穩(wěn)定。因此選擇硫化溫度為60℃。

2.3.3 礦漿pH試驗(yàn)

硫化鈉在水溶液中會(huì)發(fā)生以下反應(yīng)［7-8］:

當(dāng)pH過(guò)低時(shí)，將造成礦漿中H2S電離不充分，從而影響硫化效果;反之，若pH過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的OH－和HS－或S2－，它們吸附在銅礦物表面，也會(huì)影響銅的回收［9］?？梢?jiàn)，礦漿pH是硫化效果的重要影響因素。

將礦石磨至－0.074 mm占65%，在硫化溫度及其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進(jìn)行礦漿pH(碳酸鈉用量)試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 礦漿pH試驗(yàn)結(jié)果

由圖5可知，當(dāng)pH=9時(shí)，粗精礦的銅品位達(dá)最高值，銅回收率達(dá)次高值且與最高值相差很小。因此選擇礦漿pH為9，此時(shí)相應(yīng)的碳酸鈉用量為4 000 g/t。

2.4 抑制劑的選擇

將礦石磨至－0.074 mm占65%，分別以腐植酸鈉(代號(hào)A)、羧甲基纖維素(代號(hào)B)、六偏磷酸鈉(代號(hào)C)、水玻璃(代號(hào)D)為抑制劑(用量均為200 g/t)，在硫化溫度及其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進(jìn)行抑制劑對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 抑制劑種類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果

由圖6可知，以200 g/t腐植酸鈉為抑制劑時(shí)，可獲得較高的粗精礦銅回收率，而以200 g/t六偏磷酸鈉為抑制劑時(shí)，可獲得較高的粗精礦銅品位。鑒于粗精礦應(yīng)保證足夠的銅回收率，選擇采用200 g/t腐植酸鈉作為抑制劑。

2.5 捕收劑的選擇

將礦石磨至－0.074 mm占65%，分別以丁黃藥、兼具起泡性能的DY、丁黃藥+DY為捕收劑，在硫化溫度其他藥劑條件不變的情況下按圖1流程進(jìn)行捕收劑對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 捕收劑選擇試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，以單一丁黃藥為捕收劑時(shí)，可獲得較高的粗精礦銅品位，而以丁黃藥+DY為捕收劑時(shí)，可獲得較高的粗精礦銅回收率。鑒于粗精礦應(yīng)保證足夠的銅回收率，選擇采用丁黃藥+DY作為捕收劑，其用量為粗選時(shí)50+50 g/t、掃選1和掃選2時(shí)5+5 g/t。

3 閉路試驗(yàn)

在上述條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)流程如圖7所示，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6，所得銅精礦的化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表7。

圖7 閉路試驗(yàn)流程

表6 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

表7 銅精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

由表6、表7可知:所獲銅精礦的銅品位和回收率分別達(dá)到了20.57%和62.75%，比現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)分別提高了約2個(gè)百分點(diǎn)和近3個(gè)百分點(diǎn)，體現(xiàn)了較好的選別效果。精礦中Ag的含量比較高，后續(xù)研究中可以考慮綜合回收。

4 結(jié)論

廣西某銅礦石銅氧化率在27%以上，且含1%左右的碳質(zhì)，屬難選半氧化銅礦石。以硫化鈉為硫化劑、丁黃藥+DY組合為捕收劑，在60℃下對(duì)該礦石進(jìn)行預(yù)脫碳加溫硫化浮選試驗(yàn)，可獲得Cu品位為20.57%、Cu回收率為62.75%的銅精礦，與現(xiàn)場(chǎng)采用的直接常溫浮選工藝相比，選別指標(biāo)得到了顯著提高。

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