某矽卡岩铜铁矿综合回收铜铁试验研究.pdf

2 0 1 6 年第6 期有色金属 选矿部分 1 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 6 ．0 6 ．0 0 4 某矽卡岩铜铁矿综合回收铜铁试验研究 肖骏1 ，莫振军2 ，陈代雄1 ，董艳红1 1 ．湖南有色金属研究院复杂铜铅锌共伴生金属资源综合利用湖南省重点实验室，长沙4 1 0 1 0 0 ； 2 ．福建紫金矿业集团股份有限公司，福建龙岩3 6 4 0 0 0 摘要针对福建某矽卡岩铜铁矿开展了有价金属综合回收试验研究。根据矿石中黄铜矿与其它矿物致密交代的现象， 提出了铜硫混合浮选一混合精矿再磨一铜硫分离一浮选尾矿磁选的回收工艺。该工艺同时采用组合捕收剂B P Y 8 9 提高了 伴生金在主元素中的回收率，使用组合抑制剂C a O 巯基乙酸钠用于铜硫分离作业中，降低了总石灰的用量，全套工艺获得了 优良的选矿指标。 关键词矽卡岩型；铜铁矿；组合捕收剂；组合抑制剂 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 6 0 6 ．0 0 1 5 ．0 6 M i n e r a lP r o c e s s i n gE x p e r i m e n to nC o m p r e h e n s i v eR e c o v e r yo f C o p p e ra n dI r o nf r o maS k a r nC o p p e r - i r o nO r e X I A OJ u n 。，M OZ h e n j u n 2 ，C H E ND a i x i o n g 。，D O N GY a n h o n g 。 ，．H u n a nP r o v i n c i a lK e yL a b o r a t o r yf o rc 0 唧玩C o p p e rL e a dZ i n cA s s o c i a t e dM e t a lR e s o u r c e sC o m p r e h e n s i v e U t i l i z a t i o n ，H u n a nR e s e a r c hI n s t i t u t ef o r Ⅳ0 n - f e r r o u M e t a l s ，C h a n g s h a4 1 0 1 0 0 ，C h i n a ； 2 ．F u j i a nZ 坑nM i n i n gG r o u pC o ．，L t d ．，L o n g y a nF u j i a n3 6 4 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ec o m p r e h e n s i v er e c o v e r yo fv a l u em e t a l sf r o mas k a mc o p p e r - i r o no r ei nF u j i a nP r o v i n c ew a s c o n d u c t e d ．B a s e do nt h ep h e n o m e n o no fd e n s em e t a s o m a t i ca l t e r a t i o nb e t w e e nc o p p e ra n do t h e rm i n e r a l si nt h eo r e ， t h et e c h n o l o g i c a lp r o c e s si n c l u d i n gc o p p e r - s u l f u rb u l kf l o t a t i o n - - r e g r i n g d i n go fb u l kc o n c e n t r a t i o n - c o p p e r - s u l p h u r s e p a r a t i o n - m a g n e t i cs e p a r a t i o nf r o mt h ef l o t a t i o nt a i l i n g s w a sp r o p o s e d ．T h eb e n e f i c i a t i o nt e c h n o l o g yu s e dc o m b i n e d c o l l e c t o r sB P Y 8 9t o i m p r o v et h er e c o v e r yo fa s s o c i a t e dg o l di nm a i ne l e m e n t s ，b e s i d e s ，t h es t u d ya p p l i e d c o m b i n e di n h i b i t o r sC a O s o d i u mt h i o g l y c o l a t ei n t oc o p p e rs u l f u rs e p a r a t i o ns e c t i o n ．T h ew h o l et e c h n o l o g yo p e r a t i o n a c h i e v e de x c e l l e n ti n d u s t r i a lp r o d u c t i o ni n d e x ． K e yw o r d s s k a r n ．t y p e ；c o p p e r i r o no r e ；c o m b i n e dc o l l e c t o r s ；c o m b i n e di n h i b i t o r s 矽卡岩型矿床是我国重要的富铜矿、富铁矿及 钨、铋及金、银、碲等伴生稀贵金属产出矿床⋯，矽卡 岩铜矿占我国总铜储量的1 6 ％以上⋯，仅次于斑岩 型铜矿和砂岩型铜矿‘2J ，是我国很重要也是很有特 色的铜矿类型，其常常产出于特殊的中酸性侵入岩 与碳酸盐型接触带上等地质环境中，其分布广泛‘3J ， 矽卡岩铜矿在我国各主要产铜省份均有产出，不同 产地的矿床既有共性也有个性，共性在于矽卡岩型 铜矿在矿化过程中很不均匀，存在着独特的矿物交 代结构和复杂多变的矿物组成等特性HJ 。矽卡岩型 铜矿的金属矿物多以黄铜矿和黄铁矿为主，非金属 矿物主要有石榴石、角闪石、钙橄榄石、硅镁橄榄石、 硅镁石、符山石、方柱石、蛇纹石、绿泥石、黝帘石、金 云母等。矽卡岩型铜矿的选矿工艺的确定主要取决 于矿石中铜的赋存状态、嵌布特征以及脉石矿物的 组成、目的矿物与脉石矿物的交代共生关系等，常规 的矽卡岩型铜矿中的铜主要赋存于天然可浮性较好 的黄铜矿中，而矽卡岩铜矿在成矿过程中由于热液 岩浆冷却与碳酸盐接触带发生较为复杂的接触渗滤 交代及扩散交代作用，致使目的矿物与硅酸盐矿物 交代共生关系较为密切，部分铜矿物呈细粒或微细 态细粒浸染或交代于黄铁矿、磁黄铁矿及脉石矿物 之中，所以矽卡岩型铜矿相比于其它类型铜矿可选 性较差‘5 1 。 福建某铜铁矿属于典型的热液接触交代型矽卡 岩铜矿，原矿中含铜1 ．5 4 ％，主要以赋存于黄铜矿、 收稿日期2 0 1 6 - 0 6 - 2 4修回日期2 0 1 6 - 0 9 - 2 5 作者简介肖骏 1 9 8 7 - ，男，湖南衡阳人，硕士，助理工程师，从事选矿、选矿废水处理、选矿尾矿综合利用方面的研究工作。 万方数据 1 6 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第6 期 辉铜矿等原生硫化铜矿物之中，此外还有部分磁铁 矿、磁黄铁矿随矽卡岩矿物的晶出而形成。通过工 艺矿物学研究发现，该矽卡岩型铜矿中主要硫化矿 物关系复杂密切，其复杂的交代关系对有价金属的 选别有较大的影响。本文在工艺矿物学研究的基础 上，通过大量的条件试验和方案对比试验，确定了铜 硫混合浮选一混合精矿再磨一铜硫分离一铜尾矿磁 选回收磁性矿物的浮磁联合工艺，通过阶段磨浮工艺 既保证了目的矿物的单体解离，又降低了由于过磨产 生大量的次生泥质，通过组合捕收剂确保了铜的总回 收率，同时使该矿中的伴生贵金属主要富集于铜精矿 中，有效地提高了该矿山的产出价值，研究结果为下 一步进行设备选型和技术改造提供了依据。 1 原矿性质 1 ．1 原矿的化学组成及矿物组成 原矿矿石在肉眼下显灰黑色，可见浸染状、条带 状、脉状或角砾状构造，部分矿块由于矽卡岩铜矿在 成矿过程中由于侵入岩中发生了广泛的钾交代作 用，形成了褪色钾化蚀变带现象。1 引。经显微镜下 鉴定、x 射线衍射分析和扫描电镜分析等综合研究 查明，原矿中金属矿物主要是黄铜矿、黄铁矿、磁铁 矿，其次为褐铁矿及少量闪锌矿、铜蓝；脉石矿物主 要是钙橄榄石、石榴石、阳起石、角闪石、金云母及少 量的黏土矿物、绿泥石等。原矿多元素分析结果如 表l 所示，主要矿物组成及相对含量如表2 所示。 表1原矿多元素分析结果 T a b l e1 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 ／％ 望坌竺堡垒皇生垒 竺 竺 旦竺鲤 竺坠竺塑 生 含量 1 ．5 40 ．0 53 8 ．1 04 ．5 4 8 ．4 61 2 ．8 54 ．9 61 ．4 23 ．6 51 3 ．0 51 ．5 03 1 1 单位为g ／t ，下同。 表2原样主要矿物组成及相对含量 T a b l e2M a i nm i n e r a lc o m p o s i t i o na n di t sr e l a t i v e c o n t e n to fr 1 ] n o f - m i n eo r e／％ 1 ．2 原矿中铜、金的赋存状态 对原矿中的铜、金矿物进行物相分析可得铜、金 的存在形式及分配如表3 所示。 表3矿样中铜、金物相分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e r 。g o l dp h a s e ／％ 相别原生硫化铜次生硫化铜自由氧化铜结合氧化铜 总铜 1 ．5 4 1 0 0 ．0 总金 1 ．5 0 1 0 0 ．0 含量 1 ．1 7 0 ．2 30 ．1 00 ．0 4 分布率 7 5 ．9 71 4 ．9 36 ．4 92 ．6 1 相别自然金 硫化物中金氧化物中金硅酸盐中金 含量0 ．0 5 1 ．1 20 ．2 3 0 ．1 0 分布率 3 ．3 37 4 ．6 11 5 ．3 36 ．7 3 1 ．3主要金属矿物的嵌布粒度和嵌布特性 由表1 3 可看出，该矽卡岩型铜矿中主要金属 硫化矿物为黄铜矿、黄铁矿等，为了分析目的矿物的 粒度组成和分布特点，在镜下对矿石中的黄铜矿、黄 铁矿的嵌布粒度进行了统计，结果如表4 所示。 表4矿样中铜、金物相分析结果 T a b l e4D i s s e m i n a t i o ns i z e o fm a i nm e t a lm i n e r a l s ／％ 由表4 可以看出，矿石中黄铁矿、黄铜矿均属于 细粒嵌布的范畴。黄铜矿的嵌布形态较复杂，内部 常包裹有细粒状的黄铁矿或呈网脉状的脉石矿物， 主要交代黄铁矿构成包裹结构或网脉状结构，其中 包裹的黄铁矿粒度多在1 0 ～3 0I ．z m ；黄铁矿主要以 稠密浸染状形式分布于矿石中，呈它形一半自形晶 粒状，少量呈自形晶粒状。常见被黄铜矿交代包裹， 粒径在5 0 ～10 0 0 m 。 2 结果与讨论 2 ．1 原则工艺流程的确定 由工艺矿物学分析可知，该矽卡岩型铜矿中具 有工业回收价值的元素为铜 1 ．8 2 ％ 、锌 2 ．2 1 ％ 、硫 1 1 ．8 3 ％ ，其中铜的赋存状态较为简 单，主要为可浮性较好的原生硫化铜矿物，采用浮选 万方数据 2 0 1 6 年第6 期肖骏等某矽卡岩铜铁矿绫金回堕塑丛这堕婴窒 法可实现铜及伴生贵金属的综合回收。常规的硫化 铜矿原则回收工艺有优先浮选和铜硫混合浮选工艺 等流程，由于原矿中的黄铁矿与黄铜矿交代包裹现 象严重，部分微细粒的黄铁矿与黄铜矿紧密连生，为 了实现最终合格铜精矿的产出，需要对原矿进行细 磨作业[ 7 ] ，但细磨能耗过高，部分黄铁矿呈稠密浸染 状形式分布，所以拟采用粗磨条件下的铜硫混合浮 选一混合精矿再磨一铜硫分离一铜硫} 昆合浮选尾矿 磁选回收铁的原则工艺流程，如图1 所示。 味∥ 混合精 目日} } ‘i 们“簖L 精酊1 。f 芭{ f j Ⅳ‘ f 乏{ Ⅱ‘ 图1试验原则流程 n g ．1l h i n c i p l en u 、、s h e e to fL e s t 2 ．2 铜硫混合浮选 2 ．2 ．1 混合粗选磨矿细度试验 由工艺矿物学分析可知，原矿中的黄铁矿与黄 铜矿交代包裹现象严重，部分黄铜矿呈细粒浸染态 与其它硫化矿物交代，为了实现不同种类的矿物的 分离，采用阶段磨浮的工艺，促进黄铜矿、黄铁矿与 其它矿物连生体的单体解离。第一段磨矿作业的主 要目的为提高铜、硫矿物及部分铜硫矿物集合体与 磁铁矿、脉石矿物之间的解离度。铜粗选磨矿细度 扫选精矿 尾矿 图2 磨矿细度条件试验流程 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 图3 磨矿细度条件试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 由图3 可看出，随着粗选磨矿细度的增大，混合 粗精矿品位和回收率随之上升，当粗选磨矿细度为 一7 4 m 占7 5 ．1 0 ％时，混合粗精矿中铜品位和回收 率达到了峰值，再增大磨矿细度时，铜品位略有降 低，所以铜硫混合浮选最适宜磨矿细度为一7 4 斗m 占7 5 ．1 0 ％。 2 ．2 ．2 混合粗选捕收剂种类试验 由工艺矿物学分析可知，原矿含金1 ．5 0g ／t ，对 金进行物相分析可知，有7 4 ．6 1 ％的金赋存于硫化物 之中，为了实现该矽卡岩铜矿最大产出价值，可通过 药剂制度的调整，将伴生金最大限度地富集于铜精 矿和硫精矿之中，所以进行了混合粗选捕收剂种类 条件试验，试验流程如图2 所示，以捕收剂种类和用 量为变量，固定粗选磨矿细度为一7 4I x m7 5 ．1 0 ％， 所得结果如表5 所示。 由矿物表面不均一性可知，在矿物表面不同活 性的区域与不同捕收能力的捕收剂吸附能力和效果 不同，使用组合捕收剂时其相比于单一用药的条件 下，矿物表面捕收剂有效总吸附量是增加的，所以针 对含有伴生贵金属的硫化矿的浮选，采用组合捕收 剂浮选效果较优旧J 。同时由表5 可看出，使用B P 改性硫氨酯类 Y 8 9 组合捕收剂与B P 丁基黄 药组合捕收剂相比，所得混合精矿在铜回收率接近 的条件下，前者混合精矿中金回收率要高出4 ％左 右，表明Y 8 9 更有利于该矽卡岩型铜矿伴生贵金属 的回收，所以该矿最适宜捕收剂为B P Y 8 9 。 2 ．2 ．3 铜硫混合浮选闭路试验 在确定了混合粗选药剂制度的条件下，进行了 铜硫混合浮选闭路试验，试验流程如图4 所示，所得 指标如表6 所示。 万方数据 1 8 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第6 期 表5混合粗选捕收剂种类条件试验结果 T a b l e5R e s u l t s 。fc 。n d i t i o n t e s t sf o r t y p e s 。f 表6硫化矿混合浮选结果 c o l l e c t o r si nb u l kf l o t a t i o n7 ％T a b l e6R e s u l t sf o rs u l f i d eo r e sb u l kf l o t a t i o n fo i 0 2 ．3 铜硫分离 2 ．3 ．1 铜硫分离再磨细度试验 混合精矿含铜5 ．9 ％左右，通过对混合精矿进行 镜下检测发现，该混合精矿中含有大约4 0 ％的黄铜 矿一黄铁矿集合体或集合态的黄铁矿，其中包裹着 部分微细粒的黄铜矿。为了最大限度地实现铜硫分 析，需在分离前对混合精矿进行再磨。9J ，再磨细度条 件试验流程如图5 所示，所得结果如图6 所示。 i 合精矿 曜∥ 图4 硫化矿混合浮选流程 F i g ．4 F l o w s h e e to fs u l f i d eo r e sb u l kf l o t a t i o n 铜精矿 分离尾矽 图5再磨细度条件试验流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fr e g i n d i n gf i n e n e s st e s t 磨锄细度一3 8n m 含量／％ 图6 再磨细度条件试验结果 F i g ．6 R e s u l t so ft h er e g r i n d i n gf i n e n e s st e s t 万方数据 2 0 1 6 年第6 期肖骏等某矽卡岩铜铁矿综合回收铜铁试验研究 1 9 由图6 可看出，随着再磨细度的增大，分离精矿 铜金属品位和回收率也会有所上升，当再磨细度为 一3 8 m 占7 8 ．4 2 ％时，铜精矿含铜1 3 ．2 5 ％，再增 大细度时，铜精矿品位和回收率上升幅度较小，综合 考虑再磨成本，铜硫混合精矿再磨细度为一3 8 汕m 7 8 ．4 2 ％。 2 ．3 ．2 铜硫分离抑制剂种类试验 铜硫分离采用浮铜抑硫工艺，最常用的黄铁矿 抑制剂为石灰，其在碱性条件可在黄铁矿表面形成 类似F e O H ，亲水性薄膜，从而降低黄铁矿的可浮 性。常规的高碱压硫工艺易引起选矿厂现场管道结 垢、伴生贵金属回收率降低等不利影响，所以现阶段 应选用多种抑制剂的组合降低石灰的总用量，如石 灰 Q S 、木质素磺酸钠等组合抑制剂‘1 0 I 。混合精矿 铜硫分离试验流程如图5 所示，固定再磨细度为 一3 8 仙m 占7 8 ．4 2 ％，以抑制剂种类和用量为变量， 所得结果如表7 所示。 表7 铜硫分离抑制剂种类条件试验结果 T a b l e7R e s u l t so fc o n d i t i o nt e s t sf o r t y p e s o f i n h i b i t o r si nc o p p e r - s u l f u rs e p a r a t i o n ／％ 表8 T a b l e8 由表7 可看出，使用C a O 巯基乙酸钠组合抑 制剂在用量为10 0 0 2 0s i t 用量的条件下，所得分 离指标与石灰用量在2 ．5k g ／t 时的指标接近，所以 少量巯基乙酸钠可有效降低总石灰的用量。 2 ．3 ．3 铜硫分离石灰用量试验 铜硫分离粗选石灰用量条件试验流程如图5 所 示，再磨细度为一3 8 恤m 占7 8 ．4 2 ％所得结果如图7 所示。 图7铜硫分离石灰用量试验结果 F i g ．7 R e s u l t so fd o s a g eo fl i m ei nC u - Ss e p a r a t i o n 由图7 可看出，随着石灰用量的增大，铜精矿品 位有明显的上升，同时铜精矿中铜回收率逐渐下降， 当石灰用量为8 0 0g ／t 时，铜精矿含铜1 3 ．9 3 ％，铜作 业回收率为8 8 ．9 1 ％，综合考虑分离指标，铜硫分离 粗选最适宜石灰用量为8 0 0g ／t 。 2 ．4 全流程闭路试验 在已有的条件试验基础上进行了全流程闭路试 验，试验流程如图8 所示，最终指标见表8 。 全流程试验结果 R e s u l t so fc l o s e d ．c i r c u i tt e s t ／％ 由表8 可看出，采用如图8 所示流程处理该矽 卡岩型铜铁矿，全流程闭路试验可分别得到铜精矿、 硫精矿、磁精矿三个产品。其中铜精矿含铜 2 1 ．9 0 ％、铜回收率为8 3 ．8 9 ％，硫精矿含硫 4 1 ．8 9 ％、硫回收率为7 4 ．5 7 ％，磁精矿含铁 6 5 ．9 8 ％、铁回收率为6 4 ．3 8 ％，其中伴生金主要富集 于铜精矿和硫精矿中，实现了该铜铁矿中铜、硫、金、 铁的综合回收。 3结论 1 福建某铜铁矿属于典型的钙矽卡岩铜铁矿 床，原矿中主要可回收元素为铜 1 ．5 4 ％ 、铁 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第6 期 3 8 ．1 0 ％ 、硫 1 3 ．0 5 ％ ，同时伴生金 1 ．5g ／t ，原 矿中铜硫铁矿物之间嵌镶关系极其复杂，铜矿物粒 度分布极不均匀，与黄铁矿、磁铁矿连生紧密，黄铜 矿包裹黄铁矿、黄铜矿分布于磁铁矿中的现象普遍 存在，选别难度较大。 原矿 图8 全流程闭路试验工艺流程 F i g ．8T e c h n o l o g i c a lp r o c e s so fc l o s e d c i r c u i tt e s t 2 根据工艺矿物学特性，研究确定了铜硫混合 浮选一混合精矿再磨一铜硫分离一浮选尾矿磁选的 原则工艺流程，依此产出铜精矿、硫精矿、铁精矿，实 现了对该铜铁矿中有价元素的综合回收。 3 最终选矿指标为铜精矿含铜2 1 ．9 0 ％、金7 ．0 8 g ／t 、铜回收率8 3 ．8 9 ％、金回收率2 7 ．9 1 ％，硫精矿含 硫4 1 ．8 9 ％、金3 ．5 0g ／t 、、硫回收率为7 4 ．5 7 ％、金回 收率为5 0 ．5 8 ％，铁精矿中含铁6 5 ．9 8 ％、铁回收率为 6 4 ．3 8 ％，其中金在铜精矿和硫精矿中总回收率达到了 6 8 ．4 9 ％，综合选矿指标较好。 参考文献 [ 1 ] 张景森，张静，周俊杰．矽卡岩和矽卡岩型矿床研究 方法[ J ] ．河北工程大学学报 自然科学版 ，2 0 0 9 ，2 6 1 8 5 - 8 9 ． [ 2 ] 王京彬．我国铜矿资源勘查开发前景展望[ J ] ．国土资源 科技管理，2 0 0 4 ，2 1 6 2 7 - 3 0 ． [ 3 ] 江磊，王若梅，李智明．矽卡岩型矿床特征概述[ J ] ． 西北地质，2 0 1 2 ，4 5 增刊 1 6 7 - 1 6 9 ． [ 4 ] 张守林．矽卡岩型铜矿成矿地质环境、成矿地质特征及 找矿标志[ J ] ．矿产与地质，2 0 0 1 ，1 5 5 3 1 5 3 1 9 ． [ 5 ] 肖骏，陈代雄，杨建文，等．某镁矽卡岩型富铁矿综合 回收铜铋试验研究[ J ] ．矿业研究与开发，2 0 1 5 ，3 5 2 5 6 6 0 ． [ 6 ] 刘艳宾，弓小平，薛迎喜，等．A r c G I S 在东昆仑西段铁矿 资源预测中的应用以矽卡岩型铁矿为例[ J ] ．地质与 勘探，2 0 1 1 ，4 7 6 9 4 3 - 9 5 6 ． [ 7 ] 邱廷省，徐其红，匡敬忠，等．某复杂硫化铜矿铜硫分离 试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 1 ，3 1 2 4 5 4 8 ． [ 8 ] 陈代雄，肖骏，杨建文．提高矽卡岩型多金属硫化矿 床伴生贵金属回收的研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 1 4 5 5 3 - 5 7 ． [ 9 ] 陈代雄，杨建文，李晓东．高硫复杂难选铜铅锌选矿工艺 流程试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 1 1 1 - 5 ． [ 1 0 ] 肖骏，陈代雄，覃文庆，等．某细粒浸染高硫难选铅 锌矿选矿新工艺研究[ J ] ．矿冶，2 0 1 4 ，2 3 2 5 - 1 0 ． 万方数据