资源描述:
1 6 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 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 8 .0 6 .0 0 4 含复杂磁黄铁矿铜硫矿石选矿工艺 流程试验研究 谭欣1 一,王中明2 ,肖巧斌2 ,呼振峰2 1 .北京科技大学土木与资源工程学院,北京1 0 0 0 8 3 ; 2 .矿物加工科学与技术国家重点实验室北京矿冶科技集团有限公司,北京1 0 2 6 2 8 摘 要对某含复杂磁黄铁矿铜硫矿石进行了选矿工艺流程的试验研究。根据矿石性质,采用铜优先浮选一磁 选硫浮选和磁选一铜浮选一硫浮选两种原则工艺流程进行试验研究,通过铜优先浮选 中矿顺序返回 一磁选一硫 浮选、铜优先浮选 中矿再磨再选 一磁选一硫浮选和磁选一铜浮选一硫浮选三种试验方案的工艺流程和闭路试验指 标的对比分析,最终确定了铜优先浮选 中矿顺序返回 一磁选一硫浮选的工艺流程,闭路试验获得含铜2 4 .8 1 %、铜 回收率8 6 .3 1 %的铜精矿,含硫3 7 .8 3 %、含铁5 8 .2 1 %、磁硫品位 F e S 9 6 .0 4 %、硫回收率4 0 .6 0 %的磁黄铁硫精 矿,以及含硫4 6 .0 5 %、硫回收率4 7 .9 0 %的硫精矿,硫总回收率为8 8 .5 0 %。 关键词高硫铜矿石;磁黄铁矿;浮选;磁选;中矿再磨 中图分类号T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 6 - 0 0 1 6 - 0 7 M i n e r a lP r o c e s s i n gS t u d yo naC o m p l e xP y r r h o t i t eC o p p e r s u l f u rO r e 掰J 7 \,X i n 。一,W A N GZ h o n g m i n 9 2 ,X I A OQ i a o b i n 2 ,H UZ h e n f e n 9 2 1 .C i v i la n dR e s o u r c eE n g i n e e r i n gS c h o o l ,U n w e r s i t yo fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g yB e i i i n g ,B e 彬n g1 0 0 0 8 3 ,C h i n a ; 2 .S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ,B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ,B e i j i n g1 0 2 6 2 8 ,C h i n a A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ,m i n e r a lp r o c e s s i n gs t u d yw a sc a r r i e do u to nac o m p l e xp y r r h o t i t ec o p p e r s u l f u r o r e .A c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eo r ep r o p e r t y ,t h ec o m p a r i s o nt e s t sw e r ec o n d u c t e db ya d o p t i n gt h r e e t e c h n o l o g i c a lp r o c e s s e so ff l o t a t i o no fc o p p e r s e q u e n t i a lr e t u mo fc o p p e rm i d d l i n g s - - m a g n e t i cs e p a r a t i o n - - f l o t a t i o no fs u l f u r ,f o t a t i o no fc o p p e r r e g r i n d i n go fc o p p e rm i d d l i n g s - - m a g n e t i cs e p a r a t i o n - - f l o t a t i o no fs u l f u r , a n dm a g n e t i cs e p a r a t i o n - - f l o t a t i o no fc o p p e r - - - f l o t a t i o no fs u l f u r .F i n a l l yt h ef l o w s h e e to fp r e f e r e n t i a lf l o t a t i o no f c o p p e r s e q u e n t i Mr e t u m o f c o p p e rm i d d l i n g s - - m a g n e t i cs e p a r a t i o no fp y r r h o t i t e - - f l o t a t i o n o fs u l f u rw a s d e t e r m i n e d ,a n dt h er e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s tw e r eo b t a i n e d t h ec o p p e rc o n c e n t r a t ew i t hg r a d i n g2 4 .81 %C u a n dar e c o v e r yr a t eo f8 6 .3 1 %,t h ep y r r h o t i t ec o n c e n t r a t ew i t hg r a d i n g3 7 .8 3 %S ,5 8 .2 1 %F e ,9 6 .0 4 % F e S a n dSr e c o v e r yo f4 0 .6 0 %,t h es u l f u rc o n c e n t r a t ew i t hg r a d i n g4 6 .0 5 %Sa n dar e c o v e r yr a t eo f4 7 .9 0 %,a n d t h et o t a lSr e c o v e r yw a s8 8 .5 0 %. K e yw o r d s h i g h s u l f u rc o p p e ro r e ;p y r r h o t i t e ;f l o t a t i o n ;m a g n e t i cs e p a r a t i o n ;r e g r i n d i n go fm i d d l i n g s 广东某铜硫矿始建于1 9 5 8 年,是首批全国矿产 资源综合利用示范基地单位,是一座历史悠久资源 丰富的多金属矿山。矿山资源主要有铁、铜、硫、铅、 锌、钨、钼等,其中铁已接近枯竭,铜硫矿资源保有储 量90 0 0 多万t ,钼金属量2 6 .8 8 万t 。铜资源储量 达到中型矿床级别,硫、钨、钼资源储量达到大型矿 床级别。该矿属高中低温热液多金属矿床,主要有 用矿物为黄铜矿、黄铁矿、磁黄铁矿,少量闪锌矿、白 钨矿;脉石矿物主要有石英、绢云母、长石、辉石、石 榴石、绿帘石、绿泥石、滑石,少量方解石、黄钾铁矾 等。矿石中铜以原生硫化铜为主,铜矿物的嵌布粒 度较细而硫矿物的嵌布粒度较粗,且铜矿物与其它 基金项县“十二五”国家科技支撑计划项目 2 0 1 5 B A B l 4 8 0 3 收稿日期2 0 1 8 J 0 4 .1 6 修回日期2 0 1 8 .1 0 1 3 作者简介谭欣 1 9 6 8 一 ,男,湖南长沙人,博士研究生,教授级高工,主要从事复杂难处理矿石分离技术。 万方数据 2 0 1 8 年第6 期谭欣等含复杂磁黄铁矿铜硫矿石选矿工艺流程试验研究 1 7 矿物的赋存状态复杂;矿石中所含磁黄铁矿量波动 大,包含单斜和六方晶体,其可泽陛和磁性变化范围 较大,对铜的浮选干扰严重;此外,矿山雨季时间较 长,大量易泥化的脉石矿物使得原矿含泥量达 2 0 %。铜选厂始建于2 0 世纪7 0 年代,当时的处理 能力为2 5 0t /d ,后经改造扩建为20 0 0t /d ,现在一 直处于27 0 0t /d 超负荷运行中。目前选矿厂处理 原矿铜品位0 .5 0 %一0 .7 0 %,硫品位1 5 %~2 0 %, 选矿厂出厂铜精矿1 8 %,铜实际回收率7 0 %左 右,总硫回收率7 5 %左右。正准备建设一座设备 更加先进、大型化的70 0 0t /d 铜硫选矿厂,拟采用 “优先浮铜一磁选磁硫铁矿一浮硫”或“磁选磁硫 铁矿一浮铜一浮硫”。本文针对该高含复杂磁黄 铁矿铜硫矿石为试样进行详细的选矿工艺流程试 验研究,综合回收矿石中的铜、硫,为矿山开发利 用该类资源、实现资源效益的最大化提供科学 依据。 表l T a b l e1 1矿石性质 1 .1 矿石的矿物组成及相对含量 该铜硫矿的矿石组成较复杂,矿物种类较多。 矿石中可回收的有价元素主要为铜、硫,其次还有少 量钨。矿石中铜矿物主要为黄铜矿,其含量为 1 .2 9 %,其次为微量的铜蓝 0 .1 0 % 等;硫矿物主 要为磁黄铁矿,其含量为2 4 .0 9 %,其次为黄铁矿, 其含量为1 7 .3 4 %;钨矿物绝大部分为白钨 矿 0 .1 2 % ,其次为微量的黑钨矿;此外矿石中还 有少量的赤铁矿 0 .8 9 % 、闪锌矿 0 .3 6 % 以及微 量的方铅矿、辉铋矿等其它金属矿物。非金属矿物种 类也较多,主要有石英 1 2 .1 9 % 、正长石 8 .4 7 % 、 白云母 7 .9 4 % 、透闪石 7 .6 3 % 、方解石 6 .2 5 % 、绿泥石 5 .4 9 % ,其次有榍石 2 .7 1 % 、 钙铝榴石 2 .3 7 % 、钙铁榴石 1 .9 5 % 以及微量的辉 石等。原矿主要组分分析见表1 。 矿石多组分分析结果 M u l t i - - c o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eo r e /% 组分 C uS 里堡堡垫墅 生 皇竺垒 璺塑竺鲤坠翌兰竺 O .1 00 .0 1 80 .2 4 2 6 .4 50 .0 4 7 .3 l 2 9 .4 06 .8 0 6 .4 l4 .4 1 2 .4 3 0 .0 8 9 含量0 .5 l 1 9 .2 7 1 单位为g /t 。 1 .2 铜硫的物相分析 矿石中铜、硫元素的物相分析结果见表2 。铜 元素全部分布在铜矿物中,其中原生硫化铜中占 表2 T a b l e2 8 7 .6 0 %,次生硫化铜中占1 1 .8 1 %;硫元素主要分 布在硫化物中,其中非磁性硫化物中占6 2 .1 1 %,磁 性硫化物中占3 7 .5 2 %。 铜、硫的化学物相分析结果 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e r .s u l f u rp h a s e f % 1 .3 主要矿物产出特征 黄铜矿是矿石中重要的铜矿物和主要的回收对 象,其主要呈不规则状嵌布在脉石矿物中,其中少量 呈微细粒嵌布或包裹在脉石矿物中。其次,黄铜矿 与磁黄铁矿等硫化铁矿物的嵌布关系密切,多表现 为黄铜矿与磁黄铁矿以不规则边界共生嵌布在脉石 矿物中,部分黄铜矿被包裹在磁黄铁矿中。少量黄 铜矿与黄铁矿共生嵌布,边界不规则,偶见微粒黄铜 矿被包裹在黄铁矿中。另外,偶见微粒黄铜矿在闪 锌矿中呈不规则状嵌布或呈乳滴状分布。微粒黄铜 矿被包裹在磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿以及脉石矿物 中难以完全单体解离,对铜的回收率会造成一定的 影响。 磁黄铁矿是矿石中重要的含硫矿物和回收硫的 主要对象之一,大部分呈不规则状嵌布于脉石矿物 中。其次磁黄铁矿与黄铜矿共生嵌布在脉石矿物 中,边界不规则,有时磁黄铁矿包裹黄铜矿。少量磁 黄铁矿与黄铁矿共生嵌布在脉石矿物中。 黄铁矿也是矿石中重要的含硫矿物和回收硫 的主要对象之一,绝大部分呈它形- 半自形粒状嵌 布在脉石矿物中,其中部分黄铁矿中包裹脉石矿 物。其次黄铁矿与磁黄铁矿呈共边接触关系。少 万方数据 1 8 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 量黄铁矿与黄铜矿呈简单共边和包裹等接触关系 产出。 矿石中白钨矿主要以半自形一它形粒状嵌布在 脉石矿物中,其中部分白钨矿中包裹细粒脉石矿物 颗粒,少量白钨矿与磁黄铁矿等硫化物嵌布在一起。 白钨矿嵌布粒度主要分布在2 0 3 0 0 斗m 。 1 .4 重要矿物的解离特征 对不同磨矿细度下黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿以 及硫化铁矿物集合体 磁黄铁矿和黄铁矿 的单体解 离度进行了测定,结果表明,当磨矿细度在一7 4 岬 占6 0 %时,黄铜矿的解离度为5 6 .7 3 %,解离情况较 差;磁黄铁矿、黄铁矿以及硫化铁矿物集合体的解离 明显较高,分别为8 0 .9 4 %、7 9 .1 5 %、7 9 .6 6 %。当 磨矿细度提高到一7 4t L m 占6 5 %时,各矿物的单 体解离度均有明显的提升,其中黄铜矿的解离度 为6 1 .6 1 %,解离仍不充分,其中黄铜矿主要与脉 石连生,其次与磁黄铁矿连生,少量与闪锌矿、黄 铁矿连生;而磁黄铁矿、黄铁矿以及硫化铁矿物集 合体的解离度分别达到8 2 .6 8 %、8 2 .0 0 %以及 8 2 .6 9 %,解离较充分,其中磁黄铁矿主要与脉石 连生,少量与黄铜矿、黄铁矿连生;黄铁矿主要与 脉石连生,少量与磁黄铁矿、黄铜矿连生;硫化铁 矿物集合体主要与脉石连生,少量与黄铜矿连生。 当磨矿细度达到一7 4 仙m 占9 0 %时,黄铜矿的解离 度为8 2 .7 5 %,解离较充分,连生体主要与脉石连 生,其次为与磁黄铁矿连生,少量与闪锌矿、黄铁矿 连生;磁黄铁矿、黄铁矿以及硫化铁矿物集合体的解 离度分别高达9 3 .2 8 %、9 2 .0 2 %以及9 3 .1 1 %,解离 充分。 表3 T a b l e3 2 选矿工艺流程试验研究 矿石中铜以原生硫化铜为主,铜矿物的嵌布粒 度较细而硫矿物的嵌布粒度较粗,且铜矿物与其它 矿物的赋存状态复杂;矿石中所含磁黄铁矿量较大, 且其可浮性和磁性差异较大。针对该高含复杂磁黄 铁矿铜硫矿石,在前期研究1 的基础上,在原矿磨 矿细度为一7 4 “m 占6 5 %的条件下,采用磁选一铜 浮选一硫浮选、铜优先浮选一磁选一硫浮选心1 两种 选矿原则工艺流程进行试验研究。 2 .1 磁选一铜浮选硫浮选工艺流程 磁选一铜浮选一硫浮选工艺流程即先通过 磁滚筒磁选回收磁性硫化物得到磁黄铁硫精矿,再 对磁选尾矿依次进行铜、硫浮选,得到铜精矿和硫精 矿。通过详细的条件试验,确定了磁选 一次粗 选 、铜浮选 一次粗选、三次精选、三次扫选 和硫 浮选 一次粗选、三次精选、一次扫选 的工艺流程。 磁选作业采用磁滚筒一次粗选 逆流式,磁场强度 为0 .1 8T ;在铜粗选作业,采用石灰 25 0 0g /t ,p H 值1 2 .3 抑制黄铁矿、磁黄铁矿等硫化铁矿物、对铜 矿物具有较强的选择性捕收作用的组合捕收剂 T L 一1 B I | 3 0 6 r 1 1 L .1 为硫氮类,B I 妇0 6 以酯类为主, 均为北京矿冶科技集团有限公司研发的选铜捕收 剂 ;在硫粗选作业,采用活化剂B K 5 4 6 无机药剂, 与硫酸做活化剂相比,能提高硫回收率6 个百分点 活化含硫矿物、组合捕收剂丁基黄药 A T 6 0 8 A T 6 0 8 为含硫有机药剂,为北京矿冶科技集团有限公司研发 的选硫捕收剂 。磁选一铜浮选一硫浮选工艺的闭 路试验流程见图l ,闭路试验结果见表3 。 磁选一铜浮选一硫浮选工艺闭路试验结果 C l o s e d c i r c u i tt e s tr e s u l t so fp r o c e s so fm a g n e t i cs e p a r a t i o n C uf l o t a t i o n - Sf l o t a t i o n/% 2 磁黄铁硫精矿含铁5 5 .3 5 %。 2 .2 铜优先浮选磁选硫浮选工艺流程 铜优先浮选∞3 一磁选一硫浮选工艺流程 即先在较低碱度下采用选择性铜捕收剂抑硫浮铜, 得到铜精矿,然后对铜浮选尾矿通过磁滚筒磁选回 收磁性硫化物得到磁黄铁硫精矿,再对磁选尾矿活 化浮选含硫矿物,得到硫精矿。通过详细的条件试 验,确定了铜优先浮选 一次粗选、三次精选、三次 扫选 、磁选 一次粗选 和硫浮选 一次粗选、三次 万方数据 2 0 1 8 年第6 期 谭欣等含复杂磁黄铁矿铜硫矿石选矿工艺流程试验研究 1 9 原矿 硫精矿 图1磁选一铜浮选一硫浮选工艺闭路试验流程 F i g .1 C l o s e d c i r c u i tt e s tf l o w s h e e to ft h em a g n e t i cs e p a r a t i o n - C uf l o t a t i o n Sf l o t a t i o np r o c e s s 精选、一次扫选 的工艺流程。在铜优先浮选作业, 采用石灰调浆 25 0 0g /t ,p H 值1 0 .9 抑制磁黄铁 矿、黄铁矿等硫化铁矿物、对铜矿物具有较强的选择 性捕收作用的组合捕收剂T L .1 B K 3 0 6 ;磁选作业 采用磁滚筒一次粗选 逆流式,磁场强度为0 .3 0 T ;在硫浮选作业,采用B I L 5 4 6 活化含硫矿物、组合 捕收剂丁基黄药 A T 6 0 8 。对铜粗精矿的精选I 中 矿和铜扫选的中矿分别进行了产品检查,并对其中 的黄铜矿进行了解离度和粒度测量,发现铜精选I 中矿中的铜矿物绝大部分为黄铜矿,偶见铜蓝,其它 金属矿物主要为黄铁矿、磁黄铁矿,少量闪锌矿等, 其中黄铜矿主要以单体产出,占4 7 .3 7 %;另有部 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 分与脉石连生产出,且多为黄铜矿的贫连生体,占 3 1 .5 8 %,其次为黄铜矿的富连生体,占1 4 .8 3 %;少 量黄铜矿与磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿连生;黄铜矿 粒度集中在1 0 4 3 恤m 。铜扫选中矿中的铜矿物绝 大部分为黄铜矿,偶见铜蓝,其它金属矿物主要为 磁黄铁矿、黄铁矿,少量闪锌矿等,其中黄铜矿主 要与脉石矿物连生,且多为黄铜矿的贫连生体,占 5 6 .9 2 %,其次为黄铜矿的富连生体,占1 0 .5 2 %; 其次与磁黄铁矿连生,占1 7 .7 4 %;另有部分呈单 原矿 体产出,占1 3 .0 6 %;少量黄铜矿与黄铁矿、闪锌矿 连生;黄铜矿粒度集中在1 0 7 4 斗m 。因此,在优 化工艺条件试验的基础上并结合铜浮选中间产品 的检查结果,分别进行了铜优先浮选 中矿顺序返 回 一磁选一硫浮选 简称铜中矿顺序返回工艺 和铜优先浮选 中矿再磨再选 一磁选一硫浮选 简称铜中矿再磨工艺 的两种方案的闭路试验。 2 .2 .1铜中矿顺序返回工艺流程 工艺流程见图2 ,试验结果见表4 。 图2 铜中矿顺序返回方案闭路试验流程 F i g .2 C l o s e d c i r c u i tt e s tf l o w s h e e to fp r o c e s so fs e q u e n t i a lr e t u r no fc o p p e rm i d d l i n g s 万方数据 2 0 1 8 年第6 期谭欣等含复杂磁黄铁矿铜硫矿石选矿工艺流程试验研究 2 1 3 磁黄铁硫精矿含铁5 8 .2 1 %。 2 .2 .2 铜中矿再磨工艺流程同 ,试验结果见表5 。 工艺流程见图3 磁选和硫浮选部分与图2 相 表5 T a b l e5 图3 铜中矿再磨方案闭路试验流程 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 fp r o c e s so fr e g r i n d i n go fc o p p e rm i d d l i n g s 铜中矿再磨方案闭路试验结果 C l o s e d c i r c u i tt e s tr e s u l t so fp r o c e s so fr e g r i n d i n go fc o p p e rm i d d l i n g s,% 4 磁黄铁硫精矿含铁5 7 .9 7 %。 2 .3 不同工艺流程试验结果对比分析 三种工艺流程和试验指标对比表明 1 铜优先浮选 中矿顺序返回 一磁选一硫浮 选工艺、铜优先浮选 中矿再磨再选 一磁选一硫浮 选工艺和磁选一铜浮选一硫浮选工艺都获得了合格 可销售的铜精矿和硫精矿产品,其中铜优先浮选 万方数据 2 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第6 期 中矿顺序返回 一磁选一硫浮选工艺的铜回收率、 硫总回收率分别比磁选一铜浮选一硫浮选工艺的高 4 .1 6 %、3 .4 9 %。磁选一铜浮选一硫浮选工艺的铜 品位比铜优先浮选 中矿顺序返回 一磁选一硫浮 选工艺的高1 .0 9 %。铜优先浮选 中矿再磨再选 一磁选一硫浮选工艺的铜品位、铜回收率、硫精矿品 位比铜优先浮选 中矿顺序返回 一磁选一硫浮选 工艺的分别高3 .5 7 %、1 .0 2 %、3 .0 1 %,而硫总回收 率略优。 2 每处理lt 原矿,铜优先浮选 中矿顺序返回 一 磁选一硫浮选工艺的选矿药剂成本为1 6 .9 7 7Y r _ /t , 铜优先浮选 中矿再磨再选 一磁选一硫浮选工艺 的选矿药剂成本为1 7 .3 7 7 元/t ,磁选一铜浮选一 硫浮选工艺的为1 8 .9 7 7 元/t ,铜优先浮选 中矿顺 序返回 一磁选一硫浮选工艺的药剂成本比铜优 先浮选 中矿再磨再选 一磁选一硫浮选工艺的低 0 .4 0 影吨,比磁选一铜浮选一硫浮选工艺的低 2 .0 0 Y r /t 。 3 铜优先浮选 中矿顺序返回 一磁选一硫浮 选工艺流程方案具有流程结构简单,前期投资较低, 铜、硫选矿指标较高,而选矿药剂成本较低的优点。 3结论 1 该矿石是高含复杂磁黄铁矿的高硫硫化铜 矿石。矿石中要回收的有价元素主要为铜、硫,其次 为少量伴生钨。矿石中铜矿物主要为黄铜矿,其次 为微量的铜蓝等;硫矿物主要为磁黄铁矿,其次为黄 铁矿。钨矿物绝大部分为白钨矿,其次为微量的黑 钨矿。此外矿石中还有少量的赤铁矿、闪锌矿以及 微量的方铅矿、辉铋矿等其它金属矿物。非金属矿 物主要有石英、正长石、白云母、透闪石、方解石、绿 泥石,其次为榍石、钙铝榴石、钙铁榴石以及微量的 辉石等。 2 试验研究了磁选一铜浮选一硫浮选、铜优先 浮选 中矿顺序返回 一磁选一硫浮选和铜优先浮 选 中矿再磨再选 一磁选一硫浮选三种工艺处理 该铜硫矿石,均取得了较好的选别指标。根据以上 三种工艺流程的工艺、流程、药剂成本和闭路试验指 标的对比分析,并根据目前现场生产条件,推荐采用 铜优先浮选 中矿顺序返回 一磁一硫浮选工艺处 理该高含复杂磁黄铁矿铜硫矿石。 3 采用铜优先浮选一磁选一硫浮选工艺,在较 低碱度下采用铜选择性捕收剂组合 1 1 L .1 B K - 3 0 6 优先选铜;利用磁黄铁矿的磁性差异,采用磁选回收 大部分磁性磁黄铁矿,再以高效硫活化剂B K 5 4 6 和 组合捕收剂 丁基黄药 A T 6 0 8 强化浮选回收硫化 矿物,实现了矿石中铜、硫的有效回收。 参考文献 [ 1 ] 谭欣,王中明,肖巧斌,等.高含磁黄铁矿铜硫矿石选 矿试验研究[ J ] .有色金属工程,2 0 1 9 待发表 . 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