难选铜硫矿浮选试验研究.pdf

2 0 1 9 年第1 期有色金属 选矿部分 2 1 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 1 ．0 0 4 难选铜硫矿浮选试验研究 纪慧超1 ’2 ，刘全军1 ’2 ，江旭2 ，罗斌2 1 ．复杂有色金属资源清洁利用国家重点试验室，昆明6 5 0 0 9 3 ； 2 ．昆明理工大学国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 摘要采用R S M 响应曲面法 对铜硫矿浮选中铜的试验条件进行优化，得到最优试验条件为磨矿细度9 6 ．9 5 ％、p H 值 1 1 ．6 8 、水玻璃11 3 1 ．1 3g ／t 、乙硫氮4 4 ．9 6g ／t 。在此基础上进行了铜硫浮选的闭路试验，获得铜品位1 8 ．4 1 ％，回收率 8 0 ．1 6 ％的铜精矿，硫品位4 5 ．4 5 ％，回收率8 5 ．2 7 ％的硫精矿。该研究可作为铜硫分离及R S M 在选矿中的应用提供参考。 关键词铜硫矿；铜硫分离；R S M ；浮选 中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 1 0 0 2 1 0 5 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nF l o t a t i o no fR e f r a c t o r yC o p p e rS u l f i d eO r e JlH u i c h a 0 1 ”，L l UQ u a n j u n l “，jI A N GX u2 ，L U OB i n 2 1 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fC o m p l e xN o n f e r r o u sM e t a lR e s o u r c e sC l e a nU t i l i z a t i o n ，K u n m i n g U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，P RC h i n a ；2 ．F a c u l t yo fL a n dR e s o u r c e E n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，P RC h i n a A b s t r a c t I nt h i sp a p e r ，R S M r e s p o n s es u r f a c em e t h o d w a su s e dt oo p t i m i z et h ec o p p e rt e s t c o n d i t i o n si nc o p p e rs u l p h i d eo r ef l o t a t i o n ，a n dt h eo p t i m a lt e s tc o n d i t i o n sw e r e g r i n d i n gf i n e n e s s9 6 ．9 5 ％， p H 一1 1 ．6 8 ，w a t e rg l a s s11 3 1 ．1 3g ／t ，d i e t h y l d i t h i o c a r b a m a t e4 4 ．9 6g ／t ．B a s e do nt h i s ，ac l o s e d c i r c u i t t e s to fc o p p e r s u l p h u rf l o t a t i o nw a sc o n d u c t e d ．a n dac o p p e rc o n c e n t r a t ew i t hac o p p e rg r a d eo f18 ．41 ％，a r e c o v e r yr a t eo f8 0 ．1 6 ％a n das u l p h u rc o n c e n t r a t ew i t hg r a d eo f4 5 ．4 5 ％，a n dar e c o v e r yr a t eo f8 5 ．2 7 ％ w e r eo b t a i n e d ．T h i ss t u d yc a nb eu s e da s ar e f e r e n c ef o rt h es e p a r a t i o no fc o p p e ra n ds u l f u ra n dt h e a p p l i c a t i o no fR S Mi nb e n e f i c i a t i o n ． K e yw o r d s c o p p e rs u l f i d eo r e ；c o p p e rs u l f u rs e p a r a t i o n ；R S M ；f l o t a t i o n 铜矿资源主要集中在俄罗斯、秘鲁、智利、美国、 澳大利亚等国家，而我国铜矿资源主要分布在云南、 安徽、江西、甘肃、湖北、西藏、黑龙江。其中较为著 名有山西中条山、江西德兴、安徽铜陵地区、云南东 川I 等。与国外某些铜矿相比，品位偏低、开发条件落 后等不利因素严重制约我国铜工业的发展。铜资源 需求日益增大，但资源属性趋向贫、细、杂。因此，相 关选矿技术水平的提高就显得十分迫切口。4 ] 。 常见的伴生铜矿资源为铜硫矿，主要铜矿物为 黄铜矿，主要含硫矿物为黄铁矿，通常选别方法是浮 选。当前，处理低品位铜矿的方法较多，主要有等可 浮流程、混合浮选、优先浮选流程和部分优先一混合 浮选流程等。优先浮选流程指标较好，但所用药剂 种类多，药剂用量大。在铜硫分离的过程中，常常伴 随着黄铁矿可浮性变化大、矿石含泥多、可溶性盐的 影响等问题‘争8 | 。本文针对云南某复杂铜硫矿，铜品 位低，铜硫分离难度大的问题进行研究，最终实现了 铜硫有效分离以及铜、硫资源的综合回收，为同种类 型的铜硫矿的分选提供参考。 1 原矿性质 为了更多的掌握矿石的性质，以便于为后续的 选矿试验提供正确的指导，本试验对原矿综合样进 行工艺矿物学分析，主要包括化学多元素分析、X 一射 线衍射分析、铜物相分析等。 1 ．1 矿石成分 原矿化学多组分分析结果如表1 所示。 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 7 6 4 0 2 1 收稿日期2 0 1 8 0 7 1 7修回日期2 0 1 8 1 2 1 0 作者简介纪慧超 1 9 9 1 一 ，男，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要研究方向为浮选理论与工艺。 通讯作者刘全军 1 9 6 4 - ，男，四川I 广安人，教授，博士生导师，主要研究方向为浮选理论与工艺。 万方数据 2 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第1 期 1 单位为g ／t 。 矿石中除主要有益元素C u 、S 外，还伴生少量的 A g 等。C u 、S 为主要回收对象，原矿C u 品位 0 ．9 6 ％，S 品位为1 2 ．6 7 ％。 1 ．2 矿石X R D 分析 对该原矿综合样进行X 一射线衍射分析，得到了 试验矿样的矿物组成。由X R D 分析结果得知，原矿 中主要矿物为黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿、脉石矿物 为石英、高岭石、透闪石、白云石、滑石和方解石等。 1 ．3 主要元素物相分析及嵌布特征 表2 为铜物相分析结果。由表2 可以看到，原 矿中铜主要以硫化矿形式存在，硫化矿分布率为 9 7 ．8 5 ％，氧化铜含量极少；由工艺矿物学知，铁主要 以黄铁矿和磁黄铁矿的形式存在，磁黄铁矿晶体结 构复杂，通常呈粒状、致密块状集合体。菱铁矿含量 较少，鉴于铁的品位不高且分布比较杂，暂时不考虑 回收。 表2 铜物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e rp h a s e ／％ 铜物相胆矾游离氧化铜结合氧化铜硫化铜及其它总铜 铜硫分离难度大的主要原因有以下几点首先 硫化铜矿石中常含有几种不同的硫化铜矿物，而各 种硫化铜矿物浮选所需的p H 值、用量、药剂种类、 等浮选条件也大不相同；其次，不同硫化铜矿物氧化 的难易程度也存在差异，其中辉铜矿易氧化，氧化会 造成矿浆中含有大量铜离子，活化了黄铁矿，使铜硫 分离难度加大；镜下对该矿石观察可知，黄铜矿与黄 铁矿、磁黄铁矿嵌布紧密，呈现出不均匀的中细粒嵌 布形式，少量呈微细粒状包裹于两种矿物当中，且黄 铁矿可浮性好，以上这些原因使得该矿石中铜硫分 离难度加大[ 9 。2 I 。依据该矿石性质及特点，后续将采 用浮选的方法对铜和硫进行回收。 2 试验方案 结合工艺矿物学研究和国内外相关资料的查 阅，对于该矿石的特点可知，该矿石的选别难度主要 集中在铜、硫的分离与富集。 原矿中铜矿物以硫化铜矿为主，相对来说，铜的 硫化矿可浮性较好，在中性或弱碱性介质中容易上 浮，而磁黄铁矿、黄铁矿可浮性在强碱性介质中较 差。针对该铜硫矿的矿石性质，试验对比了铜优先 浮选、铜硫混浮、及铜粗精矿再磨工艺的可行性，结 果优先浮选工艺浮选指标最优，因此，采用铜优先浮 选一铜尾选硫工艺对该矿石进行研究。由于硫的可 浮性较好，浮选难度小，该矿石的选别难度主要在于 铜的浮选和分离，因此，后续将重点对铜的浮选进行 研究。本试验将根据图1 所示流程进行试验，将试 验结果采用R S M 响应曲面法 重点对铜硫分离中 铜浮选的条件试验进行研究。应用R S M 对已有的 试验结果，采用统计学知识进行建模分析，以浮选品 位和回收率作为指标，对铜浮选试验条件进行进一 步的优化[ 1 3 - 1 5 ] 。R S M 设计中的因素和水平见表3 。 原矿 精矿中矿尾矿 图1铜优先浮选原则流程 F i g ．1C o p p e rp r i o r i t yf l o t a t i o np r i n c i p l ep r o c e s s 表3响应曲面设计中的因素和水平 T a b l e3F a c t o r sa n dl e v e l so fr e s p o n s eS 1 ．1 r f a c em e t h o d s 3 试验结果与讨论 3 ．1 模型设计 以磨矿细度、p H 值、水玻璃用量、乙硫氮的用量 为变量，将其中一个作为单一变量，在其它条件不变 的情况下，进行单因素浮选试验，用R S M 对试验结 果进行了处理，试验结果的因素与水平编码对应的 万方数据 2 0 1 9 年第1 期纪慧超等难选铜硫矿浮选试验研究 2 3 试验值见表4 。 表4因素与水平编码及对应的试验值 T a b l e4F a c t o r sa n dl e v e l c o d i n g a n dt h e i r c o r r e s p o n d i n gt e s tv a l u e s 3 ．2 回归分析 基于试验结果设计对表4 中试验结果进行拟 合，得到品位和回收率因子编码的回归方程如下 零 邋 咯 ／。品伉一6 ．8 0 十1 ．3 9 A 0 ．0 4 7 B 十0 ．8 1 C O ．0 3 7 D f ⋯女率一7 0 ．1 0 3 ．6 7 A - 1 - 0 ．6 9 B 1 ．3 3 C 1 ．5 3 D 品位和回收率的3 D 模型见图2 。 为了检验模型的可靠性，根据模型对试验进行 预测，并对试验的真实值和模型的预测值进行统计， 品位和回收率的真实值和预测值见图3 。从图3 中 可以看出，实际值和预测值几乎都分布在直线的附 近，说明回归模型拟合的较好，模型的建立是可靠 的，该模型可以用于对试验进行预测。 表5 和表6 分别为品位的回归模型方差分析、 回收率的回归模型方差分析。通过对方差进行分 析，以检验模型的合理性和数据的准确性。P 值用 于判断模型的的显著性，通常当P O ．0 5 时，模型是 显著的，P 值越小，表明对模型影响越大，即对试验 指标影响越大，根据方差分析，该回归分析中品位模 型P 一0 ．0 0 41 ，回收率模型P 一0 ．0 1 64 ，小于0 ．0 5 ， 说明该模型是显著的。 7 6 7 4 爨 青6 6 6 4 簿蟊；磊淼苌薪藏2 脚．o 吲I 4 - Q X 。．萧蒜嘉谳 图2品位和回收率的3 D 模型 F i g ．2 3 Dm o d e lo fg r a d ea n dr e c o v e r y 冰 道 嚣 隧 6 6 ．0 0 6 8 ．0 07 0 ．O O7 2 ．O O7 4 ．0 0 7 6 ．0 07 8 ．O O 真实值，％ 图3品位和回收率的真实值和预测值 F i g ．3 T r u ea n dp r e d i c t e dv a l u e so fg r a d ea n dr e c o v e r y 万方数据 2 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第1 期 表5 T a b l e5 品位的回归模型方差分析表6回收率的回归模型方差分析 V a r i a n c ea n a l y s i so fr e g r e s s i o nm o d e lT a b l e6V a r i a n c ea n a l y s i so fr e g r e s s i o nm o d e l sf o r o fg r a d er e c o V e r V 硫精矿 图4 闭路试验流程 F i g ．4 F l o w s h e e to fc l o s e d c i r c u i tt e s t 万方数据 2 0 1 9 年第1 期纪慧超等难选铜硫矿浮选试验研究 2 5 3 ．3 闭路试验 在开路试验的基础上，选铜采用“一次粗选两次 精选三次扫选”中矿循环返回的流程进行闭路试验， 选铜的尾矿用来选硫，采用“一次粗选两次精选一次 扫选”。闭路试验流程见图4 ，试验结果分别见表7 。 表7闭路试验结果 T a b l e7R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t 由表7 试验结果可知，闭路试验可获得铜精矿 铜品位1 8 ．4 1 ％、回收率8 0 ．1 6 ％，硫精矿中硫品位 为4 5 ．4 5g ／t 、硫的回收率为8 5 ．2 7 ％的选矿指标。 4结论 1 通过工艺矿物学分析，试验所用矿样中，矿石 含铜0 ．9 6 ％，硫1 2 ．6 7 ％，铜主要以硫化矿的形式存 在于矿石中，硫化铜矿占总铜的9 7 ．8 5 ％，氧化铜含 量极少。 2 采用R S M 对铜浮选试验结果进行分析，得到 最优试验条件为磨矿细度9 6 ．9 5 ％、p H 值为 1 1 ．6 8 、水玻璃11 3 1 ．1 3g ／t 、乙硫氮4 4 ．9 6g ／t 。 3 基于R S M 对铜浮选条件试验优化的基础上， 对铜硫分离进行闭路试验，获得铜品位1 8 ．4 1 ％，回 收率8 0 ．1 6 ％的铜精矿，硫品位4 5 ．4 5 ％，回收率 8 5 ．2 7 ％的硫精矿，实现了该复杂铜硫矿的分选。 参考文献 [ 1 ] 付翔宇，吴猛，李春龙，等．某低品位铜金矿铜硫分离试 验研究[ J ] ．矿产综合利用，2 0 1 7 4 5 1 - 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