非洲某难选高硫铜锌硫化矿选矿试验研究_加锴锴.pdf

收稿日期2019-09-16 作者简介加锴锴 （1984） ， 男， 工程师。 总第 527 期 2020 年第 5 期 金属矿山 METAL MINE 非洲某难选高硫铜锌硫化矿选矿试验研究 加锴锴 1 （紫金矿业集团股份有限公司， 福建 龙岩 364200） 摘要非洲某高硫铜锌硫化矿中Cu和Zn的品位分别为1.30、 2.97。由于原矿中铜矿物嵌布粒度细， 与锌矿 物紧密共生， 矿石中次生铜矿物易氧化释放出铜离子活化闪锌矿， 导致精矿互含率高， 生产指标较差。针对该矿石特 点， 进行了系统的工艺优化试验。结果表明 ①矿石中主要铜矿物为黄铜矿， 嵌布粒度较细， 主要集中在10～35 μm； 锌 矿物为铁闪锌矿， 粒度集中在10～75 μm； 有害元素As主要以毒砂形式存在， 少量存在于硫砷铜矿中； 其它硫化物主要 为黄铁矿； 脉石矿物主要包括方解石、 白云石、 菱铁矿、 石英等。②在磨矿细度为P8075 μm的条件下， 经 “粗精矿再 磨1粗3精1扫” 选铜和选锌流程， 最终可获得Cu品位26.03、 含Zn1.72、 Cu回收率84.02、 Zn损失率3.29的铜精 矿和Zn品位44.16、 含Cu2.84、 Zn回收率90.63、 Cu损失率9.80的锌精矿， 较好地实现了铜锌资源的分离与回 收。③试验采用焦亚硫酸钠作为锌的高效抑制剂， 降低了难免离子对闪锌矿的活化； 对于部分共生关系致密， 嵌布粒 度极细的铜锌矿物， 通过超细磨技术进一步促进了铜锌单体解离， 最终实现了铜锌高效分离。 关键词高硫铜锌硫化矿抑锌浮铜焦亚硫酸钠综合回收 中图分类号TD923文献标志码A文章编号1001-1250 （2020） -05-197-08 DOI10.19614/ki.jsks.202005029 Beneficiation Tests of a Refractory High Sulfur Copper-zinc Sulfide Ore in Africa Jia Kaikai2 （Zijin Mining Group Co.， Ltd.， Longyan 364200， China） AbstractThe grade of Cu and Zn in a high sulfur copper-zinc sulfide ore in Africa is 1．30 and 2．97，respectively． The copper ore in the raw ore is of fine grain size，disseminated closely with the zinc ore，and the oxidization of secondary copper ore releases the copper ions to activate sphalerite，resulting in mixture of the concentrate and poor production inds finally． A systematic process optimization test was carried out based on the characteristics of the ore． The results showed that ①The main copper ore in the ores is chalcopyrite with fine grain size，mainly distributed between 10 and 35 μm． The zinc mineral is marmatite with a particle size of 10～75 μm． The harmful element As mainly exists in the of arsenopyrite，and a small amount exists in enargite． Other sulfides ore includes pyrite and the gangue minerals mainly include calcite，dolo- mite，siderite，quartz and so on． ②When the grinding fineness is -75 μm accounting for 80，the ore was processed with a closed-circuit flowsheet including “regringding of roughing concentrateone roughing three cleaning one scavenging“ for the copper and zinc flotation． Finally，the copper concentrate with Cu grade of 26．03，Zn content of 1．72，Cu recovery rate of 84．02 and Zn loss rate of 3．29，and the zinc concentrate with Zn grade of 44．16，Cu content of 2．84，Zn recovery of 90．63 and Cu loss rate of 9．80 were obtained，which well realized the separation and recovery of the copper and zinc resources． ③Sodium pyrosulfite was used as an effective inhibitor of zinc to reduce the activation of sphalerite caused by un- avoidable ions．For some copper-zinc minerals with dense symbiosis and extremely fine grain size，the ultrafine grinding tech- nology further promoted the monomer dissociation of copper and zinc minerals，which helps to realize the efficient separation of copper and zinc． KeywordsHigh sulfur copper-zinc sulfide ore，Zinc inhibition and copper flotation， Sodium pyrosulfite，Comprehen- sive recovery Series No． 527 May 2020 我国铜锌铁硫化矿通常呈微细粒浸染状嵌布， 相互包裹严重， 致密共生， 难以浮选分离 ［1-5］。对于嵌 布粒度较粗， 嵌布关系较简单， 有用矿物可浮性差异 较大的矿石， 采用优先浮铜再浮锌的工艺流程进行 197 ChaoXing 金属矿山2020年第5期总第527期 铜锌浮选分离； 对于矿物组成复杂， 铜锌氧化率较 高， 共生关系密切， 矿物嵌布粒度极细， 单体解离困 难的矿石， 一般采用混合浮选再分离工艺进行铜锌 浮选分离 ［6-8］。铜锌硫化矿石难以浮选分离的原因主 要有 ①矿物嵌布关系复杂、 单体解离困难； ②矿石 中的铜、 铅等难免离子对闪锌矿有活化作用， 致使不 同矿物可浮性差异不大； ③硫化矿矿石表面易氧化、 变质， 即使同一种矿物也存在较大的可浮性差异 ［9］； ④高硫型矿石中黄铁矿难以抑制， 影响产品指 标 ［10-13］。 非洲某铜锌硫化矿中主要铜矿物为黄铜矿， 主 要锌矿物为闪锌矿。选厂采用一段磨矿、 优先选铜 再选锌、 铜锌粗精矿再磨后精选的工艺流程处理该 矿石。由于原矿中铜矿物嵌布粒度细， 且与锌矿物 紧密共生， 黄铜矿解离困难。此外， 矿石中含有一定 量的次生铜矿物， 容易氧化释放出铜离子活化闪锌 矿， 导致精矿互含率高， 生产指标较差。本研究通过 系统的工艺优化试验， 在原有流程的基础上增加了 一段铜精选、 一段铜扫选和一段锌扫选， 并对药剂制 度进行了优化， 采用高效的闪锌矿抑制剂， 有效避免 了铜离子对闪锌矿的活化， 实现了铜锌的高效分离。 1矿石性质 原矿化学多元素分析结果见表1， 铜、 锌和硫物 相分析结果见表2、 表3和表4。 注 带 “*” 单位为g/t。 由表1可知， 矿石中主要金属元素为铜、 锌、 铁、 金、 银； 矿石含硫较高， 达47.32。 由表 2～4可知， 铜、 锌、 硫主要以硫化物形式存 在。 进一步研究分析表明， 原矿中的主要铜矿物为 黄铜矿， 含有少量的辉铜矿、 铜蓝、 黝铜矿、 硫砷铜 矿， 铜矿物嵌布粒度较细， 主要集中在10～35 μm， 且 铜矿物与闪锌矿共生关系紧密， 其次与黄铁矿连生， 极少量铜矿物与碳酸盐及硅酸盐矿物连生； 锌矿物 为铁闪锌矿， 粒度集中在10～75 μm， 闪锌矿主要与黄 铁矿连生， 连生关系较为简单； 有害元素As主要以毒 砂形式存在， 少量存在于硫砷铜矿中； 其它硫化物主 要是黄铁矿； 脉石矿物主要包括方解石、 白云石、 菱 铁矿、 石英等。 2试验结果分析与讨论 2. 1铜粗选条件试验 2. 1. 1抑制剂种类及用量试验 选取硫酸锌亚硫酸钠、 焦亚硫酸钠为锌抑制剂 （总用量为600 g/t） ， 固定磨矿细度为现场细度P8075 μm， 捕收剂为丁铵黑药Z-200 （用量分别为40 g/t、 40 g/t） ， 进行了铜粗选锌抑制剂种类比选试验研究， 试验流程见图1， 试验结果见表5。 由表5可知， 铜粗选试验中， 焦亚硫酸钠为闪锌 矿抑制剂时， 铜粗精矿中Cu品位和回收率均优于亚 198 ChaoXing 2020年第5期加锴锴 非洲某难选高硫铜锌硫化矿选矿试验研究 硫酸钠硫酸锌， 分别为2.70和93.79， 因此， 确定 铜粗选锌抑制剂为焦亚硫酸钠。 固定磨矿细度为 P8075 μm， 捕收剂为丁铵黑 药Z-200 （用量分别为40 g/t、 40 g/t） ， 进行焦亚硫酸 钠用量试验， 结果见图2。 由图2可知， 随着焦亚硫酸钠用量增加， 铜粗精 矿中Cu品位先增加后降低， Cu回收率基本不变， 维 持在90左右； 铜粗精矿中Zn回收率先减少后增加， 在焦硫酸钠用量为1 000 g/t时， Zn品位和回收率均处 于较低水平。综合考虑， 确定铜粗选焦亚硫酸钠用 量为1 000 g/t。 2. 1. 2捕收剂比选及用量试验 固定磨矿细度为P8075 μm， 抑制剂焦亚硫酸钠 用量为1 000 g/t， 进行捕收剂比选试验， 结果见表6。 由表6可知， 捕收剂比选试验中， 丁基黄药2油 为捕收剂时， 铜粗精矿中Cu回收率低于50， Cu品 位不到2， 浮选效果较差。使用丁铵黑药或Z-200 为单一捕收剂， 铜粗精矿中Cu品位和回收率均较高， 但铜粗精矿中含Zn较高。因此， 确定铜粗选捕收剂 为丁铵黑药Z-200， 此时， 铜粗精矿中Cu品位和回 收率分别为3.94、 90.30。 固定磨矿细度为P8075 μm， 抑制剂焦亚硫酸钠 用量为 1 000 g/t， 进行铜粗选捕收剂用量及配比试 验， 结果分别见表7、 表8。 由表7可知， 随着捕收剂总用量下降， 铜粗精矿 产率和Cu回收率缓慢降低， Cu品位缓慢上升。综合 考虑回收率和品位， 确定铜粗选捕收剂用量为丁铵 黑药Z-200 （4040）g/t。 由表8可知， 固定丁铵黑药Z-200总用量为80 g/t， 改变捕收剂配比， 铜粗精矿中Cu回收率基本不 变， 但锌损失增加， 因此， 确定铜粗选捕收剂最佳配 比为丁铵黑药Z-200 （4040）g/t。 2. 1. 3石灰添加位置及用量试验 石灰是黄铁矿的常用抑制剂 ［14-15］， 该矿石中黄铁 矿含量较大， 因此， 有效地抑制黄铁矿有利于优先选 铜试验粗选产率的稳定， 而石灰能调节矿浆pH， 起到 抑制黄铁矿的作用。固定磨矿细度为P8075 μm， 抑 制剂焦亚硫酸钠用量为1 000 g/t， 捕收剂丁铵黑药 199 ChaoXing 金属矿山2020年第5期总第527期 Z-200 （4040） g/t， 考察石灰添加位置对黄铁矿抑制 效果的影响， 具体试验流程见图3， 结果见表9， 添加 位置试验加入石灰调节pH值为10左右。 由表 9 可知， 在抑制剂焦亚硫酸钠之前加入石 灰， 铜粗精矿产率较大而Cu品位较低， 且锌损失率也 较大。其主要原因是焦亚硫酸钠为强碱弱酸盐， 加 入焦亚硫酸钠之后矿浆的pH呈弱酸性， 不利于铜锌 分离， 且黄铁矿可浮性增加导致粗精矿夹杂严重。 因此， 确定石灰添加位置为抑制剂焦亚硫酸钠添加 前。 在上述最佳条件下， 考察石灰用量对黄铁矿抑 制效果的影响， 试验时添加石灰至pH值为8、 9、 10、 11， 结果见图4。 由图 4可知， 当矿浆 pH值为 10左右， 铜粗精矿 中Cu品位和回收率均较高， 继续增加矿浆pH值 （即 增加石灰用量） ， 铜粗精矿中锌损失迅速增加， 综合 考虑， 确定矿浆最佳pH值为10左右。 2. 1. 4铜粗精矿再磨细度试验 粗选精矿的再磨有利于有用矿物与脉石矿物的 解离， 提高精矿品位， 但是再磨过细反而会影响有用 矿物的浮选回收。因此， 本文进行了铜粗精矿再磨 细度试验， 固定铜粗选焦亚硫酸钠用量为1 000 g/t， 丁铵黑药Z-200用量为 （4040）g/t， 铜粗精矿精选 焦亚硫酸钠用量为200 g/t， 其试验流程见图5， 结果 见表10。 由表10可知， 随着再磨细度增加， 铜精矿中Cu 品位及回收率呈先增加后降低趋势， 铜精矿中锌杂 质含量变化不大； 再磨细度P8030 μm时， 可获得铜 精矿中 Cu品位 17.95、 Cu作业回收率 81.87 的试 验指标， 因此， 确定合理的磨矿细度为P8030 μm。 2. 2锌粗选条件试验 2. 2. 1矿浆pH值试验 以石灰为黄铁矿抑制剂， 硫酸铜为锌活化剂 （用 量为200 g/t） ， PAX （异戊基黄原酸钾） 为锌捕收剂 （用 量为70 g/t） ， 开展锌粗选矿浆pH值条件试验， 试验流 程见图6， 结果见表11。 由表 11 可知， 随着锌粗选 pH 值升高， 锌粗精 矿中 Zn 品位显著上升， 当 pH 为 12 时锌粗精矿中 Zn 回收率较高， 综合考虑， 确定锌粗选矿浆 pH 值 200 ChaoXing 2020年第5期加锴锴 非洲某难选高硫铜锌硫化矿选矿试验研究 为12。 2. 2. 2硫酸铜用量试验 “抑锌浮铜” 工艺流程中锌的活化是选锌的关 键， 在锌粗选pH12的条件下， 考察硫酸铜用量对锌 粗选指标的影响， 试验结果见表12。 由表12可知， 随着硫酸铜用量的增加， 锌粗精矿 中锌品位先增加后降低， 当硫酸铜用量为100 g/t时， 锌粗精矿回收率指标较好， 综合考虑确定硫酸铜用 量为100 g/t。 2. 2. 3锌粗选PAX用量试验 在锌粗选pH12， 硫酸铜用量100 g/t的条件下， 进行了PAX用量试验， 试验结果见表13。 由表 13可知， 随着 PAX 用量增加， 锌粗精矿中 Zn品位逐渐降低， Zn回收率缓慢增加， 当捕收剂PAX 用量为 40 g/t 时， 锌粗精矿品位及回收率指标均较 好。综合考虑， 确定PAX用量为40 g/t。 2. 2. 4锌粗精矿再磨细度试验 为了使锌精矿进一步与脉石解离， 提高锌精矿品 位， 在锌粗选pH12， 硫酸铜用量100 g/t， PAX用量40 g/t的条件下， 进行了锌粗精矿再磨细度试验， 试验流 程见图7， 试验结果见表14。 由表14可知， 锌粗精矿不再磨， 其粗精矿中Zn品 位相对较低， 仅为38.50， 再磨细度为P8044 μm时， 201 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ 金属矿山2020年第5期总第527期 锌精矿中 Zn 品位和回收率最高， 分别为 47.43 和 65.72。因此， 确定锌粗精矿再磨细度为 P8044 μm。 2. 3闭路试验 根据条件试验结果， 进行全流程闭路试验， 试验 流程见图8， 试验结果见表15。 由表15可知， 经 “粗精矿再磨1粗3精1扫” 选铜 和 选 锌 流 程 ， 最 终 可 获 得 Cu 品 位 26.03、 含 Zn1.72、 Cu回收率84.02、 Zn损失率3.29的铜精 矿和Zn品位44.16、 含Cu2.84、 Zn回收率90.63、 Cu损失率9.80的锌精矿， 试验指标优异。 3结论 （1） 该难选高硫铜锌硫化矿Cu含量为1.30， Zn 含量为2.97， 矿石中主要铜矿物为黄铜矿， 嵌布粒 度较细， 主要集中在10～35 μm； 锌矿物为铁闪锌矿， 粒度集中在10～75 μm； 有害元素As主要以毒砂形式 存在， 少量存在于硫砷铜矿中； 其它硫化物主要是黄 铁矿； 脉石矿物主要包括方解石、 白云石、 菱铁矿、 石 英等。 （2） 采用优先选铜再选锌的工艺流程对高硫铜 锌硫化矿进行浮选分离， 可获得Cu品位26.03、 含 Zn1.72、 Cu回收率84.02、 Zn损失率3.29的铜精 矿和Zn品位44.16、 含Cu2.84、 Zn回收率90.63、 Cu损失率9.80的锌精矿， 浮选指标较为理想。 （3） 试验采用焦亚硫酸钠作为锌的高效抑制剂， 降低了难免离子对闪锌矿的活化； 对于部分共生关 系致密， 嵌布粒度极细铜锌矿物， 通过超细磨技术进 一步实现了铜锌单体解离， 并搭配合理的工艺流程 及药剂制度， 实现铜锌高效分离。 参 考 文 献 欧阳霞嫦．云南某低品位铜铅锌硫化矿选矿工艺研究 ［J］ ．湖南 有色金属， 2016， 32 （4） 16-20． Ouyang Xiachang．Study on beneficiation technology of a low grade copper lead zinc sulfide ore in Yunnan Province ［J］ ．Hunan Nonfer- rous Metal， 2016， 32 （4） 16-20． 郭玉武．提高吉林某铜锌硫化矿选矿指标的试验研究 ［J］ ．矿冶 工程， 2016 （4） 53-56． Guo Yuwu．Experimental study on improving the mineral processing index of a certain copper zinc sulfide ore in Jilin province ［J］ ．Min- ing and Metallurgy Engineering， 2016 （4） 53-56． 刘文华， 范先锋．阿舍勒多金属矿石铜锌分离研究 ［J］ ．有色金 属选矿部分， 1998 （5） 1-5． Liu Wenhua， Fan Xianfeng． Separation of copper and zinc from ashele polymetallic ore ［J］ ．Non-ferrous MetalsMineral Processing 202 ChaoXing ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ ［12］ Section， 1998 （5） 1-5． 高起鹏， 孟宪瑜， 秦贵杰 ．某铜锌硫多金属矿石选矿试验研究 ［J］ ．有色金属选矿部分， 2003 （5） 15-17． Gao Qipeng， Meng Xianyu， Qin Guijie．Experimental study on ore processing of a copper-zinc sulfur polymetallic ore ［J］ ．Non-ferrous MetalsMineral Processing Section， 2003 （5） 15-17． 张玲， 霍利平， 张建军， 等．新疆某铜锌矿石选矿试验 ［J］ ．现代 矿业， 2012 （9） 93-95． Zhang Ling， Huo Liping， Zhang Jianjun， at al．Ore dressing experi- ment of a certain copper and zinc ore in Xinjiang ［J］ ．Modern Min- ing， 2012 （9） 93-95． 普仓凤， 赵继春， 樊建云 ．某多金属硫化矿铜锌分离试验研究 ［J］ ．有色金属选矿部分， 2012 （1） 22-24． Pu Cangfeng， Zhao Jichun， Fan Jianyun．Experimental study on the separation of copper and zinc from a polymetallic sulfide ore［J］ ． Non-ferrous MetalsMineral Processing Section， 2012 （1） 22-24． 龚明光．泡沫浮选 ［M］ ．北京冶金工业出版社， 2007188-198． Gong Minguang．Froth Flotation ［M］ ．BeijingMetallurgical Industry Press， 2007188-198． 于雪．铜锌硫化矿难以分离的可能原因及解决途径 ［J］ ．国外 金属矿选矿， 2004 （9） 4-8． Yu Xue．Possible reasons and solutions for difficult separation of copper zinc sulfide ore［J］ ．Foreign Metal Ore Processing， 2004 （9） 4-8． 赖振宁， 郑永兴， 蓝卓越， 等．铜锌硫化矿分离工艺技术研究进 展 ［J］ ．金属矿山， 2017 （8） 27-31． Lai Zhenning， Zheng Yongxing， Lan Zhuoyue， at al．Research prog- ress of separation technology of copper zinc sulfide ore［J］ ．Metal Mine， 2017 （8） 27-31． 汪勇， 李国栋．西北某复杂金铜锌多金属矿石浮选试验研究 ［J］ ．有色金属选矿部分， 2014 （5） 25-28． Wang Yong， Li Guodong．Experimental study on flotation of a com- plex gold， copper and zinc polymetallic ore in northwest China ［J］ ． Non-ferrous MetalsMineral Processing Section， 2014 （5） 25-28． 洪家薇， 周强．云南某复杂多金属硫化矿选矿工艺研究 ［J］ ．有 色金属选矿部分， 2010 （2） 26-30． Hong Jiawei， Zhou Qiang． Study on beneficiation technology of a complex polymetallic sulfide ore in Yunnan province［J］ ．Non-fer- rous MetalsMineral Processing Section， 2010 （2） 26-30． 万宏民， 王重阳， 靳建平．含金高硫铜锌多金属硫化矿浮选分离 试验研究 ［J］ ．有色金属选矿部分， 2019 （3） 46-50． Wan Hongmin， Wang Chongyang， Jin Jianping．Experimental study on flotation separation of gold-bearing high-sulfur copper-zinc 2020年第5期加锴锴 非洲某难选高硫铜锌硫化矿选矿试验研究 203 ChaoXing ［13］ ［14］ ［15］ polymetallic sulfide ore ［J］ ．Non-ferrous MetalsMineral Processing Section， 2019 （3） 46-50． 张文翰， 李志春．某高硫铜锌多金属矿综合回收试验研究 ［J］ ．矿 冶工程， 2015， 35 （1） 64-67． Zhang Wenhan， Li Zhichun．Experimental study on comprehensive recovery of a high-sulfur copper-zinc polymetallic ore［J］ ．Mining and Metallurgy Engineering， 2015， 35 （1） 64-67． 郎召有， 李昕妍， 刘志成， 等．某高硫铅锌矿新型硫抑制剂的试 验研究 ［J］ ．云南冶金， 2019 （5） 34-40． Lang Zhaoyou， Li Xinyan， Liu Zhicheng， at al．Experimental study on a new sulfur inhibitor for a certain high-sulfur lead-zinc ore［J］ ． Yunnan Metallurgy， 2019 （5） 34-40． 黄有成， 赵礼兵， 代淑娟．黄铁矿浮选抑制剂研究现状 ［J］ ．有色 矿冶， 2011 （3） 30-35， 43． Huang Youcheng， Zhao Libing， Dai Shujuan．Research status of py- rite flotation inhibitors［J］ ．Nonferrous Mining and Metallurgy， 2011 （3） 30-35， 43． 金属矿山2020年第5期总第527期 204 ChaoXing