提高铅锌矿中伴生铜回收率的工艺研究与工业应用.pdf

2 0 1 2 年第2 期有色金属 选矿部分 9 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 2 ．0 2 ．0 0 3 提高铅锌矿中伴生铜回收率的工艺研究与工业应用 马忠臣 沈阳有色金属研究院，沈阳1 1 0 1 4 1 摘 要对伴生低铜铅锌矿的选别工艺进行研究，确定铜铅混合浮选铜铅分离铜铅尾矿浮锌的部分混合浮 选工艺流程及最佳的工艺条件。在原矿含铜0 ．2 5 ％时，小型试验获得含铜2 0 ．5 7 ％、铜回收率7 5 ．4 5 ％的铜精矿；工业试 验获得含铜2 1 ．4 1 ％、铜回收率7 3 ．2 7 ％的铜精矿与试验前生产指标相比，铜回收率从原来的4 9 ．6 9 ％提高到7 3 ．2 7 ％，提 高了2 3 ．5 8 个百分点。 关键词铅锌矿；伴生铜；优先浮选；混合浮选；铜铅分离 中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 5 2 ．2 ；T D 9 5 2 ．3文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 2 0 2 0 0 0 9 0 6 P r o c e s sS t u d ya n dI n d u s t r i a lA p p l i c a t i o no nI m p r o v i n gA s s o c i a t e dC o p p e rR e c o v e r y i nP b - Z nO r e M AZ h o n g c h e n S h e n y a n gR e s e a r c hI n s t i t u t eo fN o n f e r r o u sM e t a l s ，S h e n y a n g1 1 0 1 4 1 ，C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e rs t u d i e st h ed r e s s i n gp r o c e s so fl o wa s s o c i a t e dc o p p e rP b Z no r ea n dd e t e r m i n e s t h a tt h ep a r t i a lm i x i n gf l o t a t i o np r o c e s so fC u - P bb u l kf l o t a t i o n C u P bs e p a r a t i o n - Z i n cf l o t a t i o ni nC u - P b t a i l i n g a n d ．b e s tp r o c e s sc o n d i t i o n s ．W h e nt h er a wo r ec o n t a i n s0 ．2 5 ％o ft h ec o p p e r ，t h e c o p p e r c o n c e n t r a t ew i t hg r a d eo f2 0 ．5 7 ％a n dr e c o v e r yo f7 4 ．5 ％h a sb e e no b t a i n e db yp i l o te x p e r i m e n t ；a n dt h e c o p p e rc o n c e n t r a t ew i t hg r a d eo f2 1 ．4 1 a n dr e c o v e r yr a t eo f7 3 ．2 7 ％h a sb e e no b t a i n e db yi n d u s t r i a lt e s t ． C o m p a r e dw i t hp r o d u c t i o nb e f o r es e t t i n gu pt h ee x p e r i m e n t ，t h ec o p p e rr e c o v e r y r a t i oi n c r e a s e sf r o mt h e o r i g i n a l4 9 ．6 9 ％u pt o7 3 ．2 7 ％b y2 3 ．5 8 ％． K e yw o r d s P b Z nm i n e ；a s s o c i a t e dw i t hc o p p e r ；p r e f e r e n t i a lf l o t a t i o n ；c o l l e c t i v ef l o t a t i o n ；c o p p e r - l c a ds e p a r a t i o n 铜铅锌银多金属硫化矿选矿是选矿界公认的难 题之一，也是重要的研究领域。由于矿石性质复杂 多变，尤其是含铜很低、铜嵌布较细的铅锌矿石， 因铜矿物单体解离度低、铜铅分离难度大，使得铜 没有得到有效回收，不得不只生产铅精矿和锌精 矿；或者铜精矿和铅精矿互含高，质量差，回收率 低[ 1 ] 。据不完全统计，有7 0 ％的铅锌矿伴生的铜没 有回收，铜资源无法回收导致浪费达到数十亿元以 上。常用的传统工艺主要特点是重铬酸钾用量大， 生产成本高，环境污染严重[ 2 | 。 沈阳有色金属研究院在铜铅锌复杂多金属难 收稿日期2 0 1 1 - 1 1 - 1 8 修回日期2 0 1 2 一0 1 1 3 作者简介马忠臣 1 9 6 9 一 ，男，辽宁沈阳人，高级工程师。 选矿技术领域，经过长期的试验研究和技术攻关， 不断地技术创新，包括工艺流程创新、高效选矿药 剂的应用、无毒铜铅分离技术的开发、中矿再磨技 术的应用等，已经形成了一系列的核心技术。该技 术在内蒙古拜仁矿业有限公司拜仁铅锌矿应用后， 铜精矿中铜回收率从原来的4 9 ．6 9 ％提高到 7 3 ．2 7 ％，提高了2 3 ．5 8 个百分点。这项选矿试验的 成功，为企业创造了较大的经济效益和社会效益及 环境效益，同时为合理开发我国低铜铅锌矿石资源 和提高矿产资源综合利用水平做出了重要贡献，也 对解决类似难选铜铅锌多金属矿石有一定的借鉴和 万方数据 1 0 有色金属 选矿部分2 0 1 2 年第2 期 表2 T a b l e2 矿石中铜、铅、锌化学物相分析结果 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e r ，l e a d ，z i n cp h a s e ／％ 指导意义。 1 原矿性质 1 ．1 矿物组成 矿石中的矿物种类较多，矿物组成较复杂，有 原生硫化物、次生硫化物、硫酸盐矿物、氧化矿 物、硅酸盐矿物、磷酸盐矿物、卤化物和自然金 属。主要金属矿物有磁黄铁矿、闪锌矿、黄铁矿、 毒砂、方铅矿、黄铜矿，蓝辉铜矿、铜蓝、银黝铜 含量甚微，金矿物为金银矿，银矿物有辉银矿、银 黝铜矿、辉锑银矿、脆银矿；脉石矿物主要有石 英、绢云母，其含量分别为3 9 ．3 7 ％和2 5 ．7 2 ％，另 外还有白云母、黑云母、绿泥石、萤石和少量的磷 灰石[ 3 ] 。原矿化学多元素分析结果及矿石中铜、 铅、锌化学物相分析结果见表1 和表2 。 1 ．2 主要矿物粒度 矿石中的闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂的 浸染粒度均以粗粒嵌布为主，一3 8 斗m 粒级的分布 量较少；3 种目的矿物的粒度分布极不均匀，以 一7 5 斗m 为例，闪锌矿、方铅矿和黄铜矿在 7 5 斗m 粒级的分布率分别为9 2 ．1 9 ％、7 6 ．0 8 ％和5 8 ．9 9 ％， 在一3 8 斗m 粒级的分布率分别为2 ．8 6 ％、1 4 ．8 5 ％和 2 8 ．3 8 ％，可见闪锌矿和方铅矿的浸染粒度以粗粒嵌 布为主，黄铜矿在细粒级的分布率较高，而且这部 分细小颗粒，绝大多数为细粒包裹体被其它矿物包 裹或呈细脉状、网脉状穿插交织在其它矿物中。这 部分黄铜矿难以单体解离。其它金属矿物，如辉铜 矿、蓝辉铜矿，铜蓝等均以中细粒浸染为主，多集 中于一3 8 斗m 的粒级中。金银矿物，除银黝铜矿 外，均以细粒、微细粒嵌布为主。银黝铜矿颗粒 在 7 5 m 与一3 8 斗m 分布最多，而脆银矿颗粒大 部分在5 m 以下粒级中分布，其它金、银矿物，如 金银矿、辉银矿、脆银矿几乎全部分布在一3 8 斗m 粒级中[ 3 ] 。 1 ．3 主要矿物产出特征 矿石中金属矿物的产出特征和嵌布关系十分复 杂，黄铜矿、方铅矿和闪锌矿常呈连晶关系共生， 它们彼此相互穿插，相互包裹。尤其是黄铜矿与闪 锌矿之间，共生关系更为紧密，在绝大多数的闪锌 矿颗粒中，均可见包含其中的因固溶体分离作用形 成的乳浊状、串珠状和短脉状的细小的黄铜矿颗 粒。而且黄铜矿、方铅矿和闪锌矿与磁黄铁矿、黄铁 矿、毒砂之间的关系十分紧密。前三者沿磁黄铁矿、 黄铁矿和毒砂的裂隙、孔洞充填胶结并交代溶蚀形 成脉状、网脉状构造；在闪锌矿中普遍有磁黄铁矿 和黄铜矿一起形成的乳浊状结构，而且也有磁黄铁 矿、毒砂的细粒包裹体和交代作用残余的捕虏体[ 3 J 。 2 现场生产情况 2 ．1 现场生产的工艺流程 现场采用全优先工艺流程，见图1 。 2 ．2 现场生产指标 2 0 0 8 年1 月至2 0 0 9 年1 月现场生产平均指标 见表3 。铜、铅精矿中银总回收率为7 2 ．7 2 ％。 表32 0 0 8 年1 月至2 0 0 9 年1 月现场生产指标 T a b l e3O n - s i t ep r o d u c t i o nt a r g e t sf r o mJ a n u a r y2 0 0 8t o J a n u a r y2 009／％ 产品名称 C u 1 9 ．3 3 1 ．2 6 0 ．5 3 O ．0 3 0 ．2 0 品位回收率 P bZ n A g Q r 9 C u P bZ n A S 铜精矿 铅精矿 锌精矿 尾矿 原矿 3 工艺技术研究 3 ．1 工艺流程的确定 9 3 4 4 7 9 3 9 0殂∞“ 埒∞ l 1 2 6 7 5 5 2 O ●●s1 4 ∞ 8 1 1 0 9 4 8 8 0 4 1 4 8 O 8 O 9 4 O 7 6 2 5 5 O∞拍心∞ 8 8 2 4 5 9 2{乳一伽撇m 塔舛 5 8 8 4 5 8 2 9 2 9 l 4 6 O 4 1 4 8 1 4 1 O 8 2 5 1 1 O 1 O O 1 万方数据 2 0 1 2 年第2 期马忠臣提高铅锌矿中伴生铜回收率的工艺研究与工业应用1 1 原矿 一1 8m m 锌精矿 图1 现场生产原则流程 F i g ．1P r i n c i p l ep r o c e s sf l o w s h e e to fo n - s i t ep r o d u c t i o n 对于铜铅锌多金属矿所采用的工艺流程主要分 为4 种优先浮选流程，部分混合浮选流程，等可 浮浮选流程，混合浮选流程‘4 | 。现场采用全优先工 艺流程，由于含铜低，铜的金属量就少，为了降低 铅锌的互含，选铜时需要抑制铅锌矿物，同时选用 捕收能力弱的捕收剂回收铜矿物，导致铜回收率 很低。 矿石含铜为0 ．2 5 ％，含铅1 ．4 0 ％，铜铅比为 1 5 ．6 ，比值很小，更适合于铜铅混合浮选工艺，这 样即可以节省浮选设备，又可以节省浮选药剂[ 5 ] ， 万方数据 1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 2 年第2 期 所以首先进行工艺流程对比试验。优先浮选工艺流 程是先浮铜 一次粗选、三次精选、两次扫选 ， 再浮铅 一次粗选、两次精选、两次扫选 ；铜铅 混合浮选工艺流程是铜铅混合浮选 一次粗选、三 次精选、两次扫选 ，铜铅混精经再磨后进行铜铅 分离 一次粗选、两次精选、两次扫选 ，工艺流 程对比试验结果见表4 。 表4流程对比试验结果 T a b l e4R e s u l t so ff l o w s h e e tc o m p a r i s o n ／％ 根据流程对比试验结果可以看出，采用全优先 浮选流程，铜粗精矿中铜回收率为6 9 ．8 2 ％，而铜 铅混合浮选流程的铜铅粗精矿中铜回收率为 8 4 ．7 2 ％，去掉铅精矿所带走的铜 约4 ％～5 ％ 后， 混合浮选铜的上浮率明显高于全优先浮选流程。所 以，对于低铜铅锌矿来说，采用铜铅混合浮选工艺 流程更有利于铜矿物的回收。 3 ．2 工艺条件的确定 3 ．2 ．1 铜铅粗选条件试验 铜铅粗选试验，考察了磨矿细度、矿浆p H 值、捕收剂种类及用量、锌抑制剂用量等条件。根 据试验结果确定了铜铅粗选的工艺条件是磨矿细 度一7 5 斗m 占7 0 ％；用石灰调整矿浆p H 值，其用 量为1 ．8k g ／t p H9 ．0 ；捕收剂为单一丁基黄药， 其用量为6 0g ／t ；锌抑制剂为硫酸锌，用量为6 0 0 加。各条件试验结果见图2 、图3 、图4 、图5 。 堡 褂 擎 回 堡 趟 咯 6 06 57 07 58 0 8 5 磨矿细度，％一7 5 “m 图2 磨矿细度对选别指标的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo ft h eg r i n d i n gf i n e n e s so n f l o t a t i o ni n d e x 堡 褥 擎 回 邃 通 咯 矿浆p H 值 图3 矿浆p H 值对选别指标的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo ft h ep Hv a l u eo fs l u r r yo n f l o t a t i o ni n d e x 冰 ＼ 瓣 擎 回 堡 趔 咯 5 05 56 06 57 07 58 08 59 0 捕收剂用量／ s r 1 图4 捕收剂用量对选别指标的影响 F i g ．4 I n f l u e n c eo ft h ea m o u n to fc o l l e c t o ro nt h e f l o t a t i o ni n d e x 3 ．2 ．2 铜铅分离试验 由矿石性质i ，I 知，铜铅矿物的氧化率均较低， 铅矿物主要为方铅矿，被次生铜离子活化的可能性 很小。从抑多浮少的观点出发，铜铅比为1 5 ．6 ， 比值较小，故此应采用抑铅浮铜的方法进行铜铅 分离[ 6 ] 。 通过对分离方案、再磨细度、脱药、抑制剂种 万方数据 2 0 1 2 年第2 期马忠臣提高铅锌矿中伴生铜回收率的工艺研究与工业应用 1 3 堡 胬 擎 回 蓬 趔 罐 03 0 0 6 0 0 9 0 01 2 0 0 1 5 0 01 8 0 0 硫酸锌用量／ a ．1 _ 1 图5 硫酸锌用量对选别指标的影响 F i g ．5 I n f l u e n c eo ft h ea m o u n to fc o p p e rs u l f a t eo n t h ef l o t a t i o ni n d e x 类及用量等条件试验研究，最终确定了亚硫酸盐法 抑铅浮铜方案、中矿再磨、Y X 一2 1 1 新型组合抑制 剂抑制铅锌矿物等技术，实现了铜铅矿物的有效 分离。 3 ．3 采取的技术措施 1 将原全优先工艺流程改为部分混合浮选工 艺流程，即铜铅混合浮选再铜铅分离、之后浮锌的 工艺流程。混合浮选工艺流程加强了对铜矿物的捕 收，有效地提高了铜矿物的回收率；同时缩短了铅 矿物受药剂作用的时间及消除铅矿物反复受药剂作 用的不利因素，使铅矿物保持原有的良好可浮性， 进而增加了铅的回收率，也提高了银的回收率。 2 采用了亚硫酸盐法进行铜铅分离，实现了 无毒分离。 3 铜铅分离采用铜铅混合精矿再磨工艺，提 高了铜、铅矿物的单体解离度，同时起到了脱药 作用。 4 使用新型组合抑制剂Y X 一2 1 1 ，使铅矿物 得到有效抑制，降低了铜、铅精矿的金属互含，从 而提高了铜精矿中铜的回收率和铅精矿中铅的回 收率。 3 ．4 小型闭路试验 根据条件试验确定的铜铅混合浮选工艺流程 铜铅混选作业是一次粗选、三次精选、两次扫选； 铜铅分离作业是一次粗选、两次精选、两次扫选； 浮锌作业是一次粗选、四次精选、两次扫选 及工 艺条件，进行闭路试验。小型试验获得含铜 2 0 ．5 7 ％、含银37 6 7 ．3 8g e t 、铜回收率7 5 ．4 5 ％、银 回收率3 0 ．1 5 ％的铜精矿，含铅4 5 ．5 5 ％、含银 18 7 4 ．0 4g ／t 、铅回收率8 9 ．3 1 ％、银回收率4 8 ．9 5 ％ 的铅精矿，铜铅精矿中银总回收率为7 9 ．1 0 ％；含锌 4 8 ．4 1 ％、含银9 7 ．3 0 矾、锌回收率9 0 ．2 9 ％的锌精矿。 4 工业试验 4 ．1 现场工艺流程改造 改造前现场生产采用全优先浮选工艺流程，即 先选铜、再选铅、最后选锌。现场生产为两系列 完全相同 。改造后现场生产采用铜铅混合浮选工 艺流程，先铜铅混合浮选，再铜铅分离，最后选 锌。原优先浮铜作业改为铜铅混合浮选作业，浮铅 作业的设备留以备用，浮锌作业不动，新增铜铅分 离作业 两系列的铜铅混合精矿合并一起进行铜铅 分离 一次粗选、三次精选、三次扫选，共1 2 台 3m 3 浮选机。 4 ．2 工业试验期间生产技术指标 现场工艺流程改造后，按照小型试验确定的工 艺条件进行为期一个月的工业试验，工业试验期间 累计生产技术指标见表5 。铜精矿和铅精矿中银的 总回收率为7 6 ．6 9 ％。 表5 工业试验期间 2 0 0 9 年4 月 累计生产技术指标 T a b l e5T h ec u m u l a t i v ep r o d u c t i o nt e c h n o l o g yi n d i c a t o r s o fi n d u s t r i a lt e s tp e r i o d A p r i l2 0 0 9 ，％ 产品 名称 品位回收率 z nC uP bA g g 一z nC u P b 鲰 4 6 ．3 1 80 ．5 3 50 ．3 4 01 0 5 ．7 49 1 ．7 6 1 7 ．8 42 ．2 78 ．6 6 1 1 ．2 1 0 2 1 ，4 1 14 ．3 4 83 5 8 6 ．2 12 ．2 87 3 。2 7 2 ．9 83 0 。1 3 4 ．0 3 40 ．4 1 74 2 ．4 5 81 8 6 1 ．7 72 ．4 44 ．2 48 6 ．6 14 6 ．5 6 0 ．1 7 10 ．0 1 3 0 ．1 1 71 7 ．2 73 ．5 24 ．6 5 8 ．1 4 1 4 ．6 5 4 ．2 8 60 ．2 5 51 ．2 7 21 0 3 ．7 21 0 0 ．O1 0 0 ．01 0 0 ．0 1 0 0 ．0 锌精矿 铜精矿 铅精矿 尾矿 原矿 4 ．3 选矿厂工业试验前后技术指标对比 铜精矿铜回收率从原来的4 9 ．6 9 ％提高到 7 3 ．2 7 ％，提高了2 3 ．5 8 个百分点；铅精矿铅回收率 从原来的8 1 ．4 1 ％提高到8 6 ．6 1 ％，提高了5 ．2 个百 分点；同时铜铅精矿银的总回收率从原来的7 2 ．7 2 ％ 提高到7 6 ．6 9 ％，提高了3 ．9 7 个百分点。 5 结论 1 通过小型试验研究，首先优化了流程结构， 由原来的全优先浮选工艺流程改为铜铅混合浮选工 艺流程；其次，确定了适合该矿石性质的工艺条 件，形成了针对该矿石的整套技术，具体为铜铅 与锌矿物分离技术，在降低锌矿物含量的基础上， 强化铜铅矿物的捕收，从而提高了铜铅矿物及银矿 物的回收率。铜铅分离采用铜铅混合精矿再磨， Y X 一2 11 组合抑制剂抑制铅锌矿物，对铜矿物具有 选择性好、捕收能力弱的捕收剂Z 一2 0 0 浮铜，使铜 H 屹m 8 6 4 2 O 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 2 年第2 期 铅矿物得到了有效分离。 2 试验矿石各主要元素品位为，铜0 ．2 5 ％， 铅1 ．4 4 ％，锌4 ．5 1 ％，银11 3 ．7 1g ／t 。工业试验原矿石 含铜0 ．2 5 5 ％、铅1 ．2 7 2 ％、锌4 ．2 8 6 ％、银1 0 3 ．7 2 趴， 各有价元素品位均略低于试验矿石品位，工业试验 指标为铜精矿含铜2 1 ．4 11 ％，含银35 8 6 ．2 1 9 ／t ， 铜回收率7 3 ．2 7 ％，银回收率3 0 ．1 3 ％；铅精矿含铅 4 2 ．4 5 8 ％，含银18 6 1 ．7 7g ／t ，铅回收率8 6 ．6 1 ％，银 回收率4 6 ．5 6 ％；铜铅精矿中银总回收率为7 6 ．6 9 ％。 工业试验结果与小型试验相比较，铜精矿品位提高 了0 ．8 4 ％，铜回收率降低了2 ．1 8 ％；铜指标比较 接近，但都远远高于原工艺生产的铜指标，工业试 验验证小型试验所确定的工艺流程和工艺条件是适 合的。 3 小型试验成果在现场生产中实施后，实际 选矿技术指标与小型试验指标接近，比原有的生产 技术指标有较大幅度的提高，尤其是铜回收率提高 了2 3 ．5 8 ％，铅、银回收率也提高了数个百分点，每 年可为内蒙古拜仁矿业有限公司多创利税40 0 0 多 万元，该工业试验的成功为合理开发我国铜铅锌多 金属资源和提高矿产资源利用率做出了积极贡献， 同时也为处理类似矿石提供了有益的借鉴。 参考文献 [ 1 ] 陈代雄，杨建文，李观奇，等．高海拔地区复杂铜铅锌 多金属硫化矿浮选试验研究及应用[ J ] 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