某高鐵銅硫礦石的選礦試驗(yàn)工藝研究

解志鋒艾光華嚴(yán)華山鐘建峰

（1.江西理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000；2.江西省礦業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 贛州 341000）

我國是銅硫礦物資源與生產(chǎn)大國，但由于長時(shí)間的不斷開采和地質(zhì)變化原因，這使得銅硫礦石的組分越來越復(fù)雜，品位越來越低，礦物間致密共生，鑲嵌關(guān)系復(fù)雜多變.因此，銅硫礦物的選礦已成為硫化礦分選中較為典型的難題.溫子龍等[1]對西寧某原生銅礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究，運(yùn)用異丙基黃藥和丁銨黑藥組合捕收劑，獲得銅精礦品位為18.16%、回收率為86.21%，硫精礦品位為30.12%、回收率為82.07%的選礦工藝指標(biāo).胡海祥等[2]通過對某銅硫鐵復(fù)雜多金屬礦分選新工藝試驗(yàn)研究，獲得銅精礦品位19.53%，回收率38.58%；硫精礦品位43.27%，回收率91.90%；鐵精礦品位64.72%，回收率56.60%的選礦指標(biāo).葉雪均等[3]針對安徽某鐵礦磁選尾礦中銅礦物粗細(xì)不均，次生硫化銅含量較高，且部分黃銅礦被黃鐵礦包裹等特點(diǎn)，在原銅硫混浮-銅硫分離工藝前進(jìn)行了增設(shè)快速浮銅工藝環(huán)節(jié)的研究，并對混精再磨、分離工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究.采用試驗(yàn)確定的半優(yōu)先浮銅閉路試驗(yàn)流程處理該試樣，可獲得銅品位21.48%、回收率達(dá)82.85%的銅精礦，以及硫品位為48.34%、回收率為84.43%的硫精礦.

試驗(yàn)根據(jù)某礦石含鐵49.26%、銅0.52%、硫2.31%，為高鐵銅硫礦，針對礦石特點(diǎn)，研究了采用“銅硫混浮-粗精礦再磨-銅硫分離-浮選尾礦磁選”流程，回收多金屬，試驗(yàn)結(jié)果表明該礦石中有價(jià)元素得到了有效分離回收，選別指標(biāo)較佳，所用工藝流程簡單，可為開發(fā)同類礦石提供借鑒.

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石多元素及物相分析

該礦主要有價(jià)組分是鐵、銅、硫，主要元素鐵、銅、硫均以獨(dú)立礦物存在，原礦含鐵、銅品位較高，有較大回收價(jià)值，主要金屬礦物為磁鐵礦，黃銅礦和黃鐵礦，次為磁赤鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦以及微量的閃鋅礦和方鉛礦等金屬礦物.非金屬礦物主要為石英，次為磷灰石、黑云母、碳酸鹽礦物、斜長石、普通角閃石及少量的白云母、綠泥石和絹云母.

原礦多元素分析結(jié)果見表1，原礦銅物相分析結(jié)果見表2.

表1 原礦多元素分析結(jié)果/%

表2 銅物相分析結(jié)果/%

1.2 礦物單體解離度分析

黃銅礦單體解離分析，如表3所示.

通過在顯微鏡下分析發(fā)現(xiàn)，在黃銅礦單體解離度總樣為60.75%的情況下，≥0.45 mm粒度級單體解離較差僅為46.51%.但≥0.076 mm粒級達(dá)到85.40%，＜0.045 mm仍未達(dá)到完全解離.但總體上來看，黃銅礦解離甚好.

表3 黃銅礦單體解離分析結(jié)果/%

2 試驗(yàn)礦樣及方案的確定

2.1 試驗(yàn)礦樣

根據(jù)原礦物質(zhì)組成研究和試驗(yàn)的需要，將大塊原礦分別經(jīng)破碎、篩分到＜2 mm，最后通過環(huán)錐法堆4次混勻，縮分取樣裝袋，以下所述“原礦”均為＜2 mm選礦試驗(yàn)樣.

2.2 試驗(yàn)方案的確定

對于含鐵銅硫礦石，常用的原則流程有“先磁后浮”和“先浮后磁”2種[4].采用“先磁后浮”原則流程，則在浮選之前需對磁選尾礦進(jìn)行濃縮，增加了成本，而且采用“先磁后浮”獲得的磁選鐵精礦的含硫量相對“先浮后磁”較高，在本研究探索試驗(yàn)亦得到印證.因此，銅硫鐵礦石礦一般采用“先浮后磁”原則流程進(jìn)行選礦[5-6].對于硫化銅礦物，目前常用的工藝流程有：優(yōu)先浮選、混合浮選、等可浮、部分優(yōu)先、部分混合浮選等[7-9].

針對礦石特點(diǎn)，對該礦石進(jìn)行了大量的探索試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1、圖2所示.

圖1 磁選對比試驗(yàn)結(jié)果

圖2 不同方案得到的試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，最終確定采用“先浮后磁”原則流程，對銅硫礦物進(jìn)行混合浮選，浮選尾礦進(jìn)行磁選回收鐵.

3 結(jié)果與分析

3.1 磨礦細(xì)度對銅硫混浮指標(biāo)的影響試驗(yàn)

欲達(dá)到較好的選別指標(biāo)，合適的磨礦細(xì)度是關(guān)鍵，磨礦過細(xì)容易造成過粉碎，影響有用礦物的回收，太粗則有用礦物單體解離不夠[10-12].以碳酸鈉調(diào)整礦漿pH，丁基黃藥+Mac（30+30）g/t為捕收劑，改變磨礦細(xì)度，進(jìn)行銅硫混浮粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3.

由圖3可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，銅硫混合粗精礦中銅品位、銅回收率、硫回收率均逐漸升高，當(dāng)磨礦細(xì)度增加至＜75 μm占70%時(shí)，銅硫混合粗精礦中銅品位、銅回收率、硫回收率已基本趨于最大值，此后，增加趨勢很小，故為了節(jié)約磨礦成本，磨礦細(xì)度定為＜75 μm 占 70%.

圖3 磨礦細(xì)度對銅硫混浮指標(biāo)的影響試驗(yàn)結(jié)果

3.2 捕收劑種類對銅硫混浮指標(biāo)的影響試驗(yàn)

對于銅硫混合浮選，選用捕收能力強(qiáng)的捕收劑至關(guān)重要，試驗(yàn)對丁基黃藥、丁基黃藥+丁銨黑藥、丁基黃藥+Mac、丁基黃藥+Z-200#等若干組捕收劑對礦石銅硫混合浮選粗選的影響進(jìn)行了考查，其中磨礦細(xì)度為＜75 μm占70%，捕收劑固定用量為 60 g/t、組合藥劑配比為1∶1，試驗(yàn)結(jié)果見圖4.

圖4 捕收劑種類對銅硫混浮指標(biāo)的影響試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可知，單獨(dú)使用丁基黃藥為捕收劑時(shí)，混合粗精礦中銅品位、銅回收率及硫回收率均最低，選別指標(biāo)最差；使用丁基黃藥+Z-200#組合捕收劑時(shí)，混合粗精礦中銅回收率最高，但回收硫效果不理想；使用丁基黃藥+Mac組合捕收劑時(shí)，銅品位最高；以丁基黃藥+丁銨黑藥為捕收劑時(shí)，硫回收指標(biāo)最高，且銅品位及回收率較好，因此，選用丁基黃藥+丁銨黑藥為銅硫混浮粗選時(shí)的捕收劑.

3.3 捕收劑用量對銅硫混浮指標(biāo)的影響試驗(yàn)

在確定丁基黃藥+丁銨黑藥為銅硫混合浮選粗選捕收劑基礎(chǔ)上，以＜75 μm占70%為磨礦細(xì)度，丁基黃藥+丁銨黑藥為捕收劑，考查了不同用量捕收劑對銅硫混浮指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見圖5.

圖5 捕收劑用量對銅硫混浮指標(biāo)的影響試驗(yàn)

由圖5可知，隨著組合捕收劑用量的增加，混合粗精礦中銅品位逐漸降低，而銅回收率及硫回收率均逐漸升高，綜合考慮銅品位以及銅硫回收率，選用（40+40）g/t為丁基黃藥+丁銨黑藥的用量.

3.4 再磨細(xì)度對銅硫分離指標(biāo)的影響試驗(yàn)

探索試驗(yàn)表明，由于粒度過粗，銅、硫礦物未得到充分解離，當(dāng)銅硫混合粗精礦直接加抑制劑進(jìn)行分離時(shí)，銅硫互含嚴(yán)重，分離效果不佳，因此考慮進(jìn)行銅硫混合粗精礦再磨，并考查磨礦細(xì)度對分離指標(biāo)的影響.固定銅硫混浮粗選各條件：銅硫粗選磨礦細(xì)度為＜75 μm 占 70%，丁基黃藥+丁銨黑藥為（40+40） g/t，銅硫分離抑制劑選用石灰5 000 g/t，改變銅硫混合粗精礦的磨礦細(xì)度，試驗(yàn)結(jié)果見圖6.

圖6 再磨細(xì)度對銅硫分離指標(biāo)的影響試驗(yàn)

由圖6可知，隨著磨礦細(xì)度的增加，銅粗精礦中銅品位及銅回收率均逐漸升高，且銅粗精礦中含硫量逐漸減少，但磨礦細(xì)度超過＜45 μm占85%后，指標(biāo)已基本穩(wěn)定.考慮節(jié)約磨礦成本，因此銅硫混合粗精礦再磨細(xì)度定為＜45 μm占85%.

3.5 抑制劑種類對銅硫分離指標(biāo)的影響試驗(yàn)

選用合適的黃鐵礦抑制劑可有效改善銅硫分離效果，以獲得合格的銅、硫精礦.在探索試驗(yàn)及有關(guān)文獻(xiàn)資料[13-15]的基礎(chǔ)上，主要考查石灰、YL、DT-1#及DT-2#等4種黃鐵礦抑制劑對銅硫分離的效果.固定銅硫粗選磨礦細(xì)度為＜75 μm占70%，丁基黃藥+丁銨黑藥為（40+40）g/t，銅硫混合粗精礦再磨細(xì)度為＜45 μm占85%，固定抑制劑用量為5 000 g/t，改變抑制劑種類，試驗(yàn)結(jié)果見圖7.

圖7 抑制劑種類對銅硫分離指標(biāo)的影響試驗(yàn)

由圖7可知，4種抑制劑中，DT-1#及DT-2#效果較好，而以新型高效無機(jī)抑制劑DT-2#（次氯酸鈣為有效成分）為銅硫分離抑制劑時(shí)，選別指標(biāo)最佳，此時(shí)銅粗精礦中銅品位及銅回收率最高，且銅精礦中含硫最少.因此，選用新型高效無機(jī)抑制劑DT-2#（次氯酸鈣為有效成分）為銅硫分離時(shí)黃鐵礦的抑制劑.

3.6 新型無機(jī)抑制劑DT-2#的用量對銅硫分離指標(biāo)的影響試驗(yàn)

試驗(yàn)固定銅硫粗選磨礦細(xì)度為＜75 μm占70%，丁基黃藥+丁銨黑藥為（40+40）g/t，銅硫混合粗精礦再磨細(xì)度為＜45 μm占85%，固定抑制劑為DT-2#，改變DT-2#用量，試驗(yàn)結(jié)果見圖8.

圖8 抑制劑用量對銅硫分離指標(biāo)的影響試驗(yàn)

由圖8可知，隨著DT-2#用量的增加，銅粗精礦銅品位逐漸升高，銅回收率及銅粗精礦中含硫量逐漸減少，綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)，DT-2#用量定為4 000 g/t.此時(shí)，銅粗精礦銅品位為15.60%，銅回收率為87.50%，銅粗精礦中含硫?yàn)?5.40%的技術(shù)指標(biāo).

3.7 浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)及開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室閉路試驗(yàn).試驗(yàn)流程見圖9，試驗(yàn)結(jié)果見表4.

由表4可知，在原礦含銅0.52%、硫2.31%的情況下，采用磨礦細(xì)度＜75 μm占70%、碳酸鈉為pH調(diào)整劑、丁基黃藥+丁銨黑藥為組合捕收劑混合浮選銅硫，銅硫粗精礦再磨至＜45 μm占85%后，以DT-2#為抑制劑進(jìn)行銅硫分離的 “銅硫混浮-精礦再磨-銅硫分離”的工藝流程，可獲得含銅22.36%、回收率為87.29%的銅精礦，含硫38.43%、回收率為62.88%的硫精礦.

圖9 閉路試驗(yàn)流程圖

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果/%

3.8 尾礦磁選試驗(yàn)

通過對浮選尾礦進(jìn)行磁選條件探索試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖10所示.

從圖10可以看出，上SLon高梯度強(qiáng)磁選時(shí)，當(dāng)磁場強(qiáng)度為0.5 T，對銅硫浮選尾礦采用一粗一掃的磁選流程回收磁鐵礦，可以獲得含鐵66.98%，回收率為91.34%的鐵精礦，選鐵指標(biāo)較好.

圖10 磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)

4 結(jié)束語

1）本試驗(yàn)礦樣主要金屬礦物有磁鐵礦，黃銅礦和黃鐵礦，其次為磁赤鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、菱鐵礦.非金屬礦物有石英，其次為磷灰石、黑云母、碳酸鹽礦物、斜長石、普通角閃石及少量的白云母、綠泥石和絹云母.

2）本試驗(yàn)以“浮選-磁選”為原則流程，采用“銅硫混浮-粗精礦再磨-銅硫分離-浮選尾礦磁選”的工藝流程，在磨礦細(xì)度為＜74 μm占70%條件下，以碳酸鈉為pH調(diào)整劑，丁基黃藥+丁銨黑藥為組合捕收劑，進(jìn)行銅硫混合浮選，銅硫粗精礦再磨至細(xì)度為＜45 μm占85%，以新型高效無機(jī)抑制劑DT-2#（次氯酸鈣為有效成分）為黃鐵礦抑制劑進(jìn)行銅硫分離，浮選尾礦采用一粗一掃流程磁選回收磁鐵礦.在原礦含銅0.52%、硫2.31%、鐵49.26%的情況下，最終可獲得含銅22.36%、回收率為87.29%的銅精礦，含硫38.43%、回收率為62.88%的硫精礦，含鐵66.98%，回收率為91.34%的鐵精礦

3）本試驗(yàn)采用自制研發(fā)的新型高效無機(jī)抑制劑DT-2#（次氯酸鈣為有效成分）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高堿石灰抑制劑，在低堿調(diào)條件下成功實(shí)現(xiàn)銅硫分離，大大減少了抑制劑的用量，較大地節(jié)約了選礦成本，給礦山企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益.

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