李俊萌

(1.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 上杭364200;2.低品位難處理黃金資源綜合利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 上杭364200)

礦產(chǎn)資源是重要的非可再生自然資源，既是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展不可或缺的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施的資源保證。隨著我國(guó)單一富礦資源的不斷開(kāi)采，貧細(xì)雜難選礦的開(kāi)發(fā)成為趨勢(shì)［1-6］。江西某銅鎢多金屬礦床儲(chǔ)量規(guī)模大，礦石礦物種類(lèi)多，礦物間的嵌布關(guān)系復(fù)雜。為了開(kāi)發(fā)利用該礦產(chǎn)資源，對(duì)其進(jìn)行了浮選工藝研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石物質(zhì)組成

江西某銅鎢復(fù)雜多金屬礦石金屬礦物主要為黃銅礦、白鎢礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦，有少量的斑銅礦、輝鉬礦、黑鎢礦、錫石、閃鋅礦、毒砂、方鉛礦、輝鉍礦和自然鉍等;非金屬礦物主要為石英，其次為白云母、黑云母、鈉長(zhǎng)石，另有少量正長(zhǎng)石和綠泥石以及極少量的榍石、螢石、磷灰石、金紅石、鈉鈣長(zhǎng)石、鋯石等。對(duì)礦石進(jìn)行化學(xué)多元素分析和銅、鎢物相分析，結(jié)果分別見(jiàn)表1、表2 和表3。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果Table 1 Main chemical composition analysis results of run-of-mine ore %

表2 礦石銅物相分析結(jié)果Table 2 Copper phase analysis results of run-of-mine ore %

表3 礦石鎢物相分析結(jié)果Table 3 Tungsten phase analysis results of run-of-mine ore %

由表1 ～表3 可知:礦石有價(jià)元素主要為鎢、銅，硫可綜合回收;原礦銅、鎢品位相對(duì)較低，屬低品位金屬礦;礦石中銅主要以硫化銅的形式存在，銅在硫化銅中分布率為96.49%;礦石中鎢主要以白鎢礦的形式存在，鎢在白鎢礦中分布率為95.45%。

1.2 礦石主要礦物嵌布特征

礦石中白鎢礦嵌布粒度較粗，以中粒(即0.074～0.3 mm)、細(xì)粒(即0.01 ～0.074 mm)嵌布為主，這兩部分粒級(jí)占79.55%;黃銅礦也以中細(xì)粒嵌布為主，這兩部分粒級(jí)占81.83%，微粒(－0.01 mm)部分占5.58%;黑鎢礦的嵌布粒度最細(xì)，以細(xì)粒嵌布為主，細(xì)粒部分占58.25%，微粒部分占10.25%，但微粒黑鎢礦主要被包裹于白鎢礦中，可以隨白鎢礦一起浮出;黃鐵礦嵌布粒度不均勻，一般為0.02 ～0.15 mm。為查明不同磨礦細(xì)度下黃銅礦、白鎢礦和黃鐵礦的解離情況，將原礦磨至不同細(xì)度進(jìn)行單體解離度分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 黃銅礦、白鎢礦及黃鐵礦單體解離度分析結(jié)果Fig.1 Liberation degree analysis results of chalcopyrite，scheelite and pyrite at different grind fineness

從圖1 可以看出，當(dāng)磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占65%時(shí)，白鎢礦、黃銅礦的單體解離度達(dá)分別為81.15%、81.54%，黃鐵礦的單體解離度已達(dá)87%。為了防止產(chǎn)生過(guò)磨現(xiàn)象，一段磨礦細(xì)度應(yīng)控制在－0.074 mm占65%左右。

2 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)藥劑與設(shè)備

2.1 試驗(yàn)方案

礦石中有價(jià)元素銅、硫、鎢的品位較低，礦物組成復(fù)雜且嵌布粒度較細(xì)、共生關(guān)系密切，綜合回收有價(jià)金屬難度高?？紤]到原礦中有價(jià)元素主要以黃銅礦、黃鐵礦和白鎢礦形式存在，既有硫化礦物，又有氧化礦物，而硫化礦物的天然可浮性?xún)?yōu)于氧化礦物，因此采用圖2 所示銅硫混合浮選—銅硫混合精礦銅硫分離浮選［7-13］、銅硫混合浮選尾礦鎢浮選［13-19］原則流程進(jìn)行試驗(yàn)。

圖2 原則流程Fig.2 The principle flowsheet

2.2 試驗(yàn)藥劑與設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備:XMQ－350 ×160 錐形球磨機(jī)，XFD 系列單槽浮選機(jī)，XFG 系列掛槽浮選機(jī)。

試驗(yàn)藥劑:碳酸鈉、水玻璃、活性炭、石灰、SN －9(乙硫氮)、Z －200、丁基黃藥、乙基黃藥、丁銨黑藥、731 氧化石蠟皂、733 氧化石蠟皂、油酸、BK201、BK204、BK205、2 號(hào)油均為工業(yè)純，BK201、BK204、BK205 均為北京礦冶研究總院研發(fā)的起泡劑，S －1201 為江西有色冶金研究院開(kāi)發(fā)的硫化礦高效抑制劑，W －1201 為江西有色冶金研究院開(kāi)發(fā)的以改性脂肪酸為主要成分的鎢高效捕收劑。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度影響試驗(yàn)

磨礦細(xì)度是選礦工藝中極其重要的技術(shù)參數(shù)，其對(duì)精礦品位、回收率、磨礦段數(shù)、選廠運(yùn)行成本及投資等均有重要影響。采用圖3 流程考察了磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程Fig.3 Flowsheet of the grinding fineness

圖4 磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響Fig.4 Effect of grinding fineness on flotation index

由圖4 可見(jiàn):隨著磨礦細(xì)度的提高，銅硫粗精礦銅和硫的品位均逐漸降低，銅和硫的回收率均逐漸提高，損失在銅硫粗精礦中的鎢含量逐漸增加;鎢粗精礦鎢品位隨磨礦細(xì)度的提高逐漸降低，鎢回收率逐漸提高。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為－0.074 mm 占65%。

3.2 銅硫混合粗選條件試驗(yàn)

采用圖5 流程進(jìn)行銅硫混合粗選條件試驗(yàn)。

圖5 銅硫混合粗選條件試驗(yàn)流程Fig.5 Flowsheet on copper and sulphur bulk rough flotation

3.2.1 水玻璃用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響

礦石中存在大量云母等可浮性較好的脈石礦物，因此選擇水玻璃為脈石礦物抑制劑進(jìn)行試驗(yàn)。在粗選捕收劑SN －9 用量為30 g/t、起泡劑BK201 為30 g/t 條件下，考察水玻璃用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 水玻璃用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響Fig.6 Effect of sodium silicate dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

由圖6 可見(jiàn)，添加水玻璃有利于提高銅硫混合粗精礦銅、硫品位，但隨著水玻璃用量的增加，銅硫混合粗精礦銅、硫回收率逐漸降低。綜合考慮，確定水玻璃用量為300 g/t。

3.2.2 SN－9 用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響

在對(duì)SN－9、Z －200、丁基黃藥、乙基黃藥和丁銨黑藥等分別作為銅硫混合浮選捕收劑對(duì)比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定SN－9 為銅硫混合浮選捕收劑。在粗選水玻璃用量為300 g/t、BK201 為30 g/t 條件下，考察SN－9用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖7。

由圖7 可見(jiàn):隨著SN －9 用量的增加，銅硫混合粗精礦銅品位和回收率均逐漸降低，硫品位和回收率均逐漸提高;SN －9 用量大于30 g/t 時(shí)，隨著SN －9用量的增加，銅硫混合粗精礦指標(biāo)變化不明顯。綜合考慮，確定SN－9 粗選用量為30 g/t。

圖7 SN－9 用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響Fig.7 Effect of SN-9 dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

3.2.3 BK201 用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響

在對(duì)BK201、BK204、BK205、2 號(hào)油等分別作為銅硫混合浮選起泡劑對(duì)比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇BK201為銅硫混合浮選起泡劑。在粗選水玻璃用量為300 g/t、SN－9 為30 g/t 條件下，考察BK201 粗選用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 BK201 用量對(duì)銅硫混合粗精礦指標(biāo)的影響Fig.8 Effect of BK201 dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

由圖8 可見(jiàn)，隨著B(niǎo)K201 用量的逐漸增加，銅硫混合粗精礦銅、硫品位逐漸降低，銅、硫回收率逐漸提高。綜合考慮，確定BK201 粗選用量為30 g/t。

3.3 銅硫分離粗選條件試驗(yàn)

浮銅抑硫是銅硫分離的重要原則，對(duì)原礦經(jīng)2 粗3精2 掃閉路浮選獲得的銅硫混合精礦進(jìn)行銅硫分離粗選，為降低銅硫混合浮選過(guò)程添加的藥劑對(duì)銅硫分離浮選指標(biāo)的影響，首先采用活性炭進(jìn)行脫藥處理，銅硫分離粗選條件試驗(yàn)流程見(jiàn)圖9(藥劑用量均對(duì)原礦計(jì))。

圖9 銅硫分離粗選條件試驗(yàn)流程Fig.9 Flowsheet on copper and sulphur rough separation flotation

3.3.1 石灰用量對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響

在Z－200 用量為40 g/t 條件下，考察石灰用量對(duì)銅硫分離粗選銅粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖10。

圖10 石灰用量對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.10 Effect of lime dosage on copper rough concentrate index

由圖10 可見(jiàn)，隨著石灰用量的增加，銅粗精礦銅品位先升高后小幅下降，銅回收率逐漸降低。綜合考慮，選擇石灰用量為600 g/t。

3.3.2 Z－200 用量對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響

在石灰用量為600 g/t 條件下，考察Z－200 用量對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖11。

圖11 Z－200 用量對(duì)銅粗精礦指標(biāo)的影響Fig.11 Effect of Z-200 dosage on copper rough concentrate index

由圖11 可見(jiàn)，隨著Z －200 用量的增加，銅粗精礦銅品位逐漸降低，銅回收率逐漸提高。綜合考慮，選擇Z－200 用量為40 g/t。

3.4 鎢粗選條件試驗(yàn)

礦石中方解石、螢石、輝石、石榴子石等與白鎢礦可浮性相近。為了強(qiáng)化鎢礦物浮選并有效抑制脈石礦物，在鎢浮選時(shí)添加適宜的pH 調(diào)整劑和抑制劑。對(duì)原礦經(jīng)2 粗3 精2 掃閉路浮選獲得的銅硫混合浮選尾礦進(jìn)行鎢粗選條件試驗(yàn)，試驗(yàn)流程見(jiàn)圖12(藥劑用量均對(duì)原礦計(jì))。

3.4.1 碳酸鈉用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響

碳酸鈉不但可以調(diào)節(jié)礦漿pH，還能與礦漿中Ca2+、Mg2+等重金屬離子反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，降低其對(duì)浮選的不利影響，強(qiáng)化水玻璃對(duì)脈石礦物的抑制作用。在水玻璃用量為4.5 kg/t、W －1205 為500 g/t 條件下，考察碳酸鈉用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖13。

圖12 鎢粗選條件試驗(yàn)流程Fig.12 Flowsheet of tungsten rough flotation

圖13 碳酸鈉用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響Fig.13 Effect of sodium carbonate dosage on tungsten rough concentrate index

由圖13 可見(jiàn)，隨著碳酸鈉用量的增加，鎢粗精礦WO3品位逐漸降低，WO3作業(yè)回收率逐漸提高。綜合考慮，確定碳酸鈉用量為1.5 kg/t。

3.4.2 水玻璃用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響

水玻璃是白鎢礦浮選最常用的抑制劑，也是礦泥的分散劑。在碳酸鈉用量為1.5 kg/t、W－1205 用量為500 g/t 條件下，考察水玻璃用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖14。

圖14 水玻璃用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響Fig.14 Effect of sodium silicate dosage on tungsten rough concentrate index

由圖14 可見(jiàn)，隨著水玻璃用量的增加，鎢粗精礦WO3品位逐漸提高，WO3作業(yè)回收率逐漸降低。綜合考慮，確定水玻璃用量為4.5 kg/t。

3.4.3 捕收劑對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響

在對(duì)731 氧化石蠟皂、733 氧化石蠟皂、W －1205、油酸等分別作為鎢粗選捕收劑對(duì)比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇W－125 為捕收劑進(jìn)行試驗(yàn)。在碳酸鈉用量為1.5 kg/t、水玻璃為4 kg/t 條件下，考察W －1205用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖15。

圖15 W－1205 用量對(duì)鎢粗精礦指標(biāo)的影響Fig.15 Effect of W-1205 dosage on tungsten rough concentrate index

由圖15 可見(jiàn)，隨著捕收劑W －1205 用量的增加，鎢粗精礦WO3品位逐漸降低，WO3作業(yè)回收率逐漸提高。綜合考慮，選擇W－1205 用量為500 g/t。

3.5 水玻璃用量對(duì)鎢加溫粗選精礦指標(biāo)的影響

對(duì)銅硫混合浮選尾礦經(jīng)1 粗3 精3 掃開(kāi)路精選獲得的鎢初選精礦進(jìn)行常溫再選與加溫再選的對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，在回收率相差不多的情況下，加溫再選獲得的鎢精礦鎢品位較常溫再選高約10 個(gè)百分點(diǎn)，因此，選擇采用加溫再選(溫度為90 ℃)流程進(jìn)行試驗(yàn)。在S －1201 用量為200 g/t、W －1205 用量為50 g/t 條件下(藥劑用量均對(duì)原礦計(jì))，考察水玻璃用量對(duì)鎢加溫粗選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)圖16。

圖16 鎢加溫粗選水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.16 Effect of sodium silicate dosage for scheelite rough flotation by warming

由圖16 可見(jiàn)，隨著水玻璃用量的增加，鎢加溫粗選精礦WO3品位逐漸提高，WO3作業(yè)回收率逐漸降低。綜合考慮，選擇水玻璃用量為3 kg/t。

3.6 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用圖17 流程進(jìn)行浮選閉路試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 表明，閉路試驗(yàn)可以獲得銅品位為24.13%、銅回收率為68.90% 的銅精礦，硫品位為36.15%、硫回收率為60.77%的硫精礦，WO3品位為62.24%、WO3回收率為73.68%的鎢精礦，礦石中有價(jià)元素銅、硫、鎢均得到了有效回收。

圖17 閉路試驗(yàn)流程Fig.17 Flowsheet of closed-circuit test

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果Table 4 The results of closed-circuit test %

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)江西某銅鎢復(fù)雜多金屬礦石銅品位為0.11%、硫品位為1.16%、WO3含量為0.22%。礦石金屬礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、白鎢礦等，脈石礦物主要有白云母、黑云母、鈉長(zhǎng)石等。礦石中白鎢礦、黃銅礦均以中細(xì)粒嵌布為主，白鎢礦在0.01 ～0.3 mm粒級(jí)占79.55%，黃銅礦在0.01 ～0.03 mm 粒級(jí)占81.83%。

(2)原礦磨細(xì)至－0.074 mm 占65%，以水玻璃為抑制劑、SN－9 為捕收劑、BK201 為起泡劑經(jīng)2 粗3 精2 掃銅硫混合浮選，混合浮選精礦以石灰為抑制劑、Z－200 為捕收劑經(jīng)1 粗4 精2 掃銅硫分離浮選，混合浮選尾礦以碳酸鈉為調(diào)整劑、水玻璃為抑制劑、W－1205 為捕收劑經(jīng)1 粗3 精3 掃鎢常溫浮選，常溫浮選精礦經(jīng)1 粗5 精2 掃鎢加溫(90 ℃)浮選閉路試驗(yàn)，獲得的銅精礦銅品位為24.13%、回收率為68.90%，硫精礦硫品位為36.15%、回收率為60.77%，鎢精礦WO3品位為62.24%、回收率為73.68%，閉路試驗(yàn)選別指標(biāo)較好，可以作為該銅鎢多金屬礦開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)依據(jù)，對(duì)同類(lèi)型多金屬礦的選礦工藝確定具有借鑒意義。

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