伏牛山高硫铜锌矿选矿工艺研究.pdf

2 0 1 5 年第3 期有色金属 选矿部分 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 3 ．0 0 3 伏牛山高硫铜锌矿选矿工艺研究 赵红芬1 ，彭时忠1 ，王周和1 ，张德兴2 1 ．铜陵有色金属集团控股有限公司，安徽铜陵2 4 4 0 0 0 ；2 ．南京伏牛山铜业公司，南京2 1 0 0 0 0 摘要对伏牛山高硫铜锌矿石进行工艺矿物学和选矿工艺研究，研究表明，采用优先选铜一锌硫混合浮选再分离及铜 锌硫依次优先浮选工艺可较好地回收矿石中的铜锌硫，优先选铜一锌硫混合浮选再分离流程得到含铜2 7 ．1 7 ％、铜回收率 8 6 ．2 7 ％的铜精矿，含锌5 0 ．5 3 ％、锌回收率8 8 ．1 l ％的锌精矿，含硫4 2 ．3 4 ％、硫回收率7 8 ．2 3 ％的硫精矿。选矿厂按此流程改 造后，可产出含锌4 2 ．1 9 ％、锌回收率5 9 ．3 0 ％的锌精矿。 关键词高硫铜锌矿石；锌组合抑制剂；铜锌硫全混浮；优先选铜；锌硫混合浮选 中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 5 2 ．3 ；T D 9 2 3 ．7文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 5 0 3 - 0 0 0 9 - 0 6 M i n e r a lP r o c e s s i n gR e s e a r c ho nH i g hS u l f u rC o p p e r - z i n cO r eo fF u n i u s h a n Z H A OH o n f f e n 7 ，P E N GS h i z h o n 9 7 ，W A N GZ l w u h e 7 ，Z H A N GD e x i n 9 2 J ．T o n g l i n gN o n f e r r o u sM e t a l sG r o u pH o l d i n gC o ．，L t d ．，T o n g l i n gA n h u i2 4 4 0 0 0 ， C h i n a ；2 ．F u n i u s h a nC o p p e rC o m p a n y ，N a n j i n g2 1 0 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t P r o c e s sm i n e r a l o g ya n db e n e f i c i a t i o np r o c e s sr e s e a r c ho nF u n i u s h a nh i g h s u l p h u rC u Z no r ew a s c a r r i e do u t 。t h er e s u l ts h o w e dt h a tf l o w s h e e t so fs e l e c t i v ec o p p e rf l o t a t i o nt h e nZ n Sb u l kf l o t a t i o ns e p a r a t i o na n dC u ． Z n Sp r e f e r e n t i a lf l o t a t i o np r o c e s sc o u l dr e c o v e r yC u Z n S ．C l o s e d c i r c u i tt e s to fs e l e c t i v ec o p p e rf l o t a t i o nt h e nZ n S b u l kf l o t a t i o np r o c e s sr e s u l t ss h o w e dt h a tc o n c e n t r a t e sg r a d i n g2 7 ．1 7 ％C u ．5 0 ．5 3 ％Z na n d4 2 ．3 4 ％Sw e r e o b t a i n e d ，a tr e c o v e r i e so f8 6 ．2 7 ％C u 。8 8 ．1 1 ％Z na n d7 8 ．2 3 ％S ．A c c o r d i n gt ot h ep r o c e s so fc o n c e n t r a t o ra f t e r m o d i f i c a t i o n ，z i n cc o n c e n t r a t eg r a d i n g4 2 ．1 9 ％z i n ca tr e c o v e r yo f5 9 ．3 0 ％c a nb eo u t p u t ． K e yw o r d s h i g h - s u l p h u rC u - Z no r e ；c o m b i n a t i o nd e p r e s s a n to fz i n c ；C u Z n St o t a lb u l kf l o t a t i o n ；s e l e c t i v e c o p p e rf l o t a t i o n Z n ．Sb u l kf l o t a t i o n 伏牛山铜业公司为铜陵有色金属集团公司控股 子公司，该公司所处理的矿石为高硫铜锌矿石，设计 选矿处理能力10 0 0t ／d ，设计选矿工艺流程为铜锌 硫全混合浮选铜与锌硫分离锌硫分离，选矿产 品为铜精矿、锌精矿和硫精矿。选矿厂于2 0 11 年5 月投产。采用全混合浮选工艺试生产期间，存在部 分锌在全混合浮选时难以上浮，所上浮的锌在铜锌 分离时难以抑制，致使铜精矿含锌较高并无法产出 锌精矿，造成锌资源的流失并影响铜精矿的产品质 量。研究表明，采用优先选铜一锌硫混合浮选再分 离及铜锌硫依次优先浮选工艺可较好地回收矿石中 的铜锌硫。优先选铜一锌硫混合浮选再分离流程得 到含铜2 7 ．1 7 ％、铜回收率8 6 ．2 7 ％的铜精矿，含锌 5 0 ．5 3 ％、锌回收率8 8 ．1 1 ％的锌精矿，含硫4 2 ．3 4 ％、 收稿日期2 0 1 4 - 0 2 - 2 3修回日期2 0 1 5 m 3 - 1 9 作者简介赵红芬 1 9 6 4 一 ，女，山东广饶人，高级工程师。 硫回收率7 8 ．2 3 ％的硫精矿。2 0 1 3 年选矿厂按优先 选铜一锌硫混合浮选再分离工艺改造后，生产中可 产出含锌4 2 ．1 9 ％、选锌回收率5 9 ．3 0 ％的锌精矿。 1 矿石性质 1 ．1 矿石物质组成及嵌布特征 该矿石中主要金属矿物为黄铁矿、闪锌矿、磁铁 矿、黄铜矿、磁黄铁矿和镜铁矿。铜矿物有时可见铜 蓝、辉铜矿、黝铜矿、斑铜矿等，矿石中的脉石矿物主 要为钙铁榴石，其次为石英、方解石等。 矿石中的闪锌矿以铁闪锌矿为主，主要以不规 则粒状的形式产出，与黄铜矿和磁黄铁矿的共生关 系密切，常见闪锌矿和二者连生、互相包含，在闪锌 矿内部常有以固溶体分离结构嵌布粒度粗细不等的 万方数据 1 0 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第3 期 黄铜矿。黄铜矿主要以不规则粒状分布在脉石矿物 中。黄铜矿与闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿的共生关系 密切，常呈不规则粒状、脉状分布在闪锌矿、黄铁矿、 磁黄铁矿的裂隙或晶间，部分以固溶体分离结构的 形式嵌布在闪锌矿中，这部分黄铜矿在磨矿过程中 表1 T a b l e1 不易与闪锌矿解离。黄铁矿主要呈不规则状嵌布于 脉石矿物中，部分呈自形、半自形晶结构。 1 ．2 矿石主要元素及铜锌硫物相分析 原矿多元素分析结果见表1 ，铜锌硫物相分析结 果分别见表2 ～4 。 原矿多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n o f - m i n eo r e ／％ 1 单位为g ／t ，下同。 T 表a b 2 l e2 A n a l y s i s 铜r 物e s u 相l t s 分。析fc 结o p 果p e rp h a s e ／％ 2 铜锌硫选矿工艺研究 ／％ 一⋯⋯～⋯ 一⋯。 含量0 ．4 8 4 0 ．0 3 40 ．0 0 40 ．0 1 10 ．5 3 3 占有率 9 0 ．8 16 ．3 80 ．7 5 2 ．0 6 1 0 0 ．0 表4硫物相分析结果 T a b l e4 A n a l y s i sr e s u l t so fs u l p h u rp h a s e ，％ 相别单体硫磁性硫化物中硫其它硫化物中硫硫酸盐中硫总硫 零 褂 擎 回 石灰用量／俅g ．t 。1 图1捕收剂为丁基黄药时石灰用量试验结果 F i g ．1 T e s tr e s u l t so fl i m ed o s a g ew i t hb u t y l x a n t h a t ea sc o l l e c t o r 2 ．1 矿石中各矿物可浮性研究 对于多金属难选硫化矿石，选别工艺流程为最 重要的研究内容，主要是利用各种矿物的可浮性差 异，在不同的条件下选别和分离，达到产出各种选矿 产品的目的。因此，在磨矿细度为一7 4 斗m 含量 7 1 ．3 ％时，在强捕收剂丁基黄药和选择性捕收剂 B K - 3 0 1 分别作捕收剂时，进行不同矿浆p H 时各矿 物可浮性试验，试验结果分别见图1 和图2 。 冰 瓣 擎 回 石灰用量／ g t ‘1 图2 捕收剂为B K - 3 0 l 时石灰用量试验结果 F i g ．2 T e s tr e s u l t so fl i m ed o s a g ew i t h B K - 3 0 1a sc o l l e c t o r 试验表明，黄铜矿在石灰用量0 ～4 ．0k g ／t 矿 浆p H8 ～1 2 ．1 时采用不同捕收剂时可浮性均好。 闪锌矿在不加石灰时 矿浆p H8 约4 0 ％的上浮，大 部分锌矿物无法回收；石灰用量为5 0 0g ／t 矿浆p H 9 ．1 时，锌可浮性最差，粗精矿中锌回收率仅为 3 3 ．3 9 ％；石灰用量大于5 0 0g ／t ，随着石灰用量的提 高、锌可浮性逐步提高、锌回收率也提高，石灰用量 万方数据 2 0 1 5 年第3 期赵红芬等伏牛山高硫铜锌矿选矿工艺研究 1 1 4 ．0k g ／t 矿浆p H1 2 ．1 时锌回收率为5 2 ．5 8 ％，但 仅采用丁基黄药浮选，锌仍难以较好地回收。硫铁 矿物 包括黄铁矿和磁黄铁矿 随着矿浆p H 的提高 可浮性较差、硫回收率下降，石灰用量4 ．0k g ／t 时硫 铁矿物完全被抑制。B K - 3 0 1 对铜、锌矿物的选择性 较好，对硫铁矿的捕收性较弱，采用B K - 3 0 1 作捕收 剂，不加石灰时硫铁矿上浮量也较小。 采用该选矿厂目前采用的全混合浮选工艺选别 该矿石，混合粗精矿铜、锌、硫回收率分别为 9 6 ．1 9 ％、4 0 ．3 4 ％和8 5 ．0 2 ％ 见图1 石灰用量为0 时 ，大部分锌矿物无法回收。 石灰用量试验结果表明，矿浆p H 对铜矿物浮选 影响不大，在石灰用量0 4 ．0k g ／t 矿浆p H8 ～ 1 2 ．1 时铜矿物的可浮性均较好；锌矿物的可浮性在 石灰用量5 0 0g ／t 矿浆p H 9 ～1 0 时较差，随着矿浆 p H 的提高，可浮性逐步提高，在石灰用量4 ．0k g ／t 矿 浆p H1 2 ．1 时，锌回收率为5 2 ．5 8 ％，仍有一半难以上 浮；硫矿物的可浮性随着p H 的提高，硫回收率下降， 特别是p H1 2 ．1 时，硫大部分受抑制。 2 ．2 选矿工艺原则流程选择 高硫铜锌矿石属难选矿石，矿石选别的难易程 度主要取决于铜锌分离的难易【l - 2 ] 。影响铜锌分离 的因素主要有铜锌硫等有用矿物互相致密共生，硫 化矿物间可浮性的交错重叠，闪锌矿易被铜离子活 化使铜锌分离困难，矿石氧化造成铜可浮性变差，产 生铜离子，活化闪锌矿，矿石中含有大量硫铁矿物， 特别是磁黄铁矿，使矿浆中的“难免离子”增多，造成 锌硫矿物难以抑制和分离。由以上因素造成选别及 分离工艺的复杂化”“J 。 对该矿石通常浮选工艺流程有优先浮选、优先 浮选一混合浮选、部分混合浮选和等可浮流程。由 该矿石的可浮性试验研究得知该矿石中的铜矿物可 浮性较好，采用选择性捕收剂对硫矿物的捕收力较 弱，锌矿物在矿浆p H9 ．1 时可浮性较差。根据各矿 物的可泽陛差异，以弱碱性矿浆时优先选铜较合理， 其关键点在于对锌矿物的抑制，优先选铜尾矿采用 锌硫混合浮选再分离工艺的关键为对锌矿物的活化 及锌硫分离时对硫的有效抑制，铜尾矿优先选锌的 关键在于对硫的抑制。 2 ．3 优先选铜锌抑制剂研究 采用优先选铜工艺流程，分别进行了碳酸钠、亚 硫酸钠、硫代硫酸钠、硫化钠及硫酸锌等多种抑制剂 及其组合用量试验，以亚硫酸钠与硫酸锌协同抑制 效果较明显。其用量试验结果见表5 。随着用量的 增加，铜粗精矿锌回收率下降，组合抑制剂总用量以 1 ．0 ～1 ．5k g ／t 为宜，二者的比例以1 1 为好。 表5优先浮选抑制剂用量试验结果 T a b l e5T e s tr e s u l t so fd e p r e s s a n td o s a g ei ns e l e c t i v e f l o t a t i o n／％ 铜精选抑制剂用量、再磨与否及再磨细度等研 究 见表6 表明，再磨有利于铜锌分离，随着再磨细 度的提高，铜粗精矿含铜提高、含锌降低，抑制剂总 用量以2 0 0g ／t 为宜，抑制剂较大时对铜也有一定抑 制作用。 表6铜精选条件试验结果 2 ．4 锌硫混合浮选再分离工艺研究 研究表明，优先选铜尾矿采用硫酸铜活化、丁基 黄药作捕收剂，锌硫混合精矿含锌6 ．5 0 ％、含硫 4 0 ．2 9 ％，锌、硫作业回收率分别为9 5 ．8 l ％和 9 2 ．0 9 ％，效果较好。采用石灰调整矿浆p H 抑硫进 行锌硫分离 试验结果见表7 ，随着石灰用量的增 加，锌粗精矿含锌及硫精矿回收率均提高，锌硫分离 效果较好；锌粗精矿含锌2 9 ．2 8 ％、锌作业回收率 9 8 ％，硫精矿含硫4 2 ．8 6 ％、硫作业回收率8 2 ％。 表7锌硫分离抑制剂用量试验结果 T a b l e7R e s u l t so fd e p r e s s a n td o s a g et e s ti nt h e s e p a r a t i o no fZ na n dS ／％ 9 5 l 8 5 0 4 8 9 9 5 9 8 1 2 8 8 9 7 5 4 3 3 3舛弘舛舛鳃％ 8 3 3 O 9 8 9 9 9 9 8 8卵孔舛拍钳酯 9 8 7 7 7 7 7 l 2 5 0 2 9 8 6 7 l 22加幻∞弘扔 4 8 7 7 O O 9 2 9 ●2 6 O 3 7 5 8 8 7 5 4 4 4 4 粗精矿 ∞ ∞∞ 1 2 3 ∞ ∞∞ l 2 3 O 8 7 3 7 7 3 8 2 5 2 2 5 7 9 9 9 9 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第3 期 2 ．5 铜尾矿选锌再选硫工艺研究 优先选铜尾矿采用石灰调整矿浆p H 抑硫、硫酸 铜活化锌矿物，试验结果见表8 。选锌石灰用量大于 3 ．0k g ／t 、矿浆p H 大于1 2 ．2 、硫酸铜1 0 0s ／t 、丁基黄 药6 0g ／t 时，可较好地抑硫浮锌，含锌2 9 ．3 2 ％、锌作 业回收率9 6 ％。锌粗精矿采用两次精选可得到含锌 5 0 ％的锌精矿。锌尾矿采用硫酸或硫酸亚铁调整矿 浆p H 至1 1 ．9 ～1 2 ．0 时、硫酸铜5 0g ／t 、丁基黄药 1 0 0g ／t 可较好地选硫，硫精矿含硫4 3 ％、硫作业回 收率9 5 ％。 2 ．6 闭路试验结果及分析 采用一次粗选、两次扫选、三次精选 粗精矿再 磨 优先选铜、锌硫混浮再分离、锌两次精选 见图 3 和铜锌硫依次浮选的全优选工艺流程 见图4 进 行闭路试验，试验结果见表9 。研究表明，伏牛山铜 业公司所处理的高硫铜锌矿石不适宜采用全混合浮 选工艺流程，采用以上两流程均可产出合格的铜、 锌、硫精矿。铜锌硫依次浮选的全优先工艺流程选 矿指标略优于优先选铜再锌硫混浮流程。 表8 优先选锌p H 条件试验结果 T a b l e8T e s tr e s u l t so fp Hi nc o l l e c t i v ef l o t a t i o no f z i n c／％ 一／磁 k g ．臆t - I 兰幺竺 芏Z n 兰S 兰Z n S 锌粗精矿9 ．5 89 ．0 03 8 ．1 85 4 ．9 2 锌，苫矿9 0 ．4 20 ．7 8 27 ．5 7 4 5 ．0 8 原矿 1 0 0 ．01 ．5 71 0 ．5 81 0 0 ．0 锌粗精矿4 ．9 42 8 ．6 9 2 3 ．8 4 9 0 ．2 7 锌尾矿9 5 ．0 60 ．1 6 29 ．4 5 9 ．7 3 原矿1 0 0 ．0I ．5 71 0 ．1 61 0 0 ．0 锌粗精矿5 ．0 42 9 ．3 22 3 ．7 69 5 ．9 6 锌尾矿9 4 ．9 60 ．0 6 79 ．3 9 4 ．0 4 原矿 1 0 0 ．01 ．5 41 0 ．“ 1 0 0 ．0 锌精矿 图3 优先选铜再锌硫混浮工艺闭路试验流程 F i g ．3 C l o s e d 。c i r c u i tt e s tf l o w s h e e to fs e l e c t i v ef l o t a t i o no fc o p p e rf o l l o w e db yZ n Sb u l kf l o t a t i o na n dZ n - Ss e p a r a t i o n 卯∞∞驺甜∞斟M加强荟娥魄坝忆腿僦 0 2 4 O 2 0 2 O 2 ．I ●l ●l 2 H 3 H 4 H p p p 万方数据 2 0 1 5 年第3 期赵红芬等伏牛山高硫铜锌矿选矿工艺研究 1 3 原矿 硫精矿尾矿 2 0 0 ’ 图4 全优先工艺闭路试验流程 F i g ．4 C l o s e d c i r c u i tt e s tf l o w s h e e to fC u - Z n - Sp r e f e r e n t i a lf l o t a t i o np r o c e s s 表9 闭路试验结果 ，。 3 工艺流程改造及生产指标T a b l e9R e s u i t so fc l o s e d ．c i r c u i tt e s t／％ ’ 一”⋯””、’一一7 ⋯1 。 根据现场实际浮选设备设置情况，生产的全混 合浮选工艺流程，改造为优先选铜一锌硫混合浮选 再分离工艺易于实施，将原混合浮选粗选和扫选改 为优先选铜粗选和扫选，混合浮选扫选二改为锌硫 混合浮选粗选流程 浮选时间未达到试验要求 ，于 2 0 1 3 年4 月实施选矿工艺流程改造，2 0 1 3 年5 7 月进行优先选铜再锌硫混合浮选流程调试，2 0 13 年 8 1 0 月产出锌精矿12 9 0t ，锌精矿含锌品位 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第3 期 4 2 ．1 9 ％、锌回收率5 9 ．3 ％，增加产值4 0 8 万元，由此 每年可增加产值16 0 0 多万元。有效地回收矿石中 的锌资源，为进一步提高矿产资源的利用率，后期将 选别流程改造为铜锌硫全优先浮选工艺。 4结论 1 该矿石中主要金属矿物为黄铁矿、闪锌矿、磁 铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿和镜铁矿，矿石中的脉石矿 物主要为钙铁榴石，其次为石英、方解石等，闪锌矿 主要为铁闪锌矿。 2 采用优先选铜一锌硫混合浮选再分离和铜锌 硫依次优先浮选工艺流程均可较好地回收矿石中的 铜、锌、硫矿物，产出合格的铜精矿、锌精矿、硫精矿。 优先选铜一锌硫混合浮选再分离流程得到含铜 2 7 ．1 7 ％、铜回收率8 6 ．2 7 ％的铜精矿，含锌5 0 ．5 3 ％、 锌回收率8 8 ．1 1 ％的锌精矿，含硫4 2 ．3 4 ％、硫回收 率7 8 ．2 3 ％的硫精矿，铜锌硫依次优先浮选得到含铜 2 8 ．0 1 ％、铜回收率8 6 ．3 9 ％的铜精矿，含锌5 1 ．8 3 ％、 锌回收率9 0 ．3 8 ％的锌精矿，含硫4 3 ．3 5 ％、硫回收 率7 8 ．9 5 ％的硫精矿。 3 根据选矿厂设施，将全混合浮选工艺改造为 优先选铜一锌硫混合浮选再分离工艺，可产出含锌 4 2 ．1 9 ％、锌回收率5 9 ．3 0 ％的锌精矿，每年可增加产 值16 0 0 多万元。 参考文献 [ 1 ] 胡熙庚．有色金属硫化矿选矿[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 8 7 2 3 0 - 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