周曉文 張志輝 溫德新

(1.江西理工大學(xué)工程研究院，江西贛州341000;2.鎢資源高效開發(fā)及應(yīng)用技術(shù)教育部工程研究中心，江西贛州341000;3.江銅集團(tuán)銀山鉛鋅礦業(yè)有限公司，江西德興334201)

銅及其合金是僅次于鋼鐵和鋁的重要金屬材料，是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少的戰(zhàn)略物資。但是，我國銅資源十分緊缺，目前約有65%的銅礦石依賴進(jìn)口，并且對(duì)外依存度呈逐年上升的趨勢(shì)［1-3］。江西某大型鉛鋅礦山在深部接替資源勘查中，除探獲新的鉛鋅接替資源外，還探獲了資源量達(dá)到中型規(guī)模以上的銅硫資源，對(duì)提升我國銅資源自給能力和延長礦山服務(wù)年限具有重要意義。為了合理開發(fā)利用該礦石資源，本試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行了浮選工藝研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石礦物組成及化學(xué)多元素分析

礦石中有用礦物有黃鐵礦、黃銅礦、硫砷銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦、閃鋅礦、方鉛礦、白鐵礦、輝碲鉍礦、毒砂、褐鐵礦等，脈石礦物有石英、黏土礦物、絹云母、方解石等。根據(jù)光譜分析結(jié)果，對(duì)礦石進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，礦石中銅、硫含量較高，是主要考慮回收的元素。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Main chemical component analysis of the ore analysis of the ore %

1.2 黃銅礦、黃鐵礦嵌布關(guān)系

黃銅礦、硫砷銅礦互相包裹，呈固溶體分離結(jié)構(gòu)，常組成微脈、網(wǎng)脈傳切黃鐵礦、毒砂或沿黃鐵礦、毒砂粒間充填(見圖1)，或被黃鐵礦包裹呈篩孔狀，粒度在0.005～0.05 mm。有的黃銅礦與硫砷銅礦連生，組成不規(guī)則團(tuán)塊狀包裹交代黃鐵礦呈交代殘余結(jié)構(gòu)(見圖2)。

圖1 黃銅礦沿碎裂的毒砂、黃鐵礦裂紋充填Fig.1 Chalcopyrites filled with the cracks of arsenopyrite and pyrite

圖2 黃銅礦、硫砷銅礦包裹交代黃鐵礦Fig.2 Pyrites metasomated by chalcopyrite and enargite

黃鐵礦呈自形粒狀鑲嵌，團(tuán)塊狀分布，受構(gòu)造應(yīng)力作用被壓碎，裂紋發(fā)育，普遍被石英、黏土礦物、黃銅礦、黝銅礦微脈穿切分割。有的黃鐵礦被黃銅礦、毒砂、硫砷銅礦包裹呈交代殘余結(jié)構(gòu)，極少量呈浸染狀分布于脈石中;有的黃鐵礦中包裹微粒硫砷銅礦、黃銅礦且呈篩孔狀。

1.3 黃銅礦、黃鐵礦的解離性能

將原礦破碎到－2 mm，測(cè)定各粒級(jí)中黃銅礦和黃鐵礦的單體解離度，結(jié)果見表2、表3。

表2 －2 mm原礦各粒級(jí)中黃銅礦的單體解離度Table 2 Liberation degree for chalcopyrite at－2 mm in raw ore

表3 －2 mm原礦各粒級(jí)中黃鐵礦的單體解離度Table 3 Degree of liberation for pyrite at－2 mm in raw ore

由表2可以看出，黃銅礦解離性能不是很好，0.074～0.045 mm粒度下單體解離度還不到90%，這不利于黃銅礦的分選。

由表3可以看出，黃鐵礦解離性能良好，粒度0.15～0.074 mm時(shí)單體解離度已可達(dá)到95.21%。

2 試驗(yàn)方案的確定

銅硫礦石的浮選可以采用優(yōu)先浮選方案，也可以采用混合浮選—分離浮選方案［4-7］。為了確定采用哪種方案，通過探索試驗(yàn)對(duì)優(yōu)先浮選的粗選效果和混合浮選的粗選效果進(jìn)行了比較。試驗(yàn)流程見圖3、圖4，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖3 優(yōu)先浮選粗選探索試驗(yàn)流程Fig.3 Detective flowsheet for selective rough flotation

圖4 混合浮選粗選探索試驗(yàn)流程Fig.4 Detective flowsheet for bulk rough flotation

從表4可以看出:優(yōu)先浮選時(shí)，即使使用了銅礦物的高效、高選擇性捕收劑LP－01，銅粗精礦的銅回收率仍很低，只有25.96%;而混合浮選時(shí)，所獲混合粗精礦的銅回收率高達(dá)97.77%，硫回收率也達(dá)到90.01%。因此，決定采用混合浮選—分離浮選方案。

表4 探索試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Detective test results %

3 條件試驗(yàn)

3.1 混浮粗選條件試驗(yàn)

3.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

在石灰調(diào)pH=8.0、丁黃藥用量為80 g/t、2號(hào)油用量為21 g/t條件下，考察磨礦細(xì)度對(duì)混合粗選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.5 Test results at different grinding fineness

從圖5可以看出:磨礦細(xì)度的變化對(duì)混合粗精礦的銅品位以及硫品位、硫回收率的影響都不大，而對(duì)混合粗精礦的銅回收率有較大影響。混合粗精礦的銅回收率先隨著磨礦細(xì)度的提高逐步上升，但在磨礦細(xì)度超過－0.074 mm占75%后開始下降，說明此時(shí)部分銅礦物已發(fā)生過粉碎現(xiàn)象。因此，選取磨礦細(xì)度為－0.074 mm占75%。

3.1.2 捕收劑種類及用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度為－0.074 mm占75%、用石灰調(diào)pH=8.0、2號(hào)油用量為21 g/t條件下，通過粗選比較了丁黃藥、乙黃藥、丁胺黑藥、柴油的混合浮選效果，結(jié)果表明，柴油、乙黃藥的捕收能力較弱，而丁胺黑藥作捕收劑獲得的混合粗精礦產(chǎn)率太大，對(duì)后續(xù)精選作業(yè)不利，因此選取丁黃藥作為混合浮選的捕收劑。

進(jìn)一步對(duì)丁黃藥進(jìn)行粗選用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖6。

圖6 混浮粗選丁黃藥用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6 Test results of copper and sulphur bulk rough flotation on dosage of butyl xanthate

從圖6可知，隨著丁黃藥用量的增加，混合粗精礦的銅、硫品位變化不大，銅、硫回收率逐漸上升但在丁黃藥用量超過80 g/t后升幅很小，因此選取混浮粗選的丁黃藥用量為80 g/t。

3.1.3 礦漿pH試驗(yàn)

將原礦磨至－0.074 mm占75%，用石灰調(diào)礦漿pH為不同值(自然pH為7)，然后用80 g/t丁黃藥和21 g/t 2號(hào)油進(jìn)行混浮粗選，試驗(yàn)結(jié)果見圖7。

圖7 混浮粗選礦漿pH試驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Test results of copper and sulphur bulk rough flotation under different pH

從圖7可以看出，隨著礦漿pH的提高，混合粗精礦的銅、硫品位逐漸上升而銅、硫回收率逐漸下降，尤其是礦漿pH超過8.0以后，銅、硫回收率下降加劇，因此選取混合粗選礦漿pH為8.0。

3.2 分離浮選條件試驗(yàn)

3.2.1 再磨細(xì)度試驗(yàn)

由礦石性質(zhì)可知，試樣中銅礦物與硫礦物共生關(guān)系密切，銅礦物單體解離性能不是很好，而上述所選條件下獲得的混合粗精礦－0.038 mm粒級(jí)含量為34.51%，在這樣的細(xì)度下直接進(jìn)行銅硫分離浮選，恐難以達(dá)到好的分離效果，為此進(jìn)行了分離浮選再磨細(xì)度試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖8，試驗(yàn)結(jié)果見圖9。

圖8 再磨細(xì)度試驗(yàn)流程Fig.8 Test flowsheet with different regrinding fineness

圖9 分離浮選再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.9 Test results under different regrinding fineness for copper and sulfur flotation separation

從圖9可以看出，混合粗精礦不再磨，即－0.038 mm占34.51%時(shí)，所獲銅精礦的銅品位只有3.54%;隨著再磨細(xì)度的提高，銅精礦的銅品位逐步上升;但當(dāng)再磨細(xì)度達(dá)到－0.038 mm占85%時(shí)，銅精礦的銅品位又開始下降，說明此時(shí)已產(chǎn)生過粉碎現(xiàn)象，銅精礦機(jī)械夾帶嚴(yán)重。因此，確定再磨細(xì)度為－0.038 mm占80%。

3.2.2 精選方案的確定

由再磨細(xì)度試驗(yàn)可知，混合粗精礦再磨至 －0.038 mm占80%后，經(jīng)1次分離粗選和石灰調(diào)pH=11.5的2次分離精選，已可獲得合格銅精礦，但其銅品位偏低。為此，對(duì)不調(diào)pH空白精選4次(方案1)、石灰調(diào)pH=11.5精選2次(方案2)、石灰調(diào)pH=11.5精選3次(方案3)這3種分離精選方案進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，以探索獲得高品位銅精礦的可能性。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 分離精選方案對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Comparative test results of respective concentration %

從表5可以看出:按空白精選方案，即使精選4次，銅精礦的銅品位仍只有6.81%;按石灰調(diào)pH=11.5精選3次方案，雖可將銅精礦的銅品位提高到18.83%，但銅回收率太低，僅47.48%。因此，決定采用石灰調(diào)pH=11.5精選2次方案，此時(shí)獲得的銅精礦銅品位為15.73%、銅回收率為84.12%。

4 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見圖10，試驗(yàn)結(jié)果見表6。

圖10 閉路試驗(yàn)流程Fig.10 Flowsheet of closed-circuit tests

表6 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Test results of closed-circuit operation %

從表6可以看出，所確定的工藝流程和條件是合適的，閉路試驗(yàn)獲得了良好的試驗(yàn)指標(biāo)。

5 結(jié)論

(1)江西某大型鉛鋅礦山新探獲的銅硫礦石資源中銅硫礦物共生密切、嵌布關(guān)系復(fù)雜，銅礦物交代黃鐵礦呈網(wǎng)脈狀、篩孔狀、交代殘余等，導(dǎo)致銅礦物單體解離性能不佳，屬難選礦石類型。

(2)根據(jù)探索試驗(yàn)結(jié)果，確定采用銅硫混合浮選—銅硫分離浮選工藝流程處理該礦石。在詳細(xì)的條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，閉路試驗(yàn)獲得了銅品位為14.22%、銅回收率為87.58%的銅精礦和硫品位為34.01%、硫回收率為80.84%的硫精礦。

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