新疆某低品位铜铅锌多金属硫化矿浮选分离试验研究.pdf

2 0 2 1 年第2 期有色金属 选矿部分 9 3 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 2 1 ．0 2 ．0 1 5 新疆某低品位铜铅锌多金属 硫化矿浮选分离试验研究 刘守信，师伟红 西北矿冶研究院，甘肃白银7 3 0 9 0 0 摘要根据新疆某铜铅锌多金属硫化矿石性质特点，确定了铜铅锌顺序优先浮选的原则工艺流程。铜浮选通过T 9 与 活性炭配合使用，有效吸附了回水中的剩余药剂和有害离子，消除了回水使用对浮选的不良影响，同时通过高效选择性捕收 剂A 5 的使用，实现了铜铅的优先浮选分离，获得了较好的经济技术指标铜精矿铜品位1 8 ．2 3 ％，含铅6 ．2 1 ％，含锌7 ．3 9 ％， 铜回收率为7 1 ．3 0 ％，铜回收率得到较大幅度提高，铅、锌含量明显降低。该试验研究为低品位铜铅锌类型矿石资源的开发利 用提供了技术依据。 关键词铜铅锌多金属硫化矿；全优先浮选；调整剂T 9 ；捕收剂A 5 中图分类号T D 9 5 2 ；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 2 1 0 2 一0 0 9 3 一0 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 nS e p a r a t i o no faL o w g r a d e C u _ P b _ Z nP o l y m e t a U i cS u l f i d eO r ei nX i n j i a n g L 工己，S 矗。税z i 咒，5 H I Ⅵ0 i 五。咒g N o r ￡九戳，P s ≠R e s B 口r c 矗j 咒s ￡i ￡“￡已。厂M i 咒i 扎g 口挖dA 礁已￡a Z Z 乱r g y ，B 口i y i 行7 3 0 9 0 0 ， 勋咒s 甜， C i 扎n A b s t r a c t 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 f ac o p p e r 一1 e a d _ z i n cp 0 1 y m e t a l l i cs u l f i d eo r ei nX i n j i a n g ，t h e p r i n c i p l ep r o c e s so fs e q u e n t i a ls e l e c t i v ef l o t a t i o no fc o p p e r ， 1 e a da n dz i n cw a sd e t e r m i n e d ．T h er e s i d u a lr e a g e n ta n d h a r m f u li o n si nt h eb a c k w a t e r Ⅵ陀r ee f f e c t i v e l ya d s o r b e db yu s i n gT 9c o m b i n e dw i t ha c t i v a t e dc a r b o nt oe l i m i n a t et h e a d v e r s ee f f e c to fb a c k w a t e ro nt h ef l o t a t i o n ，a n dt h eh i g he f f i c i e n ts e l e c t i v ec o U e c t o rA 5w a su s e d ，t h es e l e c t i v e f l o t a t i o ns e p a r a t i o no fc o p p e ra n dl e a dh a sb e e nr e a l i z e d ，a n db e t t e re c o n o m i ca n dt e c h n i c a li n d e x e sh a v eb e e n o b t a i n e di nw h i c hC ug r a d eo fc o p p e rc o n c e n t r a t ei s1 8 ．2 3 ％，t h ec o n t e n to f1 e a da n dz i n ci s6 ．2 1 ％a n d7 ．3 9 ％， a n dt h er e c o v e r yo fc o p p e ri s7 1 ．3 0 ％．T h er e c o v e r yo fc o p p e rc o n c e n t r a t ei sg r e a t l yi m p r o v e d ，a n dt h ec o n t e n t so f l e a da n dz i n ci nc o p p e rc o n c e n t r a t ea r es i g n i f i c a n t l yr e d u c e d ．T h ee x p e r i m e n t a ls t u d yp r o v i d e sat e c h n i c a lb a s i sf o rt h e d e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fl o wg r a d ec o p p e r - 1 e a d _ z i n co r er e s o u r c e s ． K e yw o r d s c o p p e r l e a d z i n cp 0 1 y m e t a l l i c s u l f i d eo r e ；f u l ls e l e c t i v ef l o t a t i o n ； r e g u l a t o rT 9 ； c 0 1 1 e c t o rA 5 铜铅锌多金属矿石的分选一直是国内外选矿研 究的难题之一，这类矿石组成复杂，各矿物致密共生， 分离困难[ 1 。2 ] 。同时由于该类型矿石产出的精矿产品较 多，其浮选流程结构一般较为复杂，生产过程难以控制， 各精矿产品互含较高[ 3 ] 。因此，如何实现铜铅锌多金属 硫化矿的有效分离一直是选矿行业的技术难题。 新疆某公司铜铅锌多金属硫化矿选厂处理量为 15 0 0t ／d ，选厂生产采用铜铅混选一铜铅分离一混 选尾矿选锌的原则工艺流程。随着矿石的不断开 采，矿石性质发生了较大变化，铜铅分离效果不好， 精矿产品互含严重，选矿技术指标较差。半年的月 生产报表中平均数据显示，铜精矿中铅含量为 1 1 ．5 ％，铜的回收率仅为5 0 ％左右，精矿产品中铜、 铅互含较高，不能得到合格精矿产品。为了经济、合 理开发利用该矿产资源，通过系统工艺矿物学研究 和选矿试验研究，查明矿石中有用矿物的嵌布特征、 选别特性，确定处理该矿石合理的工艺流程、药剂制 度，为扩大试验和选矿厂新建设计以及未来生产提 收稿日期2 0 2 0 0 6 1 7 作者简介刘守信 1 9 8 卜 ，男，河北肃宁人，硕士，高级工程师，主要从事有色金属选矿工艺及药剂研发工作。 万方数据 9 4 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 供技术依据。 1 矿石性质 1 ．1 矿石中主要矿物组成及含量 新疆某铜铅锌矿矿石中金属矿物主要有闪锌矿、 黄铁矿、方铅矿、黄铜矿，其次有少量或微量的黝铜 矿、硫锑铅矿、蓝辉铜矿等；脉石矿物主要为石英，其 次有长石、绿帘石、绿泥石等。主要矿物含量见表1 。 表1矿石中主要矿物组成及含量 T a b l e1 C o m p o s i t i o na n dc o n t e n to f m a i nm i n e r a l si nt h eo r e 矿物名称含量矿物名称含量 黄铁矿 8 ．5 自然金微 闪锌矿 5 ．8 硫锑铅矿 O ．1 蓝辉铜矿微黝铜矿、锑铅矿 o ．1 方铅矿 0 ．7 石英等脉石 8 3 ．2 黄铜矿、斑铜矿 1 ．6 合计 1 0 0 ．o 1 ．2 矿石多元素分析 矿石多元素分析结果见表2 。由表2 结果可知， 矿石中主要组分是S i O ，可供回收的元素是C u 、P b 、 Z n ，金的含量为0 ．2 7g ／t ，银的含量为1 0 ．3 7g ／t ，该 矿石属于含伴生金银的多金属矿石。 表2矿石化学多元素分析结果 T a b l e2R e s u l t so fc h e m i c a l m u l t i e l e m e n ta n a l y s i so ft h eo r e ／％ 元素 C u P b z nsF eA sM 9 0 含量 0 ．3 6O ．4 4 2 ．7 1 7 ．0 55 ．8 5 O ．0 51 ．2 6 元素S i 0 2C a 0A 1 2 0 3K 2 0 A u l ’ A g 含量 6 9 ．2 3O ．9 76 ．0 4O ．9 6O ．2 71 0 ．3 7 注1 单位为g ／t 1 ．3 矿石中主要金属化学物相分析 矿石中主要金属铜、铅、锌化学物相分析结果见 表3 。由表3 结果可知，该矿石中铜主要以原生硫化 铜的形式存在，占总铜的9 4 ．4 4 ％，部分次生铜占总 铜的5 ．5 6 ％，其他类型的铜含量为微量；该矿石中硫 化铅、硫化锌占绝大部分，氧化铅、锌含量较少。 表3矿石中主要金属的化学物相分析结果 T a b l e3R e s u l t so fc h e m i c a lp h a s e a n a l y s i so fm a i nm e t a l si nt h eo r e／％ 含量 占有率 0 ．0 3微量 1 ．1 l 1 ．4 主要矿物的嵌布特征 闪锌矿、方铅矿、黄铜矿呈不均匀分布，粒径范 围较宽，三者与黄铁矿、脉石间较易解离，只有少量 的细粒包体或尖角部解离时会粘连，三者之问的嵌布 关系多为相互交代包裹，大部分交代边缘平缓，容易 解离，少量边界参差不齐，闪锌矿包裹着少量微细粒 黄铜矿和微细粒、尖角状方铅矿，即使细磨很难解离。 2 试验结果与讨论 经现场考察及探索性试验研究发现，该矿石中 铅矿物在p H 为9 以下时可浮性较差。根据该矿石 性质特点，在采用顺序优先浮选流程时，通过合理调 整矿浆p H 值，可有效增大铜、铅矿物的可浮性差 异，同时选用对铜矿物选择捕收性能较好的捕收剂， 可实现铜、铅高效分离[ 4 ] 。最终确定采用顺序优先 浮选流程作为该矿石的选别原则流程。 优先选铜作业中铜与铅、锌的分离是实施全顺 序优先浮选流程的关键，因此小型试验中对铜浮选 作业的药剂选择和药剂条件进行了详细试验和阐 述，铅浮选作业和锌浮选作业仅对浮选流程和药剂 条件进行了简要的概述。 2 ．1 磨矿细度试验 合理的磨矿细度是有用矿物能否得到单体解离 的关键，也是取得最佳技术指标的重要因素。磨矿 细度试验流程见图1 ，石灰用量12 0 0g ／t ，抑制剂亚 硫酸钠用量1 0 0g ／t ，硫酸锌用量4 0 0g ／t ，Z 一2 0 0 用 量3 0g ／t ，试验结果见图2 。 该矿石铅矿物主要为方铅矿，方铅矿性脆易磨， 在磨矿细度为6 5 ％一o ．0 7 4m m 时已基本解离。但磨 矿细度低于7 5 ％一O ．0 7 4m m 时，部分铜矿物、锌矿物 均未达到完全解离，铜回收率较低，锌在铜粗精矿中 的损失较大；当磨矿细度为8 0 ％一0 ．0 7 4m m 时，由于 锌矿物比面积增大，造成部分细粒级锌矿物抑制困 难。因此，确定粗选磨矿细度为一O ．0 7 4m m 占7 5 ％。 药剂用量单位 搅拌、浮选时间 下同 原矿 铜粗精矿尾矿 图1铜粗选条件试验流程 F i g ．1 F 1 0 w s h e e to fc o p p e r r o u g h e rc o n d i t i o nt e s t s 万方数据 2 0 2 1 年第2 期刘守信等新疆某低品位铜铅锌多金属硫化矿浮选分离试验研究 9 5 图2 磨矿细度试验结果 F i g ．2 F l o w s h e e to fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 2 ．2 优先选铜作业 在磨矿细度为一o ．0 7 4m m 占7 5 ％的条件下， 优先选铜作业采用一次粗选、一次扫选、两次精选的 工艺流程。 2 ．2 ．1 铜粗选石灰用量试验 石灰作为一种调整剂、抑制剂，可调节矿浆p H 值，增大亲水性，使矿浆中O H 一与重金属离子形成难 溶的氢氧化物，阻碍捕收剂阴离子在矿物表面的吸 附，在浮选过程中加入石灰可改变和调整矿物的可浮 性[ 5 ] 。由流程选择试验可知，采用顺序优先浮选流程 时，在铜浮选作业石灰用量较为关键。固定磨矿细度 一o ．0 7 4m m 占7 5 ％，亚硫酸钠用量1 0 0g ／t ，硫酸锌 用量4 0 0g ／t ，Z _ 2 0 0 用量3 0g ／t ，进行铜粗选石灰用量 试验，试验流程同图1 。试验结果表明，当石灰用量 表4 T a b l e4 较小时，黄铁矿较难得到有效抑制，铜精矿铜品位较 低；当矿浆p H 达到9 以上时，铅矿物可浮性增加，导 致铅矿物在铜精矿中的损失较大。因此，铜粗选适宜 的矿浆p H 为8 ～8 ．5 ，此时石灰用量为12 0 0g ／t 。 2 ．2 ．2 铜粗选锌抑制剂选择及用量试验 在选铜过程中，为了尽量减少锌矿物上浮，降低 铜精矿中锌的含量，减少锌在铜精矿中的损失，提高 铜精矿质量，进行了常规抑制剂硫酸锌、亚硫酸钠、 硫代硫酸钠、腐殖酸钠、亚硫酸等多种组合锌抑制剂 的选择试验[ 6 ] 。该矿石中锌矿物主要为闪锌矿，其 与铜矿物、铅矿物及脉石较易达到单体解离，采用常 规锌抑制剂就可使其得到有效抑制。因此，综合考 虑药剂成本等因素，最终选择亚硫酸钠 硫酸锌组 合作为该矿石锌抑制剂，经药剂用量优化试验，确定 亚硫酸钠用量1 0 0g ／t 、硫酸锌用量4 0 0g ／t 时，铜粗 选指标较优。 2 ．2 ．3 铜粗选捕收剂选择及用量试验 铜、铅矿物天然可浮性比较接近，因此，研发高效 选择性铜矿物捕收剂，以强化对铜矿物的选择性捕 收，从而降低铜铅互含是本次试验研究的关键。固定 磨矿细度为一o ．0 7 4m m 占7 5 ％，石灰用量12 0 0g ／t ， 亚硫酸用量1 0 0g ／t ，硫酸锌用量4 0 0g ／t ，进行了铜 粗选捕收剂的选择试验。试验流程同图1 ，试验结果 见表4 。表4 结果表明，捕收起泡剂A 5 浮选技术指 标最佳，其对铜矿物的选择性捕收性能明显优于其 他捕收剂，可有效降低铅矿物在铜精矿中的损失，最 终确定A 5 为铜浮选捕收剂。 铜粗选捕收剂选择试验结果 R e s u l t so fc o p p e rr o u g h i n gc 0 1 l e c t o rs e l e c t i o nt e s t ／％ 铜粗精矿 z _ 2 0 03 0 尾矿 原矿 铜粗精矿 A 53 0 尾矿 原矿 铜粗精矿 P A C3 0 尾矿 原矿 A 5 是我院针对该铜铅锌矿石自主研发的铜矿 物捕收剂，是由烷基黄原酸丙腈酯等多种对铜矿物 选择性捕收性能较好的捕收剂复配而成，主要用于 铜优先浮选，在浮选作业中具有泡沫稳定、浮游速度 1 9 O 一7 3 2 8 O∞∞m一“巧∞一■七mn船m一”船●一卯弛如 万方数据 9 6 有色金属 选矿部分2 0 2 1 年第2 期 快、用量少等优点。在此基础上，进行了捕收剂A 5 的用量试验。随着捕收剂A 5 用量增加，铜粗精矿铜 品位和回收率呈上升趋势，当用量大于3 0g ／t 后， 铅、锌在铜粗精矿中的损失都有所增加。综合考虑， 确定铜粗选捕收剂A 5 适宜用量为3 0g ／t 。 2 ．3 选铅作业和选锌作业 对选铜尾矿采用一粗一扫两精进行选铅作业。 铅粗选作业适当添加石灰不仅可以有效抑制黄铁 矿，同时合适的碱度有利于提高铅的选矿技术经济 指标。在捕收剂的选择试验中主要对黄药类、乙硫 氮、2 58 黑药等捕收剂进行了对比试验，最终选择乙 硫氮为该矿石铅粗选捕收剂。铅粗选作业添加石灰 15 0 0g ／t ，亚硫酸钠1 0 0g ／t ，硫酸锌3 0 0g ／t ，乙硫氮 4 0g ／t 。 对选铅作业尾矿采用一粗两扫两精进行浮锌作 业。锌粗选作业添加石灰35 0 0g ／t 、硫酸铜5 0 0g ／t 、丁 基黄药6 0g ／t 、松醇油6 0 ∥t ，浮选p H 值为1 2 ～1 3 。 2 ．4 闭路试验 在条件试验和开路试验基础上进行全流程闭路 试验，试验流程见图3 ，试验结果见表5 。表5 结果 表明，顺序优先浮选的清水闭路试验取得了较好的 选矿技术指标。但是在选厂的实际生产中，基于节 能环保的要求，选矿用水要全部回用，而选矿回水中 含有一定量的有机和无机剩余药剂、悬浮物以及有害 离子等，同时由于锌浮选作业添加了大量石灰，矿浆 p H 值较高，一般在1 2 以上，如果这部分高p H 值的水 回用，磨矿后粗选p H 值也在1 0 以上，较高的p H 值 条件下，将对顺序优先浮选中铜与铅锌的分离造成严 重影响，因为矿浆p H 值达到9 以上时，铅矿物可浮性 增加，最终导致优先选铜作业中的铜、铅无法分离。 因此，选矿回水的合理化处理是本次试验的关键。 表5顺序优先浮选闭路试验结果 T a h l e5R P s 1 t so fs e l e c t i v ef l o t a t i n n c l o s e d c i r c u i tt e s t／％ 3回水试验 小型试验用回水主要由闭路试验时精矿产品过 滤水、尾矿过滤水构成。磨矿、铅浮选、锌浮选用水 均为回水，铜浮选补加水为清水，进行了顺序优先浮 选流程的回水验证试验。 该矿石黄铁矿含量较高，占矿物总量的8 ．5 ％， 为使硫铁矿得到有效抑制，选矿过程中加入了大量 的石灰，无论采用顺序优先浮选流程，还是铜铅混选 一混选尾矿选锌流程，回水p H 值均在1 2 以上，如 直接回用即使不添加石灰，磨矿后粗选p H 值也在 1 0 以上，当矿浆p H 值超过9 以后，铅矿物可浮性增 强，即使仅采用捕收选择性能较好的捕收剂A 5 ，铜 精矿含铅也非常高，铜铅互含较为严重。但不添加 石灰，回水中含有剩余药剂在磨矿过程中与黄铁矿发 生了吸附作用，铜、铅浮选过程中，大量黄铁矿上浮， 导致铜、铅精矿品位大幅度降低，甚至无法产出合格 的精矿产品。因此，经多次试验探索，磨矿过程中加 入少量活性炭，可有效消除回水中剩余药剂的不良影 响，适当加入石灰可使黄铁矿得到有效抑制。在铜浮 选作业中再加入适量调整剂T 9 ，使铜浮选矿浆p H 值 降至8 左右，以达到降低铅矿物浮游活性的目的。 T 9 是针对该矿石性质自主研制的水净化剂，为 多种无机盐药剂组合，无毒、无害、高效环保。T 9 与活 性炭配合使用，可有效吸附回水中的剩余药剂和有害离 子，消除其对浮选的不良影响，同时可起到调节矿浆p H 值的作用，是顺序优先浮选能够成功实施的关键。 回水验证试验在磨矿时多加入6 0 0g ／t 活性炭 与8 0 0g ／tT 9 外，工艺流程及其他药剂条件同图3 ， 试验结果见表6 。 表6顺序优先浮选回水验证闭路试验结果 T a b l e6C l o s e d c i r c u i tt e s tr e s u l t so f b a c k w a t e rv e r i f i c a t i o ni ns e q u e n t i a l s e l e c t i v ef l o t a t i o n／％ 产品名称 铜精矿 铅精矿 锌精矿 尾矿 原矿 产率 1 ．4 1 O ．5 6 4 ．5 7 9 3 ．4 6 1 0 0 ．O C u 1 8 ．2 3 3 ．4 8 O ．5 9 O ．0 6 1 O ．3 6 品位 P b 6 ．2 1 4 5 ．3 9 O ．7 2 O ．0 7 1 O ．4 4 Z n 7 ．3 9 7 ．8 2 5 0 ．3 4 O ．2 8 2 ．7 1 C u 7 1 ．3 0 5 ．4 1 7 ．4 8 1 5 ．8 1 1 0 0 ．0 回收率 P b 1 9 ．8 5 5 7 ．6 4 7 ．4 6 1 5 ．0 5 1 0 0 ．0 Z n 3 ．8 4 1 - 6 2 8 4 ．8 8 9 ．6 6 1 0 0 ．O 4结论 1 根据该矿石性质特点，采用顺序优先浮选流 程时，通过合理调整矿浆p H 值，可有效增大铜、铅 矿物的可浮性差异，同时选用对铜矿物选择性捕收 性能较好的捕收剂，可实现铜、铅的高效分离。 2 捕收剂A 5 是针对该铜铅锌矿石自主研发的铜 矿物捕收剂，主要用于铜优先浮选，是由多种选择性捕 收性能较好的捕收剂复配而成，可有效降低铜、铅互含。 3 T 9 是针对回水使用研制的水净化剂，为多种 万方数据 2 0 2 1 年第2 期刘守信等新疆某低品位铜铅锌多金属硫化矿浮选分离试验研究 9 7 无机盐药剂组合，无毒、无害、高效环保，使用较为方 便。T 9 与活性炭配合使用，一方面与回水中铜离子 作用形成络合物沉淀，从而消除矿浆中铜离子对铅、 锌矿物的活化作用，另一方面可有效吸附回水中的 剩余药剂，消除其对浮选的不良影响。 4 调整剂T 9 、捕收剂A 5 的研制和应用是该矿 石能够采用铜铅锌顺序优先浮选流程并实现高效浮 选分离的关键。最终回水验证闭路试验指标为铜 原矿 铜精矿 舸朦。，％ 3 水亚硫酸钠1 0 0 硫酸锌4 0 0 2 火A 53 0 铜粗瞻 一 5 3 木亚硫酸钠8 0 硫酸锌1 0 0 精l 选I l5 ．} 一 3 冰亚硫酸钠8 0 硫酸锌1 0 0 塑堑l 垄旦 4 精矿铜品位1 8 ．2 3 ％、含铅6 ．2 1 ％、含锌7 ．3 9 ％，铜回 收率为7 1 ．3 0 ％；铅精矿铅品位4 5 ．3 9 ％、含锌7 ．8 2 ％， 铅回收率为5 7 ．6 4 ％；锌精矿锌品位5 0 ．3 4 ％，锌回 收率为8 4 ．8 8 ％。 5 本次试验所确定的技术方案工艺流程简单， 药剂制度合理，现场易于实施，是适合该矿石性质特 点的工艺技术方案，为连选试验、选厂设计和将来生 产提供了技术依据。 2 永A 51 0 塑塑k 4 铅精矿 ， | 石灰l2 0 0 硫酸锌4 0 0 3 水亚硫酸钠1 0 0 硫酸锌3 0 0 2 | 乙硫氮4 0 铅粗l 选 J 言彳 3 | 石灰4 0 0 l 3 沫亚硫酸钠8 0 硫酸锌1 0 02 牛乙硫氮1 0 铅精l 选I ，蜃焉产]3 水石灰4 0 0L 3 冰亚硫酸钠8 0 硫酸锌1 0 0 聋 3 | 石灰l2 0 0 3 水硫酸铜8 0 2 水丁基黄药3 5 松醇油5 粗l 选 2 | 丁基黄药1 5 扫l 选I 4 2 k 丁基黄药1 0 小 锌扫l 选Ⅱ i 产] 锌精矿 尾矿 图3 顺序优先浮选闭路试验流程 F i g ．3F l o w s h e e to fc l o s e d c i r c u i tt e s t so ns e q u e n t i a ls e l e c t i v ef l o t a t i o n 参考文献 H u x i g e n g ．N o n f e r r o u sm e t a ls u l f i d eo r ed r e s s i n g [ M ] ． [ 1 ]王晓慧，梁友伟，张丽军．云南某铜铅锌多金属硫化矿 B e i i n g M e t a l l u r 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