夏榆欽， 歐樂明， 王晨亮

（中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410083）

銅具有良好的導(dǎo)電性和延展性。 銅精礦中含砷較高，不僅會(huì)增加冶煉成本，而且嚴(yán)重影響銅產(chǎn)品的導(dǎo)電性和延展性［1］，并且對(duì)后續(xù)冶煉和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益［2］造成消極作用。 與此同時(shí)，我國(guó)地表水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類（水源冰或飲用水）規(guī)定總砷含量不大于0.05 mg／L［3］。因此，提銅降砷是銅冶煉的主要目標(biāo)之一，這對(duì)提高銅本身性能、提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益以及保護(hù)環(huán)境都將起到積極作用。

云南某高硫高砷高鐵銅錫多金屬共生礦石選礦廠在原礦含砷2.53%的情況下，采用現(xiàn)場(chǎng)藥劑制度得到的銅精礦含砷量為2.22%，不能滿足廠家對(duì)銅精礦的含砷要求。 鑒于此，本文對(duì)原礦性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，研究出高效的毒砂抑制劑和銅礦物捕收劑，增大毒砂與銅礦物的分選差異性；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)浮選制度進(jìn)行了改良，采用一粗四精兩掃兩精掃、粗磨與精選段再磨的浮選流程，使用新型捕收劑OL?ZN2、砷抑制劑OL?3C，得到了Cu 品位20.12%、As 含量1.16%的銅精礦，同時(shí)Cu回收率達(dá)到75.77%。

1 礦石性質(zhì)

云南某高硫高砷高鐵銅錫多金屬共生礦石組成成分非常復(fù)雜，銅礦物主要是黃銅礦和極少量的輝銅礦、銅藍(lán)、黝銅礦、砷黝銅礦及自然銅，砷礦物主要是毒砂。原礦主要元素分析結(jié)果見表1。 從表1 看出，該礦石中主要可供回收的有用組分為Sn 和Cu，有害成分主要是As。 表2 為礦石中砷化學(xué)物相分析結(jié)果。 砷主要賦存于毒砂中，占比87.70%。

表1 礦樣多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

表2 礦石中砷化學(xué)物相分析結(jié)果

2 實(shí)驗(yàn)方法與儀器

工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明，區(qū)內(nèi)礦石屬高硫高砷高鐵含鉍鎢的銅錫多金屬共生礦石。 礦石種類復(fù)雜，可采用優(yōu)先浮選浮出黃銅礦，但因毒砂與黃銅礦化學(xué)性質(zhì)相似，在銅礦物連生體中，與其嵌連關(guān)系最密切的礦物中包含毒砂，少數(shù)毒砂可呈微細(xì)的交代殘余包含在黃銅礦中從而導(dǎo)致銅精礦中砷含量偏高［4-6］。 所以需制定出一套高效分離的浮選方案，在保證銅回收率的同時(shí)，降低銅精礦中砷的富集。

根據(jù)原礦性質(zhì)，為達(dá)到提銅降砷的目標(biāo)，擬采用圖1 所示的浮選流程。 采用XFDIV?1.5L 和XFDIV?0.75L型單槽浮選機(jī)，浮選所用捕收劑OL?ZN2 為中南大學(xué)自行研發(fā)的高效硫化銅礦捕收劑，為硫銨酯類捕收劑；抑制劑OL?3C 為中南大學(xué)自行研發(fā)的新型組合抑制劑，含有大量羧基、羥基和磺酸基等官能團(tuán)。 石灰、MIBC 為分析純藥劑。

圖1 浮選原則流程

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 捕收劑實(shí)驗(yàn)

3.1.1 捕收劑種類實(shí)驗(yàn)

黃銅礦常用捕收劑為黃藥、黑藥、硫氮等［7-8］。 為了得到對(duì)銅砷分離效果較好的選擇性捕收劑，固定粗選捕收劑用量32 g／t，采用3 種捕收劑乙硫氮、OL?IIA 和OL?ZN2 進(jìn)行了浮選實(shí)驗(yàn)，并與現(xiàn)場(chǎng)混合捕收劑（混合黃藥）進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表3 所示。 結(jié)果表明，混合黃藥和OL?ZN2 對(duì)銅的捕收能力較其他兩者強(qiáng)；各捕收劑對(duì)砷的捕收選擇性順序?yàn)椋阂伊虻净旌宵S藥＞OL?IIA＞OL?ZN2。 綜合考慮，選擇OL?ZN2 作為銅砷分離捕收劑。

表3 捕收劑種類實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1.2 捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

以O(shè)L?ZN2 為捕收劑，進(jìn)行了粗選用量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2 所示。 結(jié)果表明，銅回收率和砷品位隨捕收劑用量增加而上升，當(dāng)捕收劑用量為32 g／t 時(shí)，銅回收率較高，且砷品位較低。 綜合考慮，后續(xù)實(shí)驗(yàn)粗選捕收劑OL?ZN2 用量選擇32 g／t。

圖2 捕收劑OL?ZN2 用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2 起泡劑實(shí)驗(yàn)

3.2.1 起泡劑種類對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為了考察起泡劑對(duì)銅砷分離的影響，選擇2＃油（用量25 g／t）與MIBC（用量16 g／t）進(jìn)行了粗選對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如表4 所示。 結(jié)果表明，與現(xiàn)場(chǎng)藥劑2＃油相比，在保證銅回收率的情況下，使用MIBC 砷含量降低了0.91 個(gè)百分點(diǎn)。 MIBC 可以減輕泡沫夾帶現(xiàn)象、提高銅砷分離選擇性，后續(xù)起泡劑采用MIBC。

表4 起泡劑種類對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 起泡劑用量實(shí)驗(yàn)

以MIBC 為起泡劑進(jìn)行了粗選用量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖3 所示。 在其他條件相同的情況下，MIBC 用量16 g／t時(shí)，粗精礦中銅回收率最高且砷品位最低。 綜合考慮，后續(xù)實(shí)驗(yàn)MIBC 用量選擇16 g／t。

圖3 起泡劑MIBC 用量實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.3 抑制劑用量實(shí)驗(yàn)

以O(shè)L?3C 為抑制劑，固定石灰用量1 000 g／t、捕收劑OL?ZN2 用量32 g／t、起泡劑MIBC 用量16 g／t，按圖1 所示流程進(jìn)行了OL?3C 用量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖4 ～5所示。 圖4～5 表明，OL?3C 對(duì)砷礦物有明顯的抑制作用，隨著OL?3C 用量增加，銅精礦中砷含量逐漸降低；當(dāng)OL?3C 用量為15 g／t 時(shí)，銅精礦砷品位達(dá)到最低；繼續(xù)加大OL?3C 用量，銅回收率降低，說明OL?3C 過量對(duì)銅的回收不利。 綜合考慮，抑制劑OL?3C 用量選擇15 g／t。

圖4 OL?3C 用量對(duì)銅精礦中As 指標(biāo)的影響

圖5 OL?3C 用量對(duì)銅精礦中Cu 指標(biāo)的影響

3.4 閉路實(shí)驗(yàn)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)粗磨細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占58.63%、再磨粒度-0.037 mm 粒級(jí)占79.1%，通過單因素條件實(shí)驗(yàn)確定了以捕收劑OL?ZN2（32 g／t）和起泡劑MIBC（16 g／t）進(jìn)行粗選，得到的粗精礦經(jīng)再磨解離。 pH＝9.5時(shí)毒砂基本不可浮，pH＞11 時(shí)則完全不?。?］，所以以石灰作為pH 調(diào)整劑，OL?3C（15 g／t）為砷礦物抑制劑作用于精選段，即可達(dá)到銅精礦降砷的目的。 閉路流程如圖6 所示，結(jié)果如表5 所示。 由表5 可知，采用新的藥劑制度和工藝流程，得到了Cu 品位20.12%、含砷1.16%的銅精礦，Cu 回收率達(dá)到75.77%；與現(xiàn)場(chǎng)指標(biāo)相比，銅品位提高了6.48 個(gè)百分點(diǎn)，砷含量降低了1.06 個(gè)百分點(diǎn)。 通過使砷礦物富集在精掃選尾礦中，基本達(dá)到了降低精礦中砷含量的目的。

圖6 新藥劑制度閉路實(shí)驗(yàn)流程

表5 新舊藥劑制度閉路實(shí)驗(yàn)對(duì)比浮選結(jié)果

4 工業(yè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，連續(xù)展開了20個(gè)班次、日處理量4 000 t 的工業(yè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖7。 由圖7 可知，工業(yè)實(shí)驗(yàn)中聯(lián)合使用OL?ZN2、MIBC 和OL?3C，砷含量基本穩(wěn)定在2%以下、銅品位15%以上，受原礦性質(zhì)和生產(chǎn)條件的影響，Cu 回收率波動(dòng)較大。經(jīng)過工業(yè)實(shí)驗(yàn)調(diào)試，最終可得到平均Cu 品位18.76%、As 含量1.60%、Cu 回收率69.59%的銅精礦，達(dá)到了銅精礦降砷的目的。

圖7 工業(yè)實(shí)驗(yàn)銅精礦指標(biāo)

5 結(jié) 論

1） 云南某高硫高砷高鐵含鉍鎢的銅錫多金屬共生礦石原礦Cu 品位0.54%、As 含量1.87%，砷礦物主要以毒砂形式產(chǎn)出。

2） 在粗選段磨礦細(xì)度-0.074 mm 粒級(jí)占58.63%，捕收劑OL?ZN2 用量32 g／t、起泡劑MIBC 用量16 g／t，精選段磨礦細(xì)度-0.037 mm 粒級(jí)占79.1%，調(diào)整劑CaO用量1 000 g／t、砷抑制劑OL?3C 用量15 g／t 條件下，采用一粗兩掃三精兩精掃浮選流程，可得到Cu 品位20.12%、含砷1.16%的銅精礦，銅品位提高了6.48 個(gè)百分點(diǎn)，砷含量降低了1.06 個(gè)百分點(diǎn)。

3） 工業(yè)實(shí)驗(yàn)可獲得平均Cu 品位18.76%、As 含量1.60%的銅精礦，達(dá)到了選廠降砷的目的。