王豐雨， 徐曉衣， 謝寶華， 張超達(dá)

（1.廣東省資源綜合利用研究所，廣東 廣州510651； 2.稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東 廣州510651； 3.廣州粵有研礦物資源科技有限公司，廣東 廣州510651）

銅是影響國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要金屬資源，僅次于鐵和鋁，在人類文明進(jìn)步史上發(fā)揮著不可替代的作用。銅具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，廣泛應(yīng)用于電子信息、電氣工程、國防和建筑工業(yè)等重要領(lǐng)域［1-3］。 銅礦資源根據(jù)氧化程度分為硫化銅礦、氧化銅礦和混合銅礦，其中硫化銅礦石較為常見，大約80%的礦產(chǎn)銅來自硫化銅礦，其余來自氧化銅和自然銅［4］。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，銅需求持續(xù)上漲，優(yōu)質(zhì)銅礦資源日趨匱乏，而“貧細(xì)雜”銅資源采用傳統(tǒng)工藝難以有效回收，亟需開發(fā)新型選銅藥劑及工藝［5］。

高硫銅礦石是典型的難選銅礦，其中黃銅礦與磁黃鐵礦共生，易氧化，可浮性不穩(wěn)定，部分磁黃鐵礦與黃銅礦可浮性相似，分選難度大，若采用單一浮選流程、以重壓強(qiáng)拉的方式處理，分選效果不好且藥劑消耗量大。 該類銅礦回收的關(guān)鍵在于銅高效捕收及硫化鐵礦的有效抑制，在流程選擇上要有更大的適應(yīng)性和靈活性，做到能收早收，避免中礦惡性循環(huán)［6-8］。 馬來西亞某高硫黃銅礦具有硫含量高、銅氧化率高的特點，導(dǎo)致銅回收困難，本文以該礦為研究對象，探索高效銅回收工藝，以期實現(xiàn)低堿度條件下回收銅，為同類資源的回收利用提供參考。

1 礦石性質(zhì)

原礦光譜分析結(jié)果見表1，化學(xué)多元素分析結(jié)果見表2。 由表1～2 可知，原礦按有價成分分類屬黃鐵礦型銅，這種硫化銅礦物表面易氧化，硫含量高，礦漿酸性強(qiáng)，產(chǎn)生大量水溶銅離子，水溶銅離子活化了鐵離子，從而加大了銅硫分離難度。

表1 原礦光譜分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

礦石中主要硫化物為黃鐵礦，主要金屬礦物有（磁）黃鐵礦和黃銅礦，其次為銅藍(lán)、褐鐵礦、閃鋅礦、毒砂，還有少量方鉛礦、輝銅礦、斑銅礦、孔雀石、硅孔雀石、赤鐵礦等；黃銅礦與黃鐵礦關(guān)系密切，黃銅礦呈脈狀、網(wǎng)脈狀充填于黃鐵礦的裂隙中或周圍，也可見黃銅礦呈細(xì)小顆粒狀被黃鐵礦包裹。

原礦銅物相分析結(jié)果見表3。 由表3 可知，硫化銅為主要回收礦物，其次為自由氧化銅，另外含有5.45%的結(jié)合氧化銅較難回收。 該銅礦石屬于高氧化率的硫化銅礦，致使銅礦物回收困難。

表3 原礦銅物相分析結(jié)果

2 試驗藥劑及設(shè)備

試驗中使用的藥劑有丁基黃藥、丁銨黑藥、Z?200、MOS?2、乙硫氮、MB、石灰和2＃油等，均為礦山選廠工業(yè)級藥劑。 試驗用水為民用自來水。 試驗所用設(shè)備為XMQ 系列錐形球磨機(jī)、XFG 系列單槽浮選機(jī)和SSS?I型高梯度磁選機(jī)。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 浮選試驗

3.1.1 浮選流程

根據(jù)原礦工藝礦物學(xué)特性進(jìn)行了銅硫混合浮選和銅優(yōu)先浮選對比試驗，結(jié)果表明，銅硫混合浮選銅富集比較低，無法達(dá)到富集銅的目的，且銅硫混合浮選之后再分離較難實現(xiàn)；而銅優(yōu)先浮選可最大限量拋去脈石和黃鐵礦，減少對后續(xù)銅硫的影響，故選用優(yōu)先浮銅的方案。 浮選原則流程見圖1。

圖1 浮選原則流程

3.1.2 磨礦細(xì)度試驗

按照圖1 所示流程，在抑制劑石灰用量4 000 g／t、捕收劑丁基黃藥用量200 ＋80 g／t、起泡劑2＃油用量20 g／t 條件下，考察了磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見圖2。 由圖2 可知，隨著磨礦細(xì)度越來越細(xì)，粗精礦產(chǎn)率提高，回收率有所提高，在-0.074 mm 粒級含量小于80%時，隨細(xì)度增加品位逐漸上升，但之后-0.074 mm粒級含量繼續(xù)增加品位呈斷崖式下降。 為保證粗精礦回收率的同時盡可能提高品位，確定最佳磨礦細(xì)度為-0.074 mm 粒級占80%，此時粗精礦銅品位3.04%、回收率53.60%。

圖2 磨礦細(xì)度試驗結(jié)果

3.1.3 捕收劑種類及用量

按照圖1 所示流程，在磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級占80%，捕收劑用量粗選200 g／t、掃選40 g／t 條件下，考察了捕收劑種類對浮選指標(biāo)的影響，結(jié)果見表4。

表4 捕收劑種類試驗結(jié)果

由表4 可知，丁銨黑藥、乙硫氮和Z?200＋丁基黃藥作為捕收劑粗精礦回收率較高，但銅品位低，達(dá)不到富集要求，且硫隨銅走，后期銅硫分離難以實現(xiàn)。 丁基黃藥作為捕收劑所得粗精礦中銅品位最高，回收率偏低，可通過優(yōu)化其他條件來改善回收率。

確定以丁基黃藥為捕收劑的基礎(chǔ)上進(jìn)行了捕收劑用量試驗，結(jié)果見圖3。 由圖3 可知，隨著丁基黃藥用量增加，粗精礦產(chǎn)率上升，回收率也逐漸上升，但銅品位不斷下降，在丁基黃藥用量280 g／t（粗選200 g／t＋掃選80 g／t）時銅品位和回收率相對較好，此時銅品位3.14%、回收率53.21%。

圖3 丁基黃藥用量試驗結(jié)果

3.1.4 石灰用量

銅浮選過程中常常添加石灰，一則調(diào)節(jié)pH 值，二則抑制硫化鐵，但石灰用量過多會使浮選泡沫發(fā)黏，降低浮選效果［9-10］。 試驗礦樣含硫高，礦漿酸性強(qiáng)易氧化，浮選前需加入石灰調(diào)節(jié)至適宜pH 值。 磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級占80%，丁基黃藥總用量280 g／t、2＃油用量20 g／t 條件下，考察了石灰用量對銅浮選的影響，結(jié)果見圖4。 由圖4 可知，隨著石灰用量從2 000 g／t 增加至4 000 g／t，銅品位上升，石灰用量超過4 000 g／t 后銅品位逐漸遞減，而銅精礦回收率一直在減少，石灰用量4 000 g／t 時礦漿pH 值大約為6，石灰用量10 000 g／t 時礦漿pH 值大約為9，礦漿pH ＝9 選別效果差于pH＝6，該銅礦浮選規(guī)律不符合傳統(tǒng)硫化銅礦高堿介質(zhì)浮選規(guī)律。

圖4 石灰用量試驗結(jié)果

3.2 磁選試驗

浮選所得銅精礦指標(biāo)達(dá)不到生產(chǎn)要求，考慮到試樣中含有大量磁黃鐵礦，故探索磁選能否改善銅精礦指標(biāo)。 磁場強(qiáng)度1.0 T、脈動227 r／min 條件下進(jìn)行了一粗一掃磁選，磁選流程見圖5，結(jié)果見表5。 可以發(fā)現(xiàn)磁選精礦中銅品位大于磁選尾礦，磁選精礦中銅品位為3.15%，磁選尾礦中銅品位為0.74%。 該銅礦為含銅黃鐵礦型，磁選處理后改善了礦漿環(huán)境更利于浮選。

圖5 磁選探索試驗流程

表5 磁選試驗結(jié)果

3.3 閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行了全流程閉路試驗，試驗流程見圖6，結(jié)果見表6。 磁選預(yù)處理之后的礦漿pH 值易調(diào)節(jié)，此時的礦漿適用傳統(tǒng)高堿浮選流程。 磁場強(qiáng)度1.0 T 條件下，經(jīng)過2 次磁選得到磁選精礦和尾礦分別給入浮選，磁選精礦經(jīng)一粗二精浮選得到銅品位11.15%、回收率24.29%的銅精礦1；磁選尾礦經(jīng)二粗三精浮選得到銅品位6.07%、回收率36.39%的銅精礦2，銅總回收率60.68%。

圖6 閉路試驗流程

表6 閉路試驗結(jié)果

4 結(jié) 論

1） 原礦含Cu 0.98%、S 19.44%、Fe 19.41%，銅氧化率為29.09%，礦物組成復(fù)雜，屬黃鐵礦型銅，部分銅與黃鐵礦包裹共生，硫化銅礦物表面易氧化，產(chǎn)生大量水溶銅離子，導(dǎo)致該銅礦難以回收。

2） 磁選?浮選聯(lián)合流程得到了銅品位11.15%、回收率24.29%的銅精礦1 和銅品位6.07%、回收率36.39%的銅精礦2，銅總回收率為60.68%。

3） 單一浮選試驗指標(biāo)達(dá)不到生產(chǎn)要求，磁選預(yù)處理可以調(diào)節(jié)礦漿pH 值，改善浮選環(huán)境，提高了銅精礦品位和回收率，今后將繼續(xù)探索磁化預(yù)處理對該銅礦回收的影響。