某高硅低品位铜锌硫化矿浮选分离试验_王晓慧.pdf

收稿日期2020-01-08 基金项目贵州毕节-六盘水地区能源资源基地综合地质调查项目 （编号 DD20189507） 。 作者简介王晓慧 （1985） ， 女， 工程师。 总第 524 期 2020 年第 2 期 金属矿山 METAL MINE 某高硅低品位铜锌硫化矿浮选分离试验 王晓慧 1， 2 梁友伟 1， 2 刘飞燕 1， 21 （1. 中国地质科学院矿产综合利用研究所， 四川 成都 610041； 2. 中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心， 四川 成都 610041） 摘要某低品位高硅硫化铜锌矿中的铜矿物种类多， 矿物嵌布粒度细， 与脉石嵌布关系密切； 锌矿物与铜矿 物复杂共生， 加之次生铜矿物溶解产生的铜离子会活化锌矿物， 浮选分离困难。基于矿石特性， 浮选试验采用碳酸 钠作为矿浆pH调整剂， 腐植酸钠、 硫酸锌及亚硫酸钠作为锌矿物及脉石矿物的组合抑制剂， 配合使用新研制的铜 高效选择性捕收剂EMB-513， 采用 “一段磨矿铜矿物优先浮选选铜尾矿选锌” 的工艺流程， 实现了铜矿物及锌 矿物的有效分离， 闭路试验获得了铜品位27.31、 铜回收率86.35的铜精矿以及锌品位50.94、 锌回收率78.11 的锌精矿。同时， 矿石中的银、 硒和镉等稀有稀散元素也得到了有效富集。 关键词黄铜矿闪锌矿次生铜矿物EMB-513组合抑制剂 中图分类号TD952文献标志码A文章编号1001-1250 （2020） -02-065-06 DOI10.19614/ki.jsks.202002012 Experiment on Flotation Separation of a High Silicon Low Grade Cu-Zn Sulphide Ore Wang Xiaohui1， 2Liang Youwei1， 2Liu Feiyan1， 22 （1. Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources， CAGS， Chengdu 610041， China； 2. Multipurpose Utilization Technology Research Center of Metal Mineral Resources of China Geological Survey， Chengdu 610041， China） AbstractThere are many types of copper minerals in a low-grade high-silicon copper-zinc sulfide ore，and the parti- cles size of the minerals is fine，which is closely related to the gangue minerals. The zinc and copper minerals have complex paragenetic relationship and the copper ions produced by the dissolution of secondary copper minerals would activate zinc minerals，which makes the flotation separation more difficult. Based on the characteristics of the ore，the flotation tests were conducted using sodium carbonate as the pH regulator of the pulp，sodium humate，zinc sulfate and sodium sulfite as the combined inhibitors of zinc minerals and gangue minerals. In combination with the newly developed copper efficient selective collector EMB-513，the process of “one stage of grindingpriority flotation of copper mineralszinc separation from copper tailings“ was used to achieve the effective separation of copper minerals and zinc minerals. The copper concentrate with cop- per grade of 27.31，copper recovery rate of 86.35 and zinc concentrate with zinc grade of 50.94，zinc recovery rate of 78.11 were obtained respectively. At the same time，the rare elements such as silver，selenium and cadmium in the ore were also effectively enriched. KeywordsChalcopyrite， Sphalerite， Secondary copper minerals， EMB-513， Combined inhibitors Series No. 524 February 2020 在我国有色金属材料中， 铜的消费仅次于铝， 广 泛地应用于电气、 轻工、 机械制造、 建筑工业和国防 工业等领域。锌是一种重要的有色金属原材料， 应 用于钢铁的防腐锻锌、 黄铜和铜合金制造、 锌合金制 造、 航空材料保护层以及电路保护等 ［1-2］。 铜锌的浮选分离主要采取 “抑锌浮铜” 的工艺流 程， 其分离的难易程度主要取决于矿石中铜矿物的 种类。对于原生铜锌硫化矿 （黄铜矿和闪锌矿） 来 说， 分离较易实现， 而对于含有次生铜矿物 （斑铜矿、 铜蓝、 辉铜矿等） 的铜锌硫化矿， 则分离较困难。其 主要原因是次生铜矿物易溶解， 产生的铜离子对闪 锌矿起到活化作用， 使得铜锌难以浮选分离。我国 有许多选矿厂因铜锌分离难度大， 铜没有得到有效 的回收， 造成资源严重浪费 ［3-6］。研发高效的铜选择 65 ChaoXing 金属矿山2020年第2期总第524期 性捕收剂及锌抑制剂， 强化对黄铜矿的捕收和闪锌 矿的抑制， 是实现这类矿物浮选分离的技术关键。 某地铜锌硫化矿储量大， 矿石中平均铜品位 0.70、 锌品位 1.08， SiO2含量达 60.76， 属高硅低 品位铜锌硫化矿石。矿石中主要铜矿物为黄铜矿， 含少量次生铜矿物， 如斑铜矿、 辉铜矿等。矿石中黄 铜矿粒度较细， 大多为细粒或微细粒， 或稠密或稀疏 浸染分布于脉石矿物中， 嵌布关系复杂， 需细磨才能 够单体解离。矿石中锌矿物为闪锌矿， 与黄铜矿嵌 布关系密切， 多为不同程度的连生体， 且部分闪锌矿 中溶出乳滴状黄铜矿， 这部分闪锌矿中黄铜矿很难 解离， 使得锌精矿中不可避免地会混入一定量的铜， 影响锌精矿的品质， 增加了铜锌分离难度。 本试验在矿石工艺矿物学研究的基础上， 采用 碳酸钠作为矿浆pH调整剂， 以腐植酸钠、 硫酸锌及 亚硫酸钠作为锌矿物及脉石矿物的组合抑制剂， 配 合使用新研制的铜高效选择性捕收剂EMB-513 （脂 类捕收剂为主、 螯合捕收剂为辅的复合药剂） ， 采用 “一段磨矿铜矿物优先浮选选铜尾矿选锌” 的工 艺流程 ［7-8］， 实现了铜锌矿物的有效分离， 取得了良好 的选矿试验指标。 1原矿性质 矿石的化学组成， 铜、 锌物相以及矿物组成分析 结果分别见表1、 表2、 表3及表4。 注 带 “*” 单位为g/t。 由表1可知， 矿石中达到综合利用的有价元素为 Cu、 Zn， 含量分别为0.70、 1.08。此外， 矿石中Ag、 Se、 Cd品位均未达到工业利用值， 仅能作为伴生组分 进行综合回收评价。 由表 2 及表 3 可知， 矿石中原生硫化铜含量为 78.57， 次生硫化铜含量高达15.71； 矿石中主要的 锌矿物为硫化锌矿物， 含量为87.96。 由表4可知， 矿石中金属矿物主要为黄铜矿、 闪 锌矿， 其次为黄铁矿、 辉铜矿、 斑铜矿、 铜蓝、 方铅矿 等； 脉石矿物主要为长石、 石英、 绿泥石等。 进一步的工艺矿物学研究表明， 矿石中的黄铜 矿原生粒度粗细不均， 粗者见 1.2 mm， 细者仅 0.01 mm， 部分黄铜矿呈显微细脉或细小星点状浸染于脉 石矿物中 （见图1） ， 同脉石矿物解离较难， 若要保证 铜选矿回收率， 势必会影响精矿品质。矿石中的闪 锌矿粒度较细， 一般在0.02～1 mm， 以浸染状分布于 脉石粒间或包裹于脉石中。此外， 黄铜矿常呈它形 不规则粒状或者细小乳滴状镶嵌于闪锌矿中 （见图 2） ， 这部分黄铜矿在选矿过程中容易损失在锌精矿 中。因此， 黄铜矿与闪锌矿能否充分单体解离很大 程度上影响了铜锌浮选分离指标。 2试验结果和分析 在保证铜精矿品位高于20以及锌精矿品位大 66 ChaoXing 2020年第2期王晓慧等 某高硅低品位铜锌硫化矿浮选分离试验 于50的基础上， 为提高铜、 锌的回收率， 基于黄铜 矿与闪锌矿表面性质的差异， 提出了铜锌强化浮选 分离技术方案。即首先采用碳酸钠调节矿浆pH值， 之后通过抑制剂筛选试验， 选取腐植酸钠、 硫酸锌及 亚硫酸钠组合抑制剂， 强化对锌矿物及脉石矿物的 选择性抑制作用。通过选用专门研制的铜高效选择 性捕收剂EMB-513， 实现了黄铜矿的全粒级强化捕 收。采用优化后的药剂制度， 后续选锌工序无需添 加石灰等调整剂， 在活化剂硫酸铜、 捕收剂丁基黄药 的作用下， 试验获得了优异的技术指标。 2. 1条件试验 2. 1. 1磨矿细度试验 在探索试验确定的选矿工艺及药剂方案的基础 上， 进行了磨矿细度条件试验， 试验流程及条件见图 3， 结果见表5。 由表5可知， 随着磨矿细度的增加， 铜粗精矿及 锌粗精矿产率逐渐增加， 铜、 锌品位及各粗精矿中铜 锌互含均呈降低趋势。在磨矿细度为-0.074 mm含 量占 85 时， 铜粗精矿铜品位 7.89、 铜回收率 76.68， 锌粗精矿锌品位13.54、 锌回收率76.73， 指标较优； 再增加磨矿细度， 铜、 锌粗精矿品位均下 降明显， 这可能是由于细磨情况下矿石泥化程度加 重， 不利于铜锌矿物的分离。综合考虑选矿指标， 选 择该矿石适宜的磨矿细度为-0.074 mm占85。 2. 1. 2组合抑制剂用量试验 抑制剂在一些复杂难处理矿石的浮选分离中起 到决定性的作用， 其对改善捕收剂在矿物表面的选 择性吸附， 提高浮选分离的选择性具有不可或缺的 意义。 通过工艺矿物学研究可知， 该矿石中硅酸盐矿 物含量较高， 需抑制其上浮； 矿石中有部分次生铜矿 物， 会在矿浆中容易溶解产生铜离子， 这些溶解的铜 离子对锌矿物有活化作用， 不利于铜矿物及锌矿物 的分离。基于矿石以上性质， 通过试验针对性筛选 出了腐植酸钠 （加入到磨机中） 以及硫酸锌和亚硫酸 钠的药剂组合 ［6-8］作为锌矿物及脉石矿物的组合抑制 剂。为考察其综合使用效果， 进行了各抑制剂组分 用量配比试验， 具体试验流程及条件见图4， 试验结 果见表6。 由表6可知， 随着各抑制剂组分用量的增加， 铜 精矿中铜的回收率呈降低趋势， 铜精矿品位呈先增 加后略微下降趋势， 铜精矿中锌含量逐步降低后略 微升高。说明以腐植酸钠、 硫酸锌及亚硫酸钠为组 合抑制剂， 有利于降低铜精矿中锌含量， 同时起到抑 制脉石上浮的作用， 可以较好地实现矿石中铜与锌 的浮选分离以及铜锌与脉石的分离。在组合抑制剂 67 ChaoXing 金属矿山2020年第2期总第524期 腐植酸钠硫酸锌亚硫酸钠用量为 （3001 000800） g/t时， 铜精矿各项指标最优， 再增加用量， 铜精矿回收 率下降明显。为此， 选择组合抑制剂腐植酸钠硫酸 锌亚硫酸钠的用量为 （300 1 000 800）g/t。 2. 1. 3选铜捕收剂种类试验 为考察不同种类铜捕收剂的浮选效果， 开展铜 捕收剂的比选试验， 具体试验流程及条件见图5， 试 验结果见表7。 由表7可知， 通过对比以上3种捕收剂的试验指 标， 以研制的铜捕收剂EMB-513浮选指标最优， 其他 捕收剂的选择性较差。EMB-513 在低用量的情况 下， 获得的铜精矿各项指标最优 铜品位最高， 为 26.15， 铜精矿中锌含量最低， 为2.52， 且铜回收率 处于较高水平。浮选过程中也观察到， 采用 EMB- 513捕收剂时， 形成的铜矿物疏水密实层金属光泽最 显著， 矿泥夹带少。 2. 1. 4锌矿物浮选试验 在最佳的铜矿物浮选药剂制度下， 对浮铜尾矿 （ “1次粗选1次扫选” 浮铜获得的尾矿） 进行了选锌条 件试验。 通常， 锌矿物浮选受矿浆 pH值影响比较明显， 且在pH值为10左右时浮选效果较好。由于石灰价 格低廉， 所以调节矿浆pH值一般采用石灰 ［6］。通过 石灰调浆试验发现， 矿浆pH值对该矿石锌矿物浮选 的影响程度低， 锌粗选作业添加石灰与不添加石灰 对比所得锌粗精矿回收率相近， 结合该矿中黄铁矿 含量低， 综合考虑， 确定锌选别作业不添加石灰。后 续又进行了活化剂硫酸铜、 丁基黄药用量试验， 得出 硫酸铜的活化效果较好， 适宜的用量为200 g/t； 采用 丁基黄药对该矿石中的锌矿物可实现较好回收， 适 宜的用量为30 g/t。 在确定了锌矿物浮选药剂制度后， 综合上述条 件进行了锌浮选综合条件试验， 试验流程见图6， 试 注 表中所示为各捕收剂最佳用量条件下的浮选结果 68 ChaoXing 2020年第2期王晓慧等 某高硅低品位铜锌硫化矿浮选分离试验 验结果见表8。 由表8可知， 选铜尾矿经 “1次粗选1次扫选2次 精选” 选锌， 无需添加石灰等调整剂， 在低碱条件下 采用硫酸铜活化、 丁基黄药捕收锌矿物， 获得了较好 的浮锌指标， 锌精矿的锌作业回收率达到 86.34。 考虑到锌精矿的锌品位稍低， 通过后续的开路试验 确定增加1次锌精选， 即 “1次粗选1次扫选3次精选” 选锌， 开路试验获得了锌品位为52.00的锌精矿。 2. 2闭路试验 在条件试验及开路试验的基础上， 进行了铜锌 浮选分离闭路试验， 具体的药剂制度及试验流程见 图7， 闭路试验结果见表9。 由表9可知， 浮选闭路试验获得的选矿指标为 铜精矿中铜品位为27.31、 铜回收率86.35， 铜精矿 中 锌 的 损 失 率 仅 为 6.22； 锌 精 矿 中 锌 品 位 为 50.94， 锌回收率为 78.11； 铜精矿中银的含量为 31 g/t， 银回收率可达 57.96； 锌精矿中银的含量为 20.10 g/t， 银的回收率为28.14。矿石中的银在铜精 矿及锌精矿中均达到计价标准。此外， 锌精矿中硒 的含量为830 g/t， 硒回收率可达64.52； 镉的含量为 1 300 g/t， 镉回收率可达87.03， 矿石中的硒和镉在 锌精矿中均得到较好富集。 69 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ 由此可见， 针对某高硅低品位硫化铜锌矿， 开发 出的新药剂制度及强化浮选分离技术适应性较强， 易浮脉石得到高效选择性抑制、 铜锌互含得到有效 降低， 药剂制度较为合理， 试验现象稳定， 实现了该 矿石中的铜、 锌矿物的较好分选。 3结论 （1） 某铜锌硫化矿矿石中Cu含量为0.70， Zn含 量为 1.08， 金属矿物主要为黄铜矿、 闪锌矿、 辉铜 矿、 斑铜矿、 铜蓝、 黄铁矿等， 脉石矿物主要为石英、 绿泥石、 长石等， 属复杂难处理的高硅低品位硫化铜 锌矿石。矿石中的铜矿物种类多， 嵌布粒度粗细不 均， 与脉石嵌布关系密切； 锌矿物与铜矿物复杂共 生， 加之次生铜矿物溶解产生的铜离子会活化锌矿 物， 浮选分离困难。 （2） 浮选试验采用碳酸钠作为矿浆 pH调整剂， 腐植酸钠、 硫酸锌及亚硫酸钠作为锌矿物及脉石矿 物的组合抑制剂， 配合使用新研制的铜高效选择性 捕收剂EMB-513， 选锌在低碱条件下完成， 实现了矿 石中铜矿物及锌矿物的有效分离回收， 闭路试验获 得的铜精矿中铜品位为27.31、 铜回收率86.35， 铜 精矿中锌的损失率仅为 6.22； 锌精矿中锌品位为 50.94， 锌回收率为78.11。同时， 矿石中的银、 硒 和镉等微量元素也得到了有效富集。 参 考 文 献 焦芬.复杂铜锌硫化矿浮选分离的基础研究 ［D］ .长沙 中南 大学， 2013. 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