提高某铜镍混合精矿中墨铜矿浮选回收率的试验研究.pdf

2 0 1 0 年第3 期 有色金属 选矿部分2 9 提高某铜镍混合精矿中墨铜矿浮选回收率的试验研究 王毓华，周瑜林，邓海波，黄开国 中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要通过对某铜镍选矿厂生产流程产品的考察和分析，发现其铜镍混合精矿中墨铜矿的回收效果较差，是导 致铜的总回收率偏低的主要原因。针对生产原矿样品，在试验室进行了提高墨铜矿回收率的试验研究，确定了适合于墨 铜矿浮选的组合捕收剂z H l 乙基黄药 乙硫氮 丁基铵黑药 和Z H 2 乙基黄药 乙硫氮 Y 8 9 ，配合使用合理的调整 剂和阶段磨矿、阶段选别流程，试验室取得了良好的选别指标。在铜镍混合精矿其它指标相近条件下，铜的总回收率提 高了3 ．9 9 ％，其中，墨铜矿的回收率提高了4 5 ．9 0 ％。 关键词墨铜矿；铜镍矿；浮选；回收率 中图分类号T D 9 5 2 ．1文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 0 0 3 - 0 0 2 9 - 0 4 墨铜矿是一种典型的矿物结构基元层间矿物。 其结构中有两种结构基元层，一种是以共价键为主 的硫化物 C u ，F e S 层，另一种是以离子键为主 的氢氧化物 M g ，A I O H 层 其中，F e 可以呈 类质同象方式替代M g 或A 1 [ 1 - 4 】。 通常，墨铜矿的组成元素以C u 、F e 、N i 、M g 、 0 、H 为主，但墨铜矿的元素组成也并非固定 不变。各产地的墨铜矿因组成元素的不同，它们 的化学式也存在差别，如寿王坟铜矿的墨铜矿 [ C u o ．．9 ，e 1 ．0 7 s 2 ] 插[ M 舫l F e 晒 O H 2 ] 、金川镍铜矿 的墨铜矿[ C 岫7 8 N i Q 嘶F e l l 蒂] l 郧[ M 骱扩e 咖 O H 2 ] 等。但它们共同的结构特点是均由金属硫化物和金 属氢氧化物两大部分组成[ 1 】。 由于墨铜矿为多层结构的矿物，即S 硫化 物 和H 氢氧化物 两种单元层。异种单元层之 间以较强的静电力为主，同种单元层之间以范德华 力为主。墨铜矿的解理主要发生在结合力最弱的H 层之间，解理容易而且完善。墨铜矿的解理面以H 层为主。H 层最外层是O H 。H 层中的高价金属离 子的存在，使H 层表面的O H 电子云向内发生偏 移，使其表面荷正电，对水中的O H 根离子有很强 的静电引力，且表面的H 离子很易与水分子形成 氢键，具有极性分子的性质，表现出很强的亲水 性。因此，墨铜矿的可浮性是很差的 2 ”] 。 根据墨铜矿的表面极性的特点，其合适的捕收 剂应该具备以下三个条件 1 具有长度合适的 收稿日期2 0 0 9 1 2 - 4 l 作者简夼王毓华 1 9 6 4 - 。男，湖北鄂州人，教授。 烃基； 2 具有极性基，易溶于水； 3 能在墨铜 矿表面通过静电吸引或氢键的键合而形成吸附[ 8 | 。 据此，本文在充分研究某铜镍选矿厂现有浮选流程 中墨铜矿回收情况的基础上，着重强化墨铜矿的捕 收，进行了提高墨铜矿浮选回收率的试验研究。 1 矿样及试验方法 本研究的试验样品包括取自于现场生产的流程 产品样品和试验室试验的原矿样品。其中试验室试 验用原矿样品经鉴定查明主要金属矿物为镍黄铁 矿、磁黄铁矿、黄铜矿。次之为黄铁矿、磁铁矿、 斑铜矿、辉铜矿、墨铜矿等。主要脉石矿物为橄榄 石、辉石、蛇纹石等。 金属矿物主要以镍黄铁矿、磁黄铁矿和黄铜矿 的集合体呈细脉、网脉状产出，属海绵晶铁状和半 海绵晶铁状结构。少量黄铜矿、墨铜矿等呈细粒浸 染状产于蛇纹石细脉中。墨铜矿常以显微鳞片状、 细脉状嵌布于蛇纹石或橄榄石残留体边缘，这些均 会造成墨铜矿难以有效回收。 试验原矿的化学多元素分析结果见表l ，其 中，铜的物相分析结果见表2 。 试验过程中所使用的乙基黄药、丁基铵黑药、 Y 8 9 、乙硫氮、丁基醚醇、硫酸铜和C M C 等药剂 均为工业产品。矿石经球磨机磨细后，在X F D 型 1 ．5 加．5 L 的试验室型浮选机中进行浮选试验。对得 到的浮选产品，进行过滤、烘干、称重和制样，并 万方数据 3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 0 年第3 期 表1试样多元素分析结果 T a b l e1C h e m i c a lc o m p o s i t i o n so ft h es a m p l e 表4硫化铜及墨铜矿相回收效果 ％T a b l e4 R e c o v e r y o fc o p p e rs u l f i d ea n dv a l l e r i i t e 垂 童垒．兰 璺 生兰 Q 垒 塑 璺 Q 坚盟 质量分数O ．8 2 1 ．5 20 ．0 3 61 5 ．6 15 ．8 83 1 ．8 82 ．9 52 ．8 72 6 ．4 4 表2 试样铜物相分析结果 T a b l e2 C o m p o s i t i o no fc o p p e rp h a s ei ns a m p l e ％ 物相原生硫化铜次生硫化铜氧化铜墨铜矿合计 占有率 7 5 ．7 68 ．5 50 ．4 21 5 ．2 71 0 0 ．0 进行相应元素的化学分析，用于流程的平衡计算。 2 结果与讨论 2 ．1 生产样品分析 在进行试验室试验前，对现场生产流程考察的 样品进行了较为全面的分析，目的是查明造成铜镍 混合精矿中铜回收率偏低的原因。除对考察样品进 行了化学分析、粒度分析和镜下鉴定之外，重点进 行了不同产品中铜的物相分析，以查明主要铜矿物 相在精矿产品中的回收情况，得到的分析结果见 表3 。 表3 中的分析结果表明，生产原矿中，硫化铜 相 原生 次生硫化铜 占总铜的8 1 ．6 8 ％，而墨铜 矿相则占总铜的1 5 ．6 2 ％，由此可见，如何提高墨 铜矿的回收率是一个不容忽视的问题。同时，生产 工艺对墨铜矿的回收效果非常差，呈反富集现象导 致尾矿中的墨铜矿相占5 6 ．6 7 ％。 在表3 的分析结果基础上，结合现场流程考察 的i - I - 算指标，对各产物中硫化铜和墨铜矿两个主要 铜矿物相在不同产品中的回收情况进行了粗略的计 算和分析，计算结果见表4 。 表3流程考察产品的铜物相分析结果 T a b l e3 C o m p o s i t i o no fc o p p e rp h a s e si np r o d u c t s f r o mt h ep r o d u c t i o np r o c e s s％ 产品名称物相原生硫f 谰{ j c 圭匕硫化铜自由氧化铜结合氧化铜墨铜矿合计 注表中墨铜矿回收率按现场原矿中含墨铜矿的铜0 ．1 5 ％计算。 表4 中的计算结果表明，在铜镍总精矿中，硫 p h a s e si nd i f f e r e n tp r o d u c t s ％ 注表中墨铜矿回收率按现场原矿中含墨铜矿的铜O ．1 5 ％计算。 化铜相的回收率为8 6 ．8 3 ％，这表明生产中对原矿 中的硫化铜相已经实现了较好的回收。然而，总精 矿中墨铜矿相的回收率则仅为3 ．6 8 ％，大量的墨铜 矿未得到有效回收而损失于尾矿中，从而导致尾矿 中墨铜矿相的含量达到0 ．1 7 ％而高于原矿，显而易 见，这是造成铜的总回收率偏低的主要原因之一。 为此，通过试验研究，强化墨铜矿的浮选回收是提 高总铜回收率的关键所在。 2 ．2 提高墨铜矿回收率的试验 根据原矿性质和流程考察样品的分析结果，试 验室试验的工作重点在于确定合适的磨矿产品粒度 组成、适宜的浮选药剂组方和合理的浮选流程结 构。其中，最关键的还是确定能有效回收墨铜矿的 浮选药剂或组方。 参考现场的生产流程，针对提高铜的总回收率 目标，试验拟采取的总体的原则是采用阶段磨矿 的两段浮选，由于两段浮选的原矿中有用矿物组成 存在差异，因此，所采用的药剂也应有所不同，具 体的药剂组方原则如下 1 第一段主要浮选可浮性较好的黄铜矿等铜 矿物，同时尽可能多回收墨铜矿，因此应采用选择 性和捕收能力均较好的捕收剂或组合捕收剂。 2 第二段主要浮选可浮性较差的铜矿物，因 此，应考虑采用活化 强捕收的药剂组方。 通过对大量单一捕收剂和组合捕收剂的筛选试 验，试验最终确定以乙基黄药 乙硫氮 丁基铵黑药 的组合药剂 Z H l 为第一段浮选的最优捕收剂组 方。乙硫氮可与铜镍矿物表面的铜和镍原子形成非 常稳定的络合物，这种反应具有很好的选择性，在 提高铜镍回收率的同时，也可尽量减少氧化镁的上 浮。丁基铵黑药与铜镍矿物表面的铜和镍原子生成 的盐的溶度积比它们的黄原酸盐的溶度积要小得 多，因而具有比黄药类捕收剂更好的捕收能力和选 择性。 万方数据 2 0 1 0 年第3 期王毓华等提高某铜镍混合精矿中墨铜矿浮选回收率的试验研究3 1 表5 Z H l 组合捕收剂与丁基黄药对比试验结果 T a b l e5F l o t a t i o nr e s u l t sc o m p a r i s o nb e t w e e nZ H1 a n ds o d i u mb u t y l x a n t h a t e％ 蒯强t - I 产品徘产率百‰百‰ 注表中墨铜矿回收率按试验原矿样为0 ．1 2 ％计算。 。 表5 中的试验结果表明，与丁基黄药相比，粗 精矿中铜回收率提高了2 ．1 4 ％，镍回收率提高了 7 ．2 3 ％，其中，墨铜矿的回收率提高了2 3 ．5 ％，说 明Z H l 组合药方对铜镍矿物的回收非常有效，尤 其是能大幅度提高墨铜矿的回收率。 在浮选过程中，为了尽可能不影响第一段浮选 尾矿中有用矿物的可浮性，试验在第一段浮选中不 采用任何调整剂。 对于第二段浮选，试验结果表明以采用乙基黄 药 乙硫氮 Y 8 9 的组合药方 Z H 2 为最优，其 中，Y 8 9 为长碳链的高级黄药的混合物，对金属硫 化矿物具有很强的捕收能力。在强化二段捕收的同 时，在再磨过程中，分别添加 N H 4 2 s O 。和C M C 作为降低第二段精矿中氧化镁的调整剂，采用添加 C u S O 。来活化可浮性较差的铜镍矿物，从而提高第 二段混合精矿中铜镍的回收率。 在两段浮选过程中，采用丁基醚醇作起泡剂， 其指标均优于B K 2 0 6 和M I B C 起泡剂，尤其是对提 高墨铜矿的回收率有利。 在确定了最优药剂组方的基础上，试验进一步 确定了药剂的添加方式和用量，以及浮选流程的合 理结构等，最终得到的闭路浮选试验流程及药剂条 件见图1 ，试验指标见表6 。 表6试验指标与生产指标的对比 T a b l e6F l o t a t i o ni n d e xc o m p a r i s o nb e t w e e nt e s ta n d p r o d u c t i o n ％ 方案产品名称产率1 i 而1 ‰一C u 回收率 N i 墨镕} 矿中C “ 注表中墨铜矿回收率按现场原矿中含墨铜矿的铜0 ．1 5 ％，试验样为 0 ．1 2 ％分别计算。 精矿2尾矿 图1闭路试验流程及药剂条件 F i g ．1 C l o s e dc i r c u i tf l o t a t i o nf l o w s h e e ta n d r e a g e n t sf o rt e s t s 表6 中的生产指标和试验指标对比结果表明， 在铜镍混合总精矿中，试验得到的铜回收率为7 4 ．4 6 ％， 镍回收率与生产指标接近，为8 6 ．4 1 ％，精矿氧化 镁含量为6 ．2 7 ％。与生产指标相比，铜的总回收率 提高了3 ．5 6 ％，其中，试验的总精矿中，墨铜矿的 回收较为明显。与生产总精矿相比，在原矿中墨铜 矿含量接近时，试验得到的总精矿中，墨铜矿的回 收率提高了4 5 ．9 0 ％，充分说明试验采用药剂组方 对提高矿石中墨铜矿的回收是非常有效的。 3 结论 通过试验研究，可以得到以下结论 1 针对两段浮选的原矿性质的不同，分别采 用不同的药剂组方，即一段采用组合药剂Z H l ，未 添加任何调整剂；二段采用组合捕收剂Z H 2 ，以及 N H 4 2 s O 。、C M C 、C u S O 。为调整剂。这种药剂组 方可以得到优于现场药剂制度的选别指标。 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 0 年第3 期 2 在第一段浮选试验流程中，设置精扫选作 业，不仅有利于提高混合精矿铜镍回收率，而且有 利于提高一段混合精矿的质量。 3 采用试验的药剂组方，在得到的铜镍混合 精矿的其他指标相近的条件下，铜的总回收率提高 了3 ．9 9 ％，其中，墨铜矿的回收率提高了4 5 ．9 0 ％， 充分体现了试验药方对墨铜矿的有效回收。 参考文献 [ 1 ] 崔林．金川墨铜矿的氢氧根与化学式的测定[ J ] ．有色金 属选矿部分，1 9 8 7 ， 2 4 0 - 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9 ． F L O T A T I O NE X P E R I M E N T ST H EI M [ P R O ⅧGO FR E C O V E R YO FV A L L E R ⅡT EI N C O P P E R { 虹C K E LC O N C E N T R A T E W A N GY u h u a ，Z H O UY u l i n ，D E N GH a i b o ，H U A N GK a i g U O S c h o o lo fR e s o u r c e sP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a 4 10 0 8 3 ，C h i n a A B S T R A C T B a s e do nt h ea n a l y s i io ft h ef l o t a t i o np r o d u c t sf r o mac o p p e r n i c k e lc o n c e n t r a t o r ．i th a sb e e n f o u n d t h a tt h er e c o v e r yo fv a l l e r i i t e i nc o p p e r - n i c k e lc o n c e n t r a t ei sv e r yl o w ，a n di ti sp o s s i b l yt h ek e yr e a s o nf o r t h e l o wt o t a l c o p p e rr e c o v e r y ．F l o t a t i o ne x p e r i m e n t sh a d b e e n c a r r i e do u ti nl a b o r a t o r yf o rt h er a wo r e ． C o m b i n e dc o l l e c t o r sw h i c ha r ee f f e c t i v ef o rt h ef l o t a t i o no fv a l l e r i i t ew e r ed e t e r m i n e da sZ H l s o d i u me t h y l x a n t h a t e s o d i u md i e t h y l d i t h i o c a r b a m a t et r i h y d r a t e a m m o n i u md i b u t y ld i t h i o p h o s p h a t e a n dZ H 2 s o d i u me t h y l x a n t h a t e s o d i u md i c t h y l d i t h i o c a r b a m a t et r i h y d r a t e Y 8 9 ．A c c o m p a n y i n gt h ea p p l y i n go fr e a s o n a b l er e g u l a t o r s a n dt h ef l o t a t i o nf l o w s h e e t ．t h eb e t t e rr e s u l t sh a sb e e na c h i e v e d f i n a l l y ’i nl a b o r a t o r y ．T h et o t a lc o p p e r r e c o v e r yi n c r e a s e db y3 ．9 9 ％。a n dt h er e c o v e r yo fv a l l e r i i t ei n c r e a s e db y4 5 ．9 0 ％w h e no t h e rf l o t a t i o ni n d e x o fc o p p e r - n i c k e lc o n c e n t r a t ea r er o u g hs i m i l a r i t y ． K e yw o r d s v a l l e r i i t e ；c o p p e r - n i c k e lo r e ；f l o t a t i o n ；r e c o v e r y 、 岔 岔 仓 岔 岔 仓 仓 仓 仓 仓 仓 僚 岔 岔 岔 岔 命 令 岔 岔 金 岔 令 令 岔 岔 金 岔 岔 命 仓 岔岔 令 上接第2 8 页 R E S E A R C HO NM D 哑R A LP R O C E S S I N GT E C H N O L O G YO FR E F E R A C T O R YL E A D Z I N CO R E 脚oQ i a o b i n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n g i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ，C h i n a A B S T R A C T I nt h i sp a p e rm i n e r Mo fP b ，Z n ，Sa n dg a n g u ew a sf i n e - - d i s s e m i n a t e di nc r u d eo r e ．d e g r e eo f P bw a s 1 ．2 0 ％，d e g r e eo fZ nw a s7 ．5 4 ％，d e g r e eo fSw 嬲2 0 ．9 6 ％。w a sar e f r a c t o r yl e a d z i n cm i n e ．A tt h es a m e t i m et h er e a s o n a b l ee f f e c t i v ef l o t a t i o np r o c e s sf l o w s h e e ta n dm e d i c a m e n tw e r ea d o p t e dt oo b t a i nb e t t e ri n d e x c o n c e n t r a t eo fZ nd e g r e ew a s61 ．5 3 ％a n dr e c o v e r yw a s6 9 ．6 7 ％c o n c e n t r a t eo fZ nd e g r e eW a s5 2 ．2 4 ％a n d r e c o v e r yW a s8 9 ．8 4 ％． ． K e yw o r d s f i n el c a d - 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