异步-快速-强化浮选工艺提高硫化铜矿石选矿指标.pdf

2 0 1 9 年第2 期有色金属 选矿部分 5 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 9 ．0 2 ．0 0 2 异步一快速一强化浮选工艺提高硫化铜矿石选矿指标 王金庆 1 ．黑龙江多宝山铜业股份有限公司，黑龙江黑河1 6 1 4 1 6 ； 2 ．紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭3 6 4 2 0 0 摘要基于铜硫矿物分选过程的可浮性差异、浮选速度规律及铜硫矿物嵌布粒度特性，提出了异步一快速一强化浮选分 选铜硫的新方法。根据硫化铜矿石的工艺矿物学性质，采用异步粗选、易浮矿物快速浮选难浮 连生体 矿物选择性再磨后 强化精选”的选别流程。以石灰调控矿浆p H 值至低碱介质，Z2 0 0 为快速浮选铜捕收剂获得含铜2 0 ．8 s ％、含银9 4 ．5 6g ／t 、铜 回收率6 1 ．6 9 ％、银回收率4 5 ．9 3 ％的铜精矿1 ，戊基黄药 酯一1 0 5 为组合捕收剂浮出难浮铜及铜硫连生体矿物并选择性再磨 后强化精选获得含铜2 0 ．3 7 ％、含银1 3 0 ．2 5g ／t 、、铜回收率3 2 ．8 8 ％、银回收率3 4 ．5 1 ％的铜精矿2 。累计铜精矿铜品位 2 0 ．6 8 ％、银品位1 0 7 ．1 6g ／t 、铜回收率9 4 ．5 7 ％、银回收率8 0 ．4 4 ％。相比原工艺条件下的选别指标．铜、银回收率分别提高 3 ．5 6 和8 ．7 4 个百分点，新工艺显著改善了浮选过程的稳定性．提高了铜硫分选效率，降低了选矿能耗及成本，属于高效节能 的硫化铜矿选矿技术。 关键词硫化铜矿石；异步浮选；浮选速度；选矿指标 中图分类号T D 9 2 3文献标志码A文章编号16 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 2 0 0 0 50 6 I m p r o v i n gC o p p e rS u l f i d eO r eB e n e f i c i a t i o nI n d e xw i t h A s y n c h r O n O u s s p e e d y s t r e n g t h e nF l o t a t i o nP r o c e s s W A N G J i n q i n g 1 ’ 1 ．H e i l o n g ji a n gD u o b a o s h a nC o p p e rC o ．，L t d ．，H e i h eH e i l o n g ji a n g16 1416 ，C h i n a ； 2 ．Z i j i nM i n i n gG r o u pC o ．，L t d ．，S h a n g h a n gF u j i a n3 6 4 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t B a s e do nt h ed i f f e r e n c e si nf l o t a b i l i t y ，f l o t a t i o ns p e e di nt h es e p a r a t i o np r o c e s so fc o p p e r s u l f u rm i n e r a l s ，a n dt h ep a r t i c l es i z ec h a r a c t e r i s t i c so f c o p p e r s u l f u r m i n e r a l ，an e wm e t h o df o rt h e s e p a r a t i o no fc o p p e ra n ds u l f u rb ya s y n c h r o n o u ss p e e ds t r e n g t h e nf l o t a t i o nw a sp r o p o s e d ．A c c o r d i n gt ot h e p r o c e s sm i n e r a l o g yo ft h ec o p p e rs u l p h i d eo r e ，t h eb e n e f i c i a t i o np r o c e s so fa s y n c h r o n o u sr o u g h i n g ，r a p i d f l o t a t i o no fe a s y f l o a t i n gm i n e r a l s ，s e l e c t i v er e g r i n d i n ga n ds t r e n g t h e n s e l e c t i n go fr e f r a c t o r ya g g r e g a t e m i n e r a li sa d o p t e d ．T h ec o n c e n t r a t e1w i t hc o p p e rg r a t eo f2 0 ．8 5 ％，s i l v e rg r a d eo f9 4 ．5 6 g ／t ，c o p p e r r e c o v e r yr a t e6 1 ．6 9 ％，s i l v e rr e c o v e r yr a t e4 5 ．9 3 ％i so b t a i n e db yl i m ea d j u s t i n gt h ep Ho ft h es l u r r yt o l o w a l k a l im e d i u m ，a n dZ 一2 0 0a sc o p p e rc o l l e c t o ri nf a s tf l o t a t i o n ．T h ec o n c e n t r a t e2w i t hc o p p e rg r a d eo f 2 0 ．3 7 ％，s i l v e rg r a d eo f13 0 ．2 5g ／t ，c o p p e rr e c o v e r yr a t e3 2 ．8 8 ％，s i l v e rr e c o v e r yr a t e3 4 ．51 ％i so b t a i n e d b yA m y lx a n t h a t ea n dE s t e r 。1 0 5 a s ac o m b i n a t i o no fc o l l e c t o r st h a tf l o a t sr e f r a c t o r yc o p p e ra n dc o p p e r 。 s u l p h u ra g g r e g a t em i n e r a l sa n ds t r e n g t h e nt h ec l e a n i n gt h r o u g hs e l e c t i v e l yr e g r i n d i n g ．A c c u m u l a t e dc o p p e r c o n c e n t r a t ew i t hc o p p e rg r a d eo f2 0 ．6 8 ％，s i l v e rg r a d eo f1 0 7 ．1 6g ／t ，c o p p e rr e c o v e r yr a t e9 4 ．5 7 ％，s i l v e r r e c o v e r yr a t e8 0 ．4 4 ％i so b t a i n e d ．C o m p a r e dt ot h eb e n e f i c i a t i o ni n d e xu n d e rt h eo r i g i n a lp r o c e s sc o n d i t i o n s ， t h er e c o v e r yr a t e so fc o p p e ra n ds i l v e rh a v ei n c r e a s e db y3 ．5 6a n d8 ．7 4p e r c e n t a g ep o i n t sr e s p e c t i v e l y ．T h e n e wp r o c e s sh a ss i g n i f i c a n t l yi m p r o v e dt h es t a b i l i t yo ft h ef l o t a t i o np r o c e s sa n dt h es e p a r a t i o ne f f i c i e n c yo f c o p p e ra n ds u l f u r ，r e d u c e dt h ee n e r g yc o n s u m p t i o na n dc o s to fb e n e f i c i a t i o n ，a n di sah i g h e f f i c i e n c ya n d e n e r g y s a v i n gs u l f i d ec o p p e ro r eb e n e f i c i a t i o nt e c h n o l o g y ． K e yw o r d s c o p p e rs u l p h i d eo r e ；a s y n c h r o n o u sf l o t a t i o n ；f l o t a t i o nr a t e ；b e n e f i c i a t i o ni n d e x 在自然界中硫化铜矿石主要有黄铜矿、辉铜矿、铜蓝和斑铜矿，它们又常和黄铁矿、磁黄铁矿等硫铁 收稿日期2 0 1 8 - 1 0 一1 5修回日期2 0 i 9 - 0 2 0 9 作者简介王金庆 1 9 9 卜 ，男。硕士，主要从事有色金属、贵金属金银选矿理论及工艺研究。 万方数据 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第2 期 矿共伴生，这些铜矿物自身以及和硫铁矿之间存在 着天然的可浮性差异，同时在矿物的浮选过程中因 浮选体系 浮选药剂、浮选粒度、矿浆p H 值等 的差 异性也会导致矿物间的浮选速度及浮选动力学行为 不同[ 1 。3 j 。传统的铜硫分选工艺，通常是在浮选矿浆 中添加大量的石灰营造强碱性介质环境 p H 值 1 1 ．0 ～1 2 ．o 抑制硫铁矿浮选，并采用选择性差的黄 原酸盐或黄原酸盐与二烃基二硫代磷酸盐混合作捕 收剂优先浮选硫化铜矿物，该工艺通常表现出选矿 药剂用量大、铜及伴生金银回收率偏低、浮选指标波 动及选矿操作难度大等缺陷[ 4 。6 ] 。异步浮选是充分 利用矿物可浮性及浮选速度差异实现目的矿物高效 分选的一种工艺，具有选矿药剂用量低、流程短、指 标稳定、节能高效等优势，肖骏等[ 7 1 结合方铅矿特有 的浮选性质及浮选动力学，创造性地提出了铜优先 浮选一铅异步快速浮选一铅锌硫混浮一铅锌与硫分 离的工艺流程，实现了铜铅锌矿物的有效分离，提高 了选别指标。罗仙平团队[ 8 1 以选择性好的铜捕收剂 L P 一0 1 为快速浮选捕收剂、以具有较强捕收能力的 回收。基于异步浮选技术表现出的优越性，本文作 者通过采用硫化铜矿实际矿石浮选试验，研究了异 步浮选工艺对提高硫化铜矿石选矿指标的作用。 1试验 1 ．1 矿样 试验矿样取自内蒙古某铜矿山生产样，试样中 铜是选矿回收的主要元素，含量为1 ．1 5 ％；贵金属银 含量为6 ．8 4g ／t ，可伴生回收；铅锌元素含量极低， 无工业回收利用价值；硫、铁含量分别为6 ．4 5 ％和 1 1 ．2 5 ％，是影响铜精矿品位的主要元素；主要的脉 石矿物是含二氧化硅的矿物。试样化学成分分析见 表1 。 矿样中铜矿物主要为黄铜矿、含量为3 ．2 5 ％，偶 见少量辉铜矿；其他硫化物主要为磁黄铁矿和黄铁 矿，为铜硫分选过程主要抑制的矿物；此外有极少量 的方铅矿、闪锌矿和毒砂；少量的铁矿物为磁铁矿和 赤铁矿；脉石矿物种类较多，主要以石英为主，其次 为角闪石、石榴石、云母、绿泥石，此外有方解石、长 Y 一8 9 为强化浮选捕收剂实现了铜矿物的高效综合石、蛇纹石等。 表1试样主要化学成分 T a b l e1 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 fs a m p l e ／％ 1 单位为g ／t 。 1 ．2 药剂 试验所用药剂包括矿浆调整剂石灰；捕收剂 Z 一2 0 0 异丙乙硫氨酯 、酯一1 0 5 硫氮丙腈酯 丁基黄 药、戊基黄药；起泡剂松醇油。 1 ．3 方法 每次试验称取矿样10 0 0g ，加入X M Q 一2 4 0 9 0 锥型球磨机中进行磨矿，矿样磨至所需细度后加入 容积为3L 的挂槽浮选机中进行粗选，精选根据试 验矿样重量选择相应型号的浮选机，依次添加各种 指定的浮选药剂，搅拌1 ～3m i n ，充气，刮泡；所得浮 选产品经过滤，烘干，称重，制样后，进行化验分析， 并计算各产品的浮选指标。异步浮选试验原则流程 如图1 所示。 2 结果与讨论 2 ．1不同浮选时间下精矿品位及回收率的变化 规律 气泡的矿化是浮选过程中的基本行为，疏水性 的矿物优先黏附于气泡上，并且疏水性越强，越易与 气泡黏附，从而使有用矿物和无用矿物实现最终分 离。在气泡矿化过程中，由于矿粒表面性质及颗粒 的大小不同，导致矿化气泡上升的难易程度不同，即 矿化气泡上升的速率快慢存在差异。为此，在实际 矿石磨矿细度为一7 4p t m 占6 0 ％的浮选体系下，以 石灰调控矿浆p H 值至9 ．0 ，Z 一2 0 0 1 5g ／t 作铜矿物 特效选择性捕收剂快速浮铜，研究不同浮选时间区 间内铜精矿品位及回收率的变化规律，试验结果如 图2 所示。 原矿 铜 铜精矿2尾矿 图1浮选试验原则流程 F i g ．1 P r i n c i p l ef l o wo ff l o t a t i o nt e s t 万方数据 2 0 1 9 年第2 期王金庆异步一快速一强化浮选工艺提高硫化铜矿石选矿指标 7 浮选时间／r a i n 图2浮选时间对铜选矿指标的影响 F i g ．2 E f f e c to ff l o t a t i o nt i m eo nc o p p e r b e n e f i c i a t i o ni n d i c a t o r s 由图2 可知，随浮选时间增加，铜精矿品位逐渐 降低，铜回收率先急剧升高后缓慢增加，在1 ．5m i n 内，疏水性强的铜矿物上浮速率较快，泡沫矿化效果 好，泡沫夹带、含杂较低，获得的铜精矿质量好，累计 铜精矿品位达2 0 ．4 5 ％。因此，选择快速浮选工艺优 先浮出可浮性好、浮选速率快的铜矿物并产出部分铜 精矿是合理的，据此确定铜快速浮选时间为1 ．5m i n 。 2 ．2 矿浆p H 值对铜快速浮选指标的影响 矿浆p H 值是影响铜硫分选效果的重要参数， 有研究表明硫氨酯类铜捕收剂在低碱度浮选介质下 可实现铜矿物高效优先浮选，一方面适宜的矿浆p H 介质下捕收剂与目的矿物的作用能力最强，另一方 面通过石灰调控矿浆p H 值，合理区间内可抑制硫 铁矿物的浮选[ 9 1 ⋯。因此，在磨矿细度一7 4 肚m 占 6 0 ％的条件下，以Z - 2 0 0 作捕收剂快速浮铜，考察矿 浆p H 值对铜选矿指标的影响，试验结果如图3 所示。 石灰用量／ g t 一1 1 图3矿浆p H 值对铜快速浮选指标的影响 F i g ．3 E f f e c to fp u l pp HO i lf a s tf l o t a t i o ni n d e x 由图3 可知，随矿浆p H 值升高，铜快浮精矿中 铜品位逐渐升高，而铜回收率呈先升高后下降趋势。 主要因为添加适量石灰调节矿浆p H 值至9 ．0 左 右，铜矿物矿化效果好，浮选泡沫强度增强，目的矿 物上浮效果好，铜回收率升高，继续提高矿浆p H 值 后，部分铜硫连生体矿物容易受到抑制，从而使铜精 矿铜品位增加，回收率下降。因此选择铜快速浮选 石灰用量10 0 0g ／t 、矿浆p H 值为9 ．0 。 2 ．3 磨矿细度对铜快速浮选指标的影响 矿物的单体解离是实现矿物浮选分离的前提， 当入选粒度较粗时，有用矿物与脉石矿物尚未充分 单体解离，另外粗颗粒矿物由于粒度和惯性较大，和 气泡接触时间短，在气泡上浮过程中易从气泡上脱 落，导致粗粒矿物与气泡的黏附概率低而影响目的 矿物上浮率；而入选粒度过细时，容易导致脉石矿物 泥化，泡沫夹带现象严重，影响精矿品位，同时也增 加了磨矿能耗[ 1 1 。] 。因此，在矿浆p H 值为9 ．0 ， Z 一2 0 0 作铜捕收剂的条件下，研究快浮磨矿细度对铜 选矿指标的影响，试验结果如图4 所示。 图4 磨矿细度对快速浮选指标的影响 F i g ．4 E f f e c to fg r i n d i n gf i n e n e s sO l l f a s tf l o t a t i o ni n d e x 图4 结果表明，提高入选细度，铜精矿中铜品位 呈下降趋势，而铜回收率先较大幅度升高后略微增 大，主要因为磨矿细度增加使得人选可浮粒度含量 升高，此时部分非目的矿物如硫铁矿、脉石等矿物也 易与铜矿物上浮进入精矿中，从而影响铜精矿质量， 综合考虑快速浮选作业铜精矿质量及磨矿能耗，选 择快浮入选细度为一7 4 ／, m 含量占6 0 ％。 2 ．4 强化浮选捕收剂对浮选指标的影响 对快速浮铜尾矿进行强化浮选，重点增强可浮 性差的铜矿物及铜硫连生体矿化的疏水能力，强化 对这部分目的矿物的捕集能力，提高铜矿物的选矿 回收率，因此需选择对铜及铜硫连生体矿物强捕收 能力的浮选捕收剂[ 15 | ，试验分别考察了丁基黄药 万方数据 8 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第2 期 6 0g ／t 、戊基黄药 6 0g ／t 、Z 一2 0 0 3 0g ／t 、酯一1 0 5 3 0g ／t 、戊基黄药 Z 一2 0 0 3 0 1 5g ／t 、戊基黄药 酯一1 0 5 3 0 1 5g ／t 对强化选铜浮选指标的影 响，试验结果如图5 所示。 * | 『．| t 刺种炎 图5捕收剂种类对强化浮选指标的影响 F i g ．5 E f f e c to fc o l l e c t o rk i n d so ns t r e n g t h e n f l o t a t i o ni n d e x 由图5 可知，采用戊基黄药 酯一1 0 5 作强化浮铜 组合捕收剂时对铜及其连生体矿物捕收能力最强，获 得的铜粗精矿铜回收率最高，故选择戊基黄药 酯一1 0 5 为强化选铜浮选捕收剂，并考察其用量对选铜 指标的影响，试验结果如图6 所示。由图6 可知，在捕 收剂戊基黄药和酯- 1 0 5 质量比1 1 的条件下，随药 剂用量加大，铜粗精矿作业回收率先升高后变化幅度 不大，而铜品位呈下降趋势，考虑到强化浮选作业以 提高铜回收率为主要目的，选择戊基黄药 酯一1 0 5 药 剂用量为4 0 2 0g ／t 。 图6 戊基黄药 酯一1 0 5 用量对 强化浮选指标的影响 F i g ．6 E f f e c to fd o s a g eo fA m y lx a n t h a t ea n d E s t e r - 1 0 5o ns t r e n g t h e nf l o t a t i o ni n d e x 2 ．5 强化浮选粗精矿再磨细度对浮选指标的影响 针对强化浮选产出的铜粗精矿以铜硫连生体矿 物为主的矿物特性，为使这部分铜矿物得到有效富 集，同时避免精选过程铜硫连生体矿物受到抑制而 影响铜回收率，对强化浮选铜粗精矿进行再磨试验 研究，即对比了铜粗精矿再磨后三次精选试验指标， 其结果如图7 所示。 图7 强化浮选粗精矿再磨细度对浮选指标的影响 F i g ．7 E f f e c to fs t r e n g t h e nf l o t a t i o nr e g r i n d i n g f i n e n e s so nt h ef l o t a t i o ni n d e x 由图7 可知，若粗精矿不经磨矿处理直接三次 精选获得的铜精矿品位及回收率均较低，而经过磨 矿处理并随细度提高，铜精矿品位及回收率均得到 改善，当再磨细度为一3 7 肛m 占7 2 ％时，铜选别指标 最佳，继续提高细度，铜精矿品位略微上升而铜回收 率小幅下降。呈现这一规律的主要原因为粗精矿 不磨直接精选时铜矿物与硫铁矿物未能有效单体解 离，另外铜硫连生的粗颗粒在精选气泡上浮过程中 易从气泡上脱落，导致粗矿粒与气泡的黏附概率低 而脱落概率高，降低回收率；当细度过高时，目的矿 物与气泡的碰撞概率降低，此外矿物的微细粒动量 比较小，难以突破水化膜，导致微细矿粒与气泡的吸 附概率低，铜矿物回收率受到影响[ 1 6 _ 1 7 ] 。 2 ．6 闭路试验结果 通过条件试验确定了选矿回收该矿石中铜矿物 的最佳选矿工艺条件，即采用“异步粗选一易浮矿物 快速浮选一难浮 连生体 矿物选择性再磨后强化精 选”的选别流程，以石灰调控矿浆p H 值至低碱介 质，Z - 2 0 0 为铜矿物高效选择性捕收剂快速浮出易浮 铜矿物获得铜精矿1 ；戊基黄药 酯一1 0 5 为捕收剂 浮出难浮铜及铜硫连生体矿物并选择性再磨后强化 精选获得铜精矿2 。试验考察了闭路流程条件下选 矿综合指标，试验流程如图8 所示，试验结果见表2 。 可见，在原矿含铜1 ．1 5 ％、含银7 ．0 2g ／t 的条件下， 闭路试验获得了含铜2 0 ．8 5 ％、含银9 4 ．5 6g ／t 、铜回 万方数据 2 0 1 9 年第2 期王金庆异步一快速一强化浮选工艺提高硫化铜矿石选矿指标 9 收率6 1 ．6 9 ％、银回收率4 5 ．9 3 ％的铜精矿1 ，含铜 2 0 ．3 7 ％、含银1 3 0 ．2 5g ／t 、铜回收率3 2 ．8 8 ％、银回 收率3 4 ．5 1 ％的铜精矿2 的良好指标，即累计选矿综 合指标为铜精矿铜品位2 0 ．6 8 ％、银品位 1 0 7 ．1 6g ／t 、铜回收率9 4 ．5 7 ％、银回收率8 0 ．4 4 ％。 相比原有“一次粗选、三次精选、三次扫选”工艺流 程，新工艺条件下铜、银回收率分别提高3 ．5 6 和 8 ．7 4 个百分点，显著改善了选矿工艺过程及选别 指标。 铜精矿2 图8 异步一快速一强化浮选闭路试验流程 F i g ．8 F l o w s h e e to fa s y n c h r o n o u s s p e e d y s t r e n g t h e nf l o t a t i o nc l o s e d c i r c u i tt e s t 表2 浮选闭路试验结果 T a b l e2R e s u l to fm i x e df l o t a t i o nc l o s e d c i r c u i t t e s t ／％ 注“* ”单位为g ／t 。 3结论 试验矿样为硫化铜矿石，主要金属矿物有黄铜 矿、黄铁矿和磁黄铁矿等，铜硫矿物嵌布关系较为紧 密、嵌布粒度微细，矿石中含铜1 ．1 5 ％、含银 7 ．0 2g ／t ，是选矿回收的主要元素，综合回收铜银矿 物的关键是实现铜硫的高效分离。 根据铜硫矿物可浮性差异及浮选速度规律，采 用“异步粗选一易浮矿物快速浮选一难浮 连生体 矿物选择性再磨后强化精选”的选别流程处理该矿 石，闭路试验获得了含铜2 0 ．8 5 ％、含银9 4 ．5 6g ／t 、 铜回收率6 1 ．6 9 ％、银回收率4 5 ．9 3 ％的铜精矿1 ，含 铜2 0 ．3 7 ％、含银1 3 0 ．2 5g ／t 、铜回收率3 2 ．8 8 ％、银 回收率3 4 ．5 1 ％的铜精矿2 的良好指标，累计铜精矿 铜品位2 0 ．6 8 ％、银品位1 0 7 ．1 6g ／t 、铜回收率 9 4 ．5 7 ％、银回收率8 0 ．4 4 ％。相比原有“一次粗选、 三次精选、三次扫选”工艺流程，新工艺条件下铜、银 回收率分别提高3 ．5 6 和8 ．7 4 个百分点，新工艺显 著改善了浮选过程的稳定性，提高了铜硫分选效率， 降低了选矿能耗及成本。 参考文献 [ 1 ] 罗仙平，何丽萍，周晓文，等．浮选动力学研究进展[ J ] ．金 属矿山，2 0 0 8 4 7 1 7 4 ，1 0 2 ． [ 2 ] 方夕辉，张村，夏艳圆．不同因素对黄铜矿、黄铁矿浮选分 离动力学影响E J ] ．有色金属科学与工程，2 0 1 6 ，7 6 】1 0 1 1 4 ，1 2 3 ． 万方数据 1 0 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第2 期 I - 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