趙文坡，李文風(fēng)，繆亞兵，郭靈敏

長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙410012

在我國(guó)有色金屬材料消費(fèi)中，銅的消費(fèi)量?jī)H次于鋁，銅及其合金材料被廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、機(jī)器制造、軍工生產(chǎn)等多個(gè)領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)必需的金屬材料[1-2]。硫化銅礦是我國(guó)主要的銅礦資源，其儲(chǔ)量約占我國(guó)銅礦儲(chǔ)量的80%，硫化銅礦的可浮性好，因此其選礦技術(shù)指標(biāo)都很高[3-4]。黃藥(二硫代碳酸鹽)是目前硫化銅礦浮選最為常用的捕收劑，工業(yè)生產(chǎn)中所使用的黃藥烴鏈一般含2～8個(gè)碳不等，以乙基黃藥和丁基黃藥為主。該類(lèi)黃藥在生產(chǎn)和使用過(guò)程中會(huì)散發(fā)出刺激性的臭味，選礦廢水中殘留的黃藥及其化合物對(duì)周邊的環(huán)境也會(huì)造成較大的污染。隨著國(guó)家環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，新型環(huán)保藥劑的開(kāi)發(fā)迫在眉睫[5-7]。山西某銅礦山長(zhǎng)期采用丁基黃藥作為銅礦捕收劑，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)丁基黃藥刺激性氣味強(qiáng)烈，作業(yè)環(huán)境惡劣，且選礦廢水中黃原酸根離子超標(biāo)，給企業(yè)的生產(chǎn)帶來(lái)諸多不穩(wěn)定因素。本文采用新型環(huán)保型捕收劑CYL-5對(duì)該銅礦進(jìn)行浮選試驗(yàn)研究，重點(diǎn)考察新型藥劑對(duì)浮選指標(biāo)的影響。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣取自山西某銅礦山，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅的化學(xué)物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

由表1和表2可以看出，礦石中可供選礦回收的主要元素是銅，其品位為0.41%，Pb、Zn、Mo和Fe等成分均因含量較低，綜合利用的價(jià)值不大。礦石銅主要以原生硫化銅的形式產(chǎn)出，其分布率達(dá)到94.89%。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果 /%

表2 礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果 /%

2 試驗(yàn)試劑和方法

2.1 試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)所用抑制劑CaO為分析純，捕收劑丁基黃藥為市售工業(yè)品，CYL-5為基于分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和氣味分子結(jié)構(gòu)理論[7,9-10]自主研發(fā)的巰基(SH-)類(lèi)銅捕收劑(與黃藥相比，CYL-5無(wú)明顯氣味，清潔環(huán)保，不產(chǎn)生黃原酸根離子，對(duì)廠礦職工身體健康較為友好，對(duì)環(huán)境危害較小)，起泡劑松醇油為市售工業(yè)品。

2.2 試驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)室采用XMQ-Φ240×90錐形球磨機(jī)進(jìn)行磨礦，磨礦礦漿質(zhì)量濃度為60%，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝條件，磨礦細(xì)度定為-74 μm含量75%，從而為下一步的浮選作業(yè)準(zhǔn)備原料。浮選試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室型浮選機(jī)，浮選槽體積為1.0 L、0.5 L，葉輪轉(zhuǎn)速為1 992 r/min，粗選礦漿質(zhì)量濃度為40%。試驗(yàn)原則流程見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)原則流程

3 試驗(yàn)結(jié)果及討論

3.1 丁基黃藥藥劑制度優(yōu)化試驗(yàn)

首先在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了丁基黃藥浮選藥劑制度優(yōu)化試驗(yàn)，從而為后續(xù)新型藥劑浮選試驗(yàn)的開(kāi)展提供對(duì)比參考依據(jù)，主要包括CaO用量、丁基黃藥用量和松醇油用量條件試驗(yàn)。參考現(xiàn)場(chǎng)工藝條件，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中CaO作為浮選抑制劑加入至球磨機(jī)內(nèi)。

3.1.1 CaO用量條件試驗(yàn)

為考察CaO用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響，在丁基黃藥用量為60 g/t、松醇油用量為30 g/t的條件下，進(jìn)行CaO用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 CaO用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響

由圖2可知，隨CaO用量由1 000 g/t逐漸增加至2 500 g/t，銅粗精礦Cu品位逐漸升高，回收率逐漸降低。當(dāng)CaO用量為2 000 g/t時(shí)，銅粗精礦Cu品位為4.44%，回收率為91.09%，繼續(xù)增加CaO用量至2 500 g/t，銅粗精礦回收率為90.14%，下降0.95百分點(diǎn)，回收率下降明顯。綜合考慮，確定2 000 g/t作為后續(xù)試驗(yàn)的CaO用量。

3.1.2 丁基黃藥用量條件試驗(yàn)

為考察丁基黃藥用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響，在CaO用量為2 000 g/t、松醇油用量為30 g/t的條件下，進(jìn)行丁基黃藥用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 丁基黃藥用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響

由圖3可知，隨丁基黃藥用量的增加，銅粗精礦Cu品位逐漸降低，回收率逐漸升高。當(dāng)丁基黃藥用量為80 g/t時(shí)，可以獲得銅粗精礦Cu品位為4.18%、回收率為92.03%的浮選指標(biāo)，繼續(xù)提高丁基黃藥用量，銅粗精礦回收率上升不明顯。綜合考慮，確定80 g/t作為后續(xù)試驗(yàn)的丁基黃藥用量。

3.1.3 松醇油用量條件試驗(yàn)

為考察松醇油用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響，在CaO用量為2 000 g/t、丁基黃藥用量為80 g/t的條件下，進(jìn)行松醇油用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 松醇油用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響

由圖4可知，隨松醇油用量的增加，銅粗精礦Cu品位逐漸降低，回收率逐漸升高。當(dāng)松醇油用量為15 g/t時(shí)，可以獲得銅粗精礦Cu品位為8.27%、回收率為89.54%的浮選指標(biāo)，分選指標(biāo)較好。綜合考慮，確定15 g/t作為后續(xù)試驗(yàn)的松醇油用量。

3.2 CYL-5藥劑制度優(yōu)化試驗(yàn)

采用新型環(huán)保捕收劑CYL-5進(jìn)行浮選藥劑制度優(yōu)化試驗(yàn)，主要包括CaO用量、CYL-5用量和松醇油用量條件試驗(yàn)。參考現(xiàn)場(chǎng)工藝條件，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中CaO作為浮選抑制劑加入至球磨機(jī)內(nèi)。

3.2.1 CaO用量條件試驗(yàn)

為考察CaO用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響，在CYL-5用量為100 g/t、松醇油用量為30 g/t的條件下，進(jìn)行CaO用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 CaO用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響

由圖5可知，隨CaO用量的增加，銅粗精礦Cu品位逐漸升高，回收率逐漸降低。當(dāng)CaO用量為1 500 g/t時(shí)，銅粗精礦Cu品位為4.17%、回收率為91.75%，繼續(xù)增加CaO用量，銅粗精礦回收率下降明顯。綜合考慮，確定1 500 g/t作為后續(xù)試驗(yàn)的CaO用量。

3.2.2 CYL-5用量條件試驗(yàn)

為考察CYL-5用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響，在CaO用量為1 500 g/t、松醇油用量為30 g/t的條件下，進(jìn)行CYL-5用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。

由圖6可知，當(dāng)CYL-5用量為75 g/t時(shí)，銅粗精礦Cu品位為5.61%，回收率為90.25%，增加CYL-5用量至100 g/t，銅粗精礦Cu品位為4.17%，回收率為91.75%。繼續(xù)增加CYL-5用量，銅粗精礦Cu品位和回收率趨于穩(wěn)定。綜合考慮，確定100 g/t作為后續(xù)試驗(yàn)的CYL-5用量。

圖6 CYL-5用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響

3.2.3 松醇油用量條件試驗(yàn)

為考察松醇油用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響，在CaO用量為1 500 g/t、CYL-5用量為100 g/t的條件下，進(jìn)行松醇油用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7。

圖7 松醇油用量對(duì)銅浮選指標(biāo)的影響

由圖7可知，隨松醇油用量的增加，銅粗精礦Cu品位逐漸降低，回收率逐漸升高。當(dāng)松醇油用量為23 g/t時(shí)，可以獲得銅粗精礦Cu品位為4.73%、回收率為91.63%的浮選指標(biāo)，分選指標(biāo)較好。繼續(xù)增加松醇油用量，銅粗精礦回收率增加不明顯。綜合考慮，確定23 g/t作為后續(xù)試驗(yàn)的松醇油用量。

3.3 銅浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了丁基黃藥和CYL-5兩種藥劑的浮選閉路對(duì)比試驗(yàn)。其中丁基黃藥的藥劑制度為：粗選丁基黃藥用量60 g/t、松醇油用量為15 g/t，掃選丁基黃藥用量為20 g/t、松醇油用量為8 g/t，采用一次粗選三次精選和一次掃選、中礦依次返回的閉路流程；新型藥劑CYL-5的藥劑制度為：粗選CYL-5用量80 g/t、松醇油用量為23 g/t，掃選CYL-5用量20 g/t、松醇油用量為8 g/t，采用一次粗選三次精選一次掃選、中礦依次返回的閉路流程。數(shù)質(zhì)量流程分別見(jiàn)圖8和圖9。

圖8 丁基黃藥浮選閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

圖9 CYL-5浮選閉路試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

浮選閉路的試驗(yàn)結(jié)果表明：以丁基黃藥為捕收劑，可獲得銅精礦Cu品位為23.07%、回收率為92.80%的浮選指標(biāo)。而采用新型捕收劑CYL-5，可獲得銅精礦Cu品位為25.13%、回收率為93.30%的浮選指標(biāo)。兩種捕收劑浮選指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比表明，采用新型藥劑進(jìn)行浮選，銅精礦Cu品位提高2.06百分點(diǎn)，銅回收率提高0.50百分點(diǎn)，可達(dá)到優(yōu)于丁基黃藥浮選的目的。

4 結(jié)論

(1)以新型環(huán)保型藥劑CYL-5進(jìn)行銅浮選，采用一次粗選三次精選一次掃選的工藝流程，可獲得銅精礦Cu品位為25.13%、回收率為93.30%的選別指標(biāo)，與現(xiàn)場(chǎng)丁基黃藥浮選指標(biāo)相比，銅精礦Cu品位提高2.06百分點(diǎn)，銅回收率提高了0.50百分點(diǎn)。

(2)新型藥劑無(wú)明顯氣味，毒性小，清潔環(huán)保，且選礦指標(biāo)優(yōu)于丁基黃藥，為礦山新型藥劑的開(kāi)發(fā)利用提供了新的思路。