新疆某銅礦的浮選實驗

竇源東 ，吳凱 ，王濤 ，唐俊杰

（1.煙臺黃金職業(yè)學院環(huán)境與材料工程系，山東 煙臺 265401；2.萊州市瑞海礦業(yè)有限公司，山東 煙臺 261400；3.招遠市北截金礦有限公司，山東 煙臺 265499）

我國的氧化銅礦石普遍具有品位低、嵌布粒度細、含泥多、處理難的特點，這使得其選礦成為一個難題[1-2]。近年來隨著易選硫化銅礦資源越來越少，因此對復雜難選的氧化銅礦的合理開發(fā)利研究工作用已日益變得重要。氧化銅礦石種類多，因此在一定程度上增大了氧化銅礦浮選的難度[3-4]。新疆庫爾勒地區(qū)巴音銅礦石礦物組成復雜、屬于復雜難選氧化銅礦，主要含銅礦物為藍銅礦、孔雀石；其次銅藍與少量輝銅礦；游離氧化銅和結合氧化銅占比較高；主要脈石礦物是石英、角閃石、粘土、白云石、方解石、綠泥石等。部分銅礦物銅藍與孔雀石嵌布粒度極細，礦石中結合氧化銅與硅孔雀石含量較高，極大影響銅的浮選回收。

本研究針對新疆某難選氧化銅礦，開展了詳細的工藝礦物研究，查明了該氧化銅礦石性質。通過浮選實驗確定了合理的浮選工藝流程和藥劑制度，有效回收了礦石中的銅。同時綜合回收了礦石中伴生的銀，為實現(xiàn)該氧化銅礦資源的高效利用提供了技術支撐。

1 礦石性質

1.1 原礦化學多元素分析

由表1原礦化學多元素分析的結果可知，原礦主要回收的有價成分為Cu和Ag，Pb、Zn、Au等金屬元素含量甚低，不具備回收價值，有害元素As的含量很低。

表1 原礦化學多元素分析結果/%Table 1 Chemical multiple analysis results of raw ore

1.2 原礦礦物組成和相對含量分析

原礦中主要礦物及其相對含量，結果見表2。

表2 原礦主要礦物組成及相對含量Table 2 Main mineral composition and relative content of raw ore

1.3 銅化學物相分析

對原礦中的銅進行化學物相分析，結果見表3。

表3 銅物相分析Table 3 Analysis results of copper phase

由表3銅物相分析的結果可知，原礦中的銅主要以氧化物形式存在，其次為次生銅礦，原生硫化銅占有率很低。

2 實驗方法

浮選法是銅礦石選礦的常用方法，其中硫化浮選[5]是目前處理混合銅礦石的主要方法。前期的探索實驗結果表明，在精礦銅回收率相當的情況下，優(yōu)先浮硫化銅再浮氧化銅工藝比混合浮銅工藝可以取得更好的技術指標，因此實驗采用先硫后氧分選工藝。

3 結果與討論

3.1 磨礦細度條件實驗

考查磨礦細度對浮選指標的影響，實驗流程見圖1，實驗結果見圖2。由圖2磨礦細度實驗結果得到，隨著磨礦細度的增加，混合精礦中的銅品位先上升后下降，回收率先快速上升，然緩慢上升再下降。分析原因是磨礦細度過粗不利于粗粒銅礦物上浮，磨礦細度過細會由于銅礦物和脈石礦物過磨泥化使浮選效果變差。綜合考慮，確定適宜的磨礦細度為-0.074 mm 65%。

圖1 磨礦細度實驗流程Fig.1 Test process of grinding fineness

圖2 磨礦細度試驗結果Fig.2 Test results of grinding fineness

3.2 石灰用量條件實驗

石灰常用于提高礦漿pH值，抑制黃鐵礦，以創(chuàng)造適宜的浮選礦漿環(huán)境。考查石灰用量對浮選指標的影響。在磨礦細度在-0.074 mm 65%，捕收劑為丁黃藥100 g/t，石灰用量為變量，2#油40 g/t，實驗流程見圖3，實驗結果見圖4。

圖3 石灰用量試驗流程Fig.3 Test process of CaO volume

圖4 石灰用量對浮選指標的影響Fig.4 Test of varied CaO volume for flotation

從圖4實驗結果可知，隨著石灰用量的增加，銅粗精礦的回收率呈上升趨勢，在石灰用量以2500 g/t時回收率出現(xiàn)最高點，之后變化不明顯；精礦銅品位先上升后下降，此時礦漿的pH值11。綜合考慮，硫化銅浮選時石灰用量以2500 g/t為宜。

3.3 捕收劑種類及用量條件實驗

考查捕收劑種類對浮選指標的影響。在磨礦細度在-0.074 mm 65%，CaO用量為2500 g/t，磨礦細度為-0.074 mm 65%，實驗流程見圖1，實驗結果見圖5。從圖5的實驗結果表明，幾種捕收劑作為硫化銅捕收劑時，精礦中銅的回收率相差不大，選擇Z-200時，粗礦品位較高，Z-200對于銅的浮選，顯示出了比其他捕收劑較強的捕收能力與較好的選擇能力，綜合考慮指標及生產成本及生產控制等因素，選用Z-200作為硫化銅礦物的浮選捕收劑。

圖5 捕收劑種類實驗結果Fig.5 Test results of collectors

為了確定Z-200對硫化銅浮選的較佳用量效果，進行了Z-200用量實驗。實驗流程見圖1，實驗結果見圖6。圖6的實驗結果表明，隨著Z-200用量的增加，銅粗精礦含Cu品位有少許上升后即出現(xiàn)小的下降，總體變化不大，但精礦中銅的回收率逐漸增加，提升較大，從精礦品位與回收率二者關系來看，Z-200用量以100 g/t為宜。

圖6 Z-200 用量對浮選指標的影響Fig.6 Test of varied Z-200 volume for flotation

3.4 硫化鈉用量實驗

氧化銅礦的硫化浮選，關鍵在于控制硫化鈉的用量及pH值。硫化鈉用量不足，活化不夠；硫化鈉過量，pH值過高，造成抑制。因此控制礦漿中HS-及S2-的量，消除過剩硫離子的不利作用，就是硫化浮選法的關鍵[6]。因此，進行了硫化鈉用量實驗，硫化鈉用量實驗工藝流程見圖7，實驗結果見圖8。

圖8 硫化鈉用量對浮選指標的影響Fig.8 Test of varied Na2S volume for flotation

圖8的實驗結果表明，硫化鈉分段添加為宜，這可避免由于硫化鈉一次性添加造成礦漿pH值升高較快而造成硫化效果不好。另外，隨著硫化鈉用量的增加，粗精礦產率增加，含銅品位相應呈下降趨勢，銅作業(yè)回收率也相應提高，但當硫化鈉用量粗選一超過1000 g/t時、粗選二超過750 g/t時，銅的回收率開始下降。因此，硫化鈉用量以粗選一1000 g/t時、粗選二為750 g/t為宜。

3.5 硫酸銨用量實驗

控制合適的pH值對氧化銅礦物的硫化作用起著重要的作用，硫酸、硫酸鋅、硫酸鋁、硫酸銨等可用來降低礦漿的pH值，其中硫酸銨的效果最好。礦漿中硫酸銨的存在，可加速硫化過程，生成較為牢固的硫化銅薄膜，并且沉積在礦物表面上的膠體硫化銅也顯著減少[7-8]。

硫酸銨用量實驗工藝流程見圖7，實驗結果見圖9。由圖9的實驗結果可以得出，氧化銅浮選時，隨著硫酸銨用量的增加，氧化銅粗精礦的產率和品位均呈上升趨勢，說明硫酸銨的加入對氧化銅的浮選是有利的，在氧化銅的兩段粗選分別添加硫酸銨超過350 g/t與200 g/t時，氧化銅粗精礦含銅品位和回收率開始下降。因此，硫酸銨用量以粗選一為350 g/t，粗選二硫酸銨用量200 g/t為宜。

圖9 硫化銨用量對浮選指標的影響Fig.9 Test of varied (NH4)2S volume for flotation

3.6 捕收劑實驗

礦石氧化銅含量較高，也可以選擇螯合類捕收劑與黃藥類捕收劑聯(lián)合協(xié)同作用來改善氧化銅的表面性質，提高其可浮性[9]。通過探索實驗發(fā)現(xiàn)，捕收劑的聯(lián)合使用對該銅礦效果并不明顯，精礦中銅的回收率相差不大，考慮到生產成本等因素，選用單一戊基黃藥作為氧化銅礦物的浮選捕收劑較為合適。

戊基黃藥劑用量工藝流程見圖7，實驗結果見圖10。從圖10的實驗結果可知，隨著戊基黃藥用量的增加，氧化銅粗精礦的產率和銅的回收率呈上升趨勢，當戊黃藥的用量超過（100+60）g/t時，銅的回收率基本穩(wěn)定不變，因此，粗選戊基黃藥用量以（100+60） g/t為宜。

圖10 戊基鈉黃藥用量對浮選指標的影響Fig.10 Test of varied sodium amyl xanthate volume for roughing flotation

3.7 全流程閉路實驗

根據硫化銅及氧化銅條件實驗結果，進行了全流程閉路實驗。全流程閉路實驗工藝流程與藥劑條件見圖11，實驗結果見表4。

圖11 閉路試驗流程Fig.11 The closed circuit flotation test

表4 閉路實驗結果Table 4 Result of closed circuit of flotation

由表4的實驗結果可知，采用“先硫后氧”優(yōu)先浮選工藝流程處理該銅礦石，可以獲得兩種選礦產品：硫化銅精礦和氧化銅精礦。精礦Ⅰ含Cu為 39.35%，銅回收率為25.51%，含Ag為1338.07 g/t, Ag回收率42.05%；精礦Ⅱ含Cu 21.55%，銅回收率為47.56%，含Ag 263.77 g/t，Ag回收率28.22%。精礦Ⅰ與精礦Ⅱ混合后形成混合金礦，混合精礦含Cu 25.59%，含Ag 507.68 g/t，銅總回收率為73.07%，銀總回收率為70.27%。

3.8 尾礦再磨再選實驗

考慮到浮選尾礦中的銅含量偏高，考慮可能是因為部分含銅礦物由于嵌布粒度細，在磨礦時未充分解離的原因導致。所以進行了氧化銅浮選尾礦再磨再浮實驗，實驗結果見表5。從表5的實驗結果可知，尾礦再磨再選對降低尾礦中銅的損失率作用不大。

表5 尾礦再磨再浮實驗結果Table 5 Results of tailings regrinding and flotation test

4 結 論

（1）新疆某銅礦石礦物組成復雜、屬于復雜難選氧化銅礦。主要回收的有價成分為Cu和Ag，Cu品位為1.57%，銀品位為28.12 g/t。主要脈石礦物是石英、角閃石、粘土、白云石、方解石、綠泥石等。

（2）原礦中的銅主要以氧化物形式存在，占有率為64.33%，其次為次生銅礦，占有率為35.03%，原生硫化銅占有率很低，僅為0.64%。部分銅礦物銅藍與孔雀石嵌布粒度極細，難以單體解離；礦石中結合氧化銅與硅孔雀石含量較高不利于銅的浮選回收。

（3）通過硫化銅及氧化銅的浮選條件實驗，確定浮選工藝流程和藥劑制度。通過閉路浮選實驗后，將獲得精礦合并為混合銅精礦，該混合銅精礦含Cu為25.59%，含Ag為507.27 g/t，銅總回收率為73.07%，銀總回收率為70.27%。