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中图分类号 旦窆2 3 U D C6 2 2 ．7 硕士学位论文 学校代码 Q 三三三 密级公五 黄铜矿与黄铁矿、毒砂的浮选分离研究 R e s e a r c ho nF l o t a t i o nS e p a r a t i o no f C h a l c o p y r i t ea n d P y r i t e ，A r s e n o p y r i t e 作者姓名 学科专业 研究方向 学院 系、所 指导教师 秦大梅 矿业工程 矿物加工工程 资源加工与生物工程学院 欧乐明教授 论文答辩日期业J 答辩委员会主席2 2 螂 中南大学 二0 一四年五月 万方数据 学位论文原创性声明 本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研 究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特另t l D l i 以标注和致 谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确 的说明。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 作者签名耋查塑日期丛年三月望日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学 位论文的规定即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。 保密论文待解密后适应本声明。 作者签名趟 日期鲨坐年』月盟日 铷签名列时 日期盟年』月耸日 万方数据 黄铜矿与黄铁矿、毒砂的浮选分离研究 摘要我国低品位铜矿资源占有比重大，且铜与硫、砷矿物致密共生， 如何通过优化低品位铜矿的浮选工艺，实现铜与硫、砷的选择性分离， 是提高低品位铜矿资源利用率的关键| 可题。本文通过纯矿物浮选试验， 结合多种测试分析方法对硫化铜矿浮选体系中矿物的可浮性差异、捕 收剂与起泡剂的组合使用、三相泡沫稳定性等内容进行详细研究。在 此基础上，进行云南都龙低品位硫化铜矿浮选工艺研究。主要研究内 容和结论如下 f 1 研究比较了不同捕收剂时黄铜矿与黄铁矿、毒砂的可浮性差 B 升。 与丁黄药相比，O L I I A 对黄铜矿的捕收能力相当，而对黄铁矿 和毒砂的捕收能力弱，具有良好的选择性。当p H 为9 ．5 左右，在添 加石灰与腐殖酸钠组合抑制剂的条件下，可有效地实现黄铜矿与黄铁 矿、毒砂的浮选分离。 2 研究了松醇油和M I B C 与高性能捕收剂O L I I ．A 组合使用对硫 化矿浮选分离的影响，以及泡沫稳定性与分离选择性的关系。 人工混合矿浮选试验中，以O L I I - A 为捕收剂，采用松醇油为起泡 剂时，O L I I A 和松醇油对混合矿分离的选择性影响较大；采用M I B C 为起泡剂时，M I B C 对混合矿分离的选择性影响显著。随着捕收剂和 起泡剂用量的变化，选择性指数的变化规律与动态稳定系数的变化规 律是一致的。根据泡沫动态稳定性选择适宜的浮选药剂及用量，可以 改善矿物分离的选择性。 3 低品位硫化铜矿浮选分离工艺研究。 针对原矿品位为0 ．1 5 ％左右的都龙低品位硫化铜矿石，采用 O L I I A 为选铜捕收剂，M I B C 为起泡剂，闭路试验铜精矿中铜的品位 可达1 7 ．2 0 ％，回收率为5 4 ．6 5 ％，铜精矿中锌和砷的含量很低。与现 场生产工艺相比，精矿铜品位和回收率大幅提高。 图4 4 幅，表2 1 个，参考文献7 9 篇。 关键词捕收剂；起泡剂；组合使用；泡沫稳定性；分离选择性 分类号T D 9 2 3 万方数据 R e s e a r c ho nF l o t a t i o nS e p a r a t i o no f C h a l c o p y r i t ea n d P y r i t e ，A r s e n o p y r i t e A b s t r a c t T h el o wg r a d ec o p p e rr e s o u r c e sm a k eu pa l a r g ep r o p o r t i o ni n C h i n a ，a n dc o p p e ri n t h eo r ei s c l o s e l y a s s o c i a t e dw i t h p y r i t e ， a r s e n o p y r i t e ．H o wt oa c h i e v es e l e c t i v es e p a r a t i o no fc h a l c o p y r i t ef r o m p y r i t e ，a r s e n o p y r i t eb yo p t i m i z i n gt h ef l o t a t i o nt e c h n o l o g yo fl o wg r a d e c o p p e ro r e ，w h i c hi sak e yp r o b l e mt oi m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fc o p p e r r e s o u r c e su t i l i z a t i o n ．S i n g l em i n e r a lf l o t a t i o nt e s t sc o m b i n e dw i t hv a r i o u s t e s ta n da n a l y s i sm e t h o d sw e r ec a r r i e do u tt oi n v e s t i g a t ec o p p e rs u l p h i d e o r ef l o t a t i o ns y s t e m ，i n c l u d i n gt h es u r f a c ep r o p e r t i e sa n df l o t a b i l i t y , t h e c o m b i n e du s eo fc o l l e c t o ra n df r o t h e r , t h ef r o t hs t a b i l i t ya n dS Oo n ． B a s i n go na b o v em e n t i o n e dr e s e a r c h e s ，s t u d yo nt h ef l o t a t i o nt e c h n o l o g y f o rD u l o n gl o wg r a d ec o p p e ro r ew e r ec o n d u c t e di nt h i sd i s s e r t a t i o n ．T h e m a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa n dc o n c l u s i o n sa r el i s t e da sf o l l o w s 1 C o m p a r i s o no f t h ee f f e c t so fv a r i o u sc o l l e c t o r so nt h ef l o a t a b i l i t y b e t w e e nc h a l c o p y r i t ea n d p y r i t e ，a r s e n o p y r i t e ． T h er e s u l t so fs i n g l em i n e r a lf l o t a t i o ne x p e r i m e n ts h o wt h a tO L I I A h a sg o o ds e l e c t i v i t ya n ds t r o n gc o l l e c t i n ga b i l i t yf o rc h a l c o p y r i t e ，w h i l e w e a k e rf o rp y r i t ea n da r s e n o p y r i t et h a nb u t y lx a n t h a t e ．W h e nt h ep Hi s a b o u t 9 ．5 ，c h a l c o p y r i t e a n d p y r i t e ，a r s e n o p y r i t e C a nb e s e p a r a t e d e f f i c i e n t l yb yf l o t a t i o nu s i n gl i m ec o m b i n e dw i t hs o d i u mh u m a t ea s d e p r e s s a n t ． 2 S t u d yo nt h ee f f e c t so fc o m b i n a t i o nu s eo fT e r p e n i co i la n d M I B Cw i t hO L I I A ，r e s p e c t i v e l y , o nt h es e l e c t i v i t yo fc o p p e rs u l p h i d e o r ef l o t a t i o ns e p a r a t i o n ．a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n 舶t l ls t a b i l i t ya n d s e p a r a t i o ns e l e c t i v i t y ． A r t i f i c i a lm i x e dm i n e r a lf l o t a t i o nt e s t ss h o wt h a tu s i n gO L I I Aa s c o l l e c t o r , T e r p e n i co i l a sf r o t h e r , O L I I Aa n dT e r p e n i co i lh a s e v i d e n t e f f e c to nt h es e l e c t i v i t yo fm i x e dm i n e r a lf l o t a t i o n ．W h e nu s i n gM I B Ca s f r o t h e r , i th a ss i g n i f i c a n te f f e c to nt h es e l e c t i v i t yo fm i x e dm i n e r a l f l o t a t i o n ．B e s i d e s ，F r o t hs t a b i l i t yt e s t si n d i c a t et h a tw i t ht h ec h a n g ei n c o l l e c t o ra n df r o t h e rd o s a g e ，t h ec h a n g i n gr u l e so fs e l e c t i v i t yi n d e x ，i si n a c c o r d a n c ew i t ht h ec h a n g i n gr u l e so f d y n a m i cs t a b i l i t yf a c t o r ．C h o o s i n g l I l 万方数据 s u i t a b l ef l o t a t i o nr e a g e n t sa n dd e t e r m i n i n gt h ed o s a g eb a s e do nt h ef r o t h s t a b i l i t yc a ni m p r o v et h es e l e c t i v i t yo fc o p p e r - s u l p h u rs e p a r a t i o ni n f l o t a t i o n ． 3 S t u d yo nf l o t a t i o nt e c h n o l o g yf o rl o wg r a d ec o p p e rs u l p h i d eo r e ． T h eD u l o n gl o wg r a d ec o p p e ro r ew i t l lC ug r a d ea b o u t0 ．15 ％w a s u s e da sr a wm a t e r i a lf o rf l o t a t i o nt e s t s ．B yu s i n gO L I I Aa n dM I B Ca s c o p p e rc o l l e c t o ra n df r o t h e rr e s p e c t i v e l y , c o p p e rc o n c e n t r a t ew i t h17 ．2 0 ％ C u ，5 4 ．6 5 ％o fr e c o v e r yw a so b t a i n e di nt h ec l o s ec i r c u i te x p e r i m e n t ．T h e g r a d eo f z i n ca n da r s e n i ci nc o p p e rc o n c e n t r a t ew a sv e r yl o w ．C o m p a r e d w i t ht h el o c a lp r o d u c t i o np r o c e s s ，t h eg r a d ea n dr e c o v e r yo fc o p p e r c o n c e n t r a t ew e r eg r e a t l yi m p r o v e d ． 4 4F i g u r e s ，21T a b l e s ，7 9R e f e r e n c e s ． K e y w o r d s c o l l e c t o r , f r o t h e r , c o m b i n e du s e ，舶t hs t a b i l i t y , s e p a r a t i o n s e l e c t i v i t y C I a s s i n c a t i o n T D 9 2 3 l V 万方数据 目录 学位论文原创性声明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯”I I 目勇乏⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯V l 文献综述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 铜资源概况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 ．1 ．1 铜资源分布特点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．1 ．2 铜资源供需现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 铜硫浮选分离工艺流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 ．3 铜硫分离浮选药剂的研究进展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 1 ．3 ．1 硫化铜矿浮选捕收剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 1 ．3 ．2 浮选起泡剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 1 ．3 - 3 铜硫分离抑制剂⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．4 起泡剂与捕收剂的组合使用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 1 ．4 ．1 起泡剂与捕收剂的相互作用研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．8 1 ．4 ．2 起泡剂与捕收剂的相互作用机理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 1 ．4 ．3 泡沫稳定性对矿物浮选的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯l O 1 ．4 ．4 泡沫稳定性的测试及评价方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 1 ．5 选题目的、意义及研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 3 1 ．5 ．1 选题目的、意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 1 ．5 ．2 研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 2 试验原料、仪器设备及研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 5 2 ．1 试验矿样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 5 2 ．1 ．1 单矿物试样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 2 ．1 ．2 实际矿石矿样⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 6 2 。2 试验药剂及仪器⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 6 2 ．3 研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 7 2 ．3 ．1 纯矿物浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 7 2 ．3 ．2 接触角测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 8 2 ．3 ．3 表面张力测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 2 ．3 ．4 泡沫稳定性测试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 2 ．3 ．5 实际矿石浮选试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 黄铜矿与黄铁矿、毒砂可浮性的差异⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 V 万方数据 3 ．1 矿浆p H 值对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．1 ．1 无捕收剂浮选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 l 3 ．1 ．2 有捕收剂浮选⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 3 ．2 捕收剂用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 3 3 ．2 ．1 丁黄药用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．2 ．2O L I I ．A 用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．3 矿物表面润湿性研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．3 ．1p H 值对矿物表面润湿性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 4 3 ’3 ．2 捕收剂对矿物表面润湿性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 5 3 ．4 起泡剂用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 7 3 ．4 ．1 松醇油用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 3 ．4 ．2M I B C 用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 8 3 ．5 抑制剂对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 9 3 ．5 ．1 石灰用量对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 9 3 ．5 ．2 腐植酸钠与石灰组合抑制剂对矿物可浮性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 0 3 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3l 4 起泡剂与捕收剂组合使用⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 3 4 ．1 起泡剂与捕收剂的组合使用对混合矿浮选分离的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 3 4 ．1 ．1 松醇油与O L I I ．A 组合使用对混合矿分离选择性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 3 4 ．1 ．2M I B C 与O L I I ．A 组合使用对混合矿分离选择性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 4 ．2 起泡剂与捕收剂的组合使用对泡沫稳定性的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一3 4 4 ．2 ．1 气流速率条件试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．2 ．2 起泡剂与捕收剂组合使用对泡沫层高度的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 5 4 ．2 ．3 起泡剂与捕收剂组合使用对动态稳定系数的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 8 4 ．3 泡沫稳定性与浮选分离选择性的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 4 ．3 ．1 捕收剂用量对选择性指数和动态稳定系数的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 9 4 ．3 ．2 起泡剂用量对选择性指数和动态稳定系数的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 4 ．4 浮选药剂的表面活性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 2 4 ．4 ．1 单一药剂的表面活性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 4 ．4 ．2 起泡剂与捕收剂组合使用对溶液表面张力的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3 4 ．5 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 3 5 低品位硫化铜矿选矿工艺研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 5 5 ．1 原矿性质⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～4 5 5 ．2 低品位硫化铜矿选矿工艺⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 6 V J 万方数据 5 ．2 ．1 粗选磨矿细度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 6 5 ．2 ．2 粗选捕收剂用量试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 7 5 ．2 ．3 铜粗精矿再磨磨矿细度试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 9 5 ．2 ．4 再磨精选石灰用量试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 5 ．2 ．5 全流程开路试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 2 5 ．2 ．6 闭路流程试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 3 5 ．3 三种药剂方案浮选指标对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 5 ．4 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 5 6 结论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．5 7 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一5 8 攻读学位期间主要研究成果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．6 3 致{ 射⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一6 4 V I J 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 1 文献综述 1 ．1 铜资源概况 1 ．1 ．1 铜资源分布特点 铜位于元素周期表第4 周期，属于第1 B 族，是一种紫红色金属，有良好的 延展性，导热性和导电性强。铜及其合金材料广泛运用于电气、汽车、建筑工业、 国防工业等领域，在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。 全球铜矿资源丰富，总资源量达3 7 亿吨，其中陆地铜资源量超过3 0 亿吨， 海域中含铜结核7 亿吨。世界铜矿资源主要分布在北美、拉丁美洲和中非三地， 据统计【I ] ，截止2 0 1 2 年底，世界已探明的铜储量和基础储量分别为6 ．8 亿吨和 1 0 ．6 5 亿吨，这些铜矿资源遍及六大洲，分布在1 5 0 多个国家，部分国家可采年 限达1 0 0 年以上。其中，智利达1 ．9 亿吨，铜储量居世界第一位，其次为澳大利 亚、秘鲁、美国、墨西哥，中国的铜资源储量为0 ．3 亿吨，居第六位。表1 ．1 为 世界主要铜矿石产量和储量。 袁1 ．1世界主要铜矿石产量和储量 数据来源U ．S ．G e o l o g i c a lS u r v e y , M i n a r a lC o m m o d i t yS u m m a r i e s , 2 0 1 3 万方数据 硕士学位论文1 文献综述 全球铜矿资源类型多样，以斑岩型为最重要 占比5 5 ．3 ％ ，其次为砂页岩 型 占比2 9 ．2 ％ 、黄铁矿型 占比8 ．8 ％ 和铜镍硫化物型 占比3 ．1 ％ 等四大 类，合计占世界总储量的9 6 ．4 ％，其他类型矿产，如碳酸岩型、矽卡岩型等仅占 世界铜总储量的3 ．6 ％1 2 1 。 中国是世界上铜矿较多的国家之一，截至2 0 1 0 年底，我国铜矿查明资源储 量8 0 4 0 ．7 万吨，比2 0 0 9 年净增1 4 ．4 万吨，增长0 ．2 ％1 3 , 4 】。我国的铜矿主要分布 在西藏、江西、云南、安徽、湖北等地，从矿床规模、铜矿品位、开采条件看， 我国铜矿资源具有以下特点【4 ，5 】 1 矿床规模小，多为中小型矿。我国大型铜矿床不到3 ％，小型铜矿床占 比高达8 8 ．4 ％，铜矿床中只有江西德兴铜矿 5 2 4 万吨 和西藏玉龙铜矿 6 5 0 万 吨 的铜资源储量在5 0 0 万吨以上。 2 共伴生矿多，且品位偏低。我国已探明的铜矿床中，铜品位低于O ．7 ％ 资源储量占比为5 6 ％，斑岩型铜矿床平均品位一般仅达到0 ．5 ％左右，远低于智 利、赞比亚等国的铜矿石品位。 3 新探明的规模大、品位高的铜矿床多处于边远地区，建设条件恶劣， 开发利用比较困难。 综上所述，我国低品位铜资源占有比重大，铜资源总量不足，经过几十年的 掠夺式开采，铜资源大幅度减少，富铜资源匮乏。 1 ．1 ．2 铜资源供需现状 2 0 0 62 0 0 72 0 0 82 0 0 92 0 1 0 年份 图1 ．12 0 0 3 ．2 0 1 0 年中国精炼铜生产情况和消费情况 自2 0 世纪9 0 年代以来，中国处于工业化高速发展阶段，汽车、建筑、电力 2 0 O O 0 0 O O O O ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ 如 ∞ ∞ 一留Kv咧敬涎冥嘲九州器竣罂陬昏 万方数据 硕士学位论文 I 文献综述 等行业发展迅速，我国对铜材的消费一直保持高速增长态势，铜消费增速高于铜 产量增速，铜产品供不应求，中国己成为世界最大的铜精矿进口国。图1 ．1 为 2 0 0 3 ．2 0 1 0 年中国精炼铜生产情况和消费隋况【6 J 。 中国铜工业虽然有很大发展，虽然我国有3 0 0 万讹的铜冶炼能力，但自产 的铜精矿不到1 0 0 万t ／a ，中国的铜精矿自给率不到3 0 ％，对外依存度高1 7 J 。中 国己发展成为全球最大的铜消费国、铜加工制造基地、铜基础产品输出国。 1 ．2 铜硫浮选分离工艺流程 国内外在硫化铜矿的浮选工艺方面做了大量研究，并对现有流程进行改进， 生产实践证明，新型浮选工艺在现场应用中有较强的针对性和良好的适用性【8 】。 1 异步浮选 异步浮选充分利用矿物可浮性和浮选速度的差异，实现矿物选择性分离，适 用于多金属矿浮选，有利于提高伴生金银的回收率。杨丙乔等人1 9 J 对某铜铁矿进 行选铜工艺研究，试验结果表明，确定磨矿细度为一0 ．0 7 4 m m 占8 5 ．9 ％，采用异 步浮选工艺流程，以单一丁黄药为捕收剂，铜精矿中铜品位为2 2 ．8 5 ％，回收率 为9 3 ．7 2 ％，含金1 4 ．2 7 卧，回收率为9 4 ．8 3 ％，含银8 5 ．6 9 酢，回收率为8 2 ．3 4 ％。 2 分步优先浮选 分步优先浮选适用于含多种铜矿物且各种铜矿物上浮速率差异较大的铜矿 石，能防止硫化铜矿的过磨和少磨，避免铜回路中硫的循环。江西德兴铜矿采用 分步优先浮选工艺后，铜精矿的品位可达2 5 ％，同时钼的回收率提高至6 0 ％以 上【l o 】。邱廷省㈣等人对某复杂硫化铜矿进行铜硫分离工艺研究，选择高效捕收 剂L P ．0 1 ，采用分步优先浮选和中矿再磨再选浮选工艺，经二粗、一精、中矿再 磨精选流程，铜精矿的品位为18 ．4 3 ％，回收率为8 7 ．5 4 ％，分离效果明显。 3 快速浮选 快速浮选新工艺综合考虑矿物的可浮性差异和矿石解离性质，实现粗粒铜矿 物“早收快收”，避免有用矿物过磨。穆国红【1 2 J 对某低品位铜矿进行选矿工艺研究， 采用一段粗磨丢尾、快速浮选部分铜矿物、铜硫混选再磨分选工艺，精矿中铜品 位高达3 1 ．1 7 ％，回收率为9 3 ．5 3 ％。快速浮选方案与常规选铜方案相比，所获得 铜精矿回收率相近，但能显著提高铜品位，改善铜精矿的质量。 4 电化学调控浮选 通过调控浮选体系的矿浆电位，调节硫化矿表面电化学反应，改变矿物表面 的润湿性，可在无捕收剂或少量捕收剂的条件下实现硫化矿的浮选分离【1 3 ，1 4 】。 两种调控矿浆电势的方法一是外控电位法，在浮选槽中装上电极，通过外加电 位制成外控电势浮选槽，但此法在控制矿浆电位时效果不好，不能均匀调控，在 万方数据 硕士学位论文 1 文献综述 生产实践中难以实施；二是化学法，向浮选矿浆中加入氧化还原剂调节和控制浮 选矿浆电位，有效地解决矿浆电位的自动监控问题，化学法更易在工业上应用 【1 5 ．17 1 。 13 铜硫分离浮选药剂的研究进展 在浮选过程中，浮选药剂可以有效地调节矿物的可浮性差异，提高气泡矿化 过程的选择性，对浮选速度有显著影响，因此研究者非常重视对浮选药剂的研究 和正确选用I I 引。我国铜资源的主要含铜矿物为黄铜矿，由于黄铜矿与黄铁矿等 硫化铁矿物共生致密，且铜离子对它们的活化作用极强，造成铜硫浮选分离困难， 影响硫化铜选矿产品的质量。工业上采用高效硫化铜矿捕收剂和有效的黄铁矿抑 制剂进行铜硫浮选分离，获得符合冶炼要求的铜精矿。 1 ．3 ．1 硫化铜矿浮选捕收剂 捕收剂具有两个基本性能一是能选择性地在矿物表面吸附；二是能提高矿 物表面的疏水性，使矿粒容易粘附于气泡上。捕收剂的发展可认为经历了三个阶 段【1 9 】 1 早期的混合油类捕收剂阶段 1 8 6 0 ．1 9 2 4 年 ，主要是直接使用动植物油、 粗矿物油 煤焦油、石油等 ，为水不溶性混合物，药剂用量大，捕收剂与起泡 剂作用不分，无法分别调整，浮选工艺的工业应用受到限制。 2 中期的离子型水溶性捕收剂阶段 1 9 2 5 ．1 9 6 0 年 ，典型药剂有黄药、黑 药、脂肪酸皂，药剂用量大幅降低，浮选指标显著提高。 3 非离子型极性特效捕收剂的联合应用阶段 1 9 6 0 年以后 ，陆续合成硫氨 酯、黄原酸酯及各种络合捕收剂，这些药剂的特点是选择性好，具有优良起泡 性能的油状液体，用量少。 浮选硫化铜矿最常用的捕收剂有黄药类、黑药类、硫氨酯类和硫氮类等【2 0 】。 近年来研发的许多新型硫化铜矿捕收剂已经成功应用于工业生产中，这些新型捕 收剂同时具备良好的选择性和较强的捕收能力。 Y 8 9 是一种新型长碳链的黄药类捕收剂，生产实践表明，在不影响铜精矿品 位和回收率的前提下，能显著提高硫化铜矿中伴生黄金的回收率【2 1 】。中南大学 研发的新型硫化铜矿捕收剂M a c ．1 0 、T - 2 K 、M a c ．1 2 ，具有较强的捕收能力和良 好的选择性，能在弱碱性条件实现铜的优先浮选，已应用于多个铜矿山【2 2 ‘2 5 J 。 詹信顺等人【2 4 】对不同种类新型捕收剂的浮选性能进行研究，结果表明，改 性硫脲类捕收剂 T U 系列捕收剂 是铜矿物的高效捕收剂，其对铜的捕收能力 优于硫氨酯类捕收剂和单硫代磷酸酯捕收剂。工业试验结果表明，与传统黄药相 4 万方数据 硕士学位论文 l 文献综述 比，T u ．3 2 和丁黄药组合捕收剂可以显著减少石灰用量，改善浮选指标，铜品位 和回收率分别提高0 ．9 3 ％和1 ．0 3 ％，金和钼回收率分别提高7 ．1 6 ％和3 ．9 0 ％。 于传兵等人【2 6 1 对安徽某难选铜矿石进行选矿工艺研究，采用酯10 5 、B J A 、 P A C 作为捕收剂进行选铜捕收剂种类试验。与酯1 0 5 、P A C 相比，捕收剂B J A 浮选试验得到的铜粗精矿品位和回收率更高。B J A 呈棕黄色或淡黄色，药剂毒性 低，易分散，已在工业生产中推广应用。 彭会清等人【27 】在试验室条件下合成一种新型硫化铜矿捕收剂P L Q1 ，选用江 西某铜矿石为矿样，对比研究P L Q l 和酯．1 0 5 的选矿效率。试验结果表明，新型 脂类捕收剂P L Q l 比酯一1 0 5 浮选铜精矿品位上升1 ．2 2 ％，回收率提高3 ．9 6 ％，选 矿效率提高3 ．9 1 ％。捕收剂P L Q l 属于硫氮酯类药剂，深棕色液体，有特殊气味。 该药剂分子具有2 个二硫代羧基，与接触的铜发生共轭效应，对铜矿物的捕收能 力得到增强；而每个二硫代羧基比在酯一1 0 5 中所持有的碳链要短，P L Q l 具有更 好的选择性。 袁露【2 8 】采用异硫氰酸酯法合成N ．乙氧羰基硫氮酯 B I T C M 、N ．乙氧羰基双 硫氨酯 D T C 、N 一乙氧羰基双硫脲 D T U 三种新型捕收剂，并研究三种捕收剂对 不同硫化矿石的浮选性能；德兴铜矿石浮选试验结果表明，新型捕收剂对铜矿物 捕收能力及对黄铁矿的选择性优于丁基黄药；秘鲁铜矿石浮选结果表明，复配捕 收剂D T 对铜矿物捕收能力强，对含砷矿物选择性好，浮选性能优于M a c ．1 2 和 Z ．2 0 0 。 彭玉林[ 2 9 1 采用捕收剂E P 对永平矽卡岩铜矿的高硫高氧化率矿石进行浮选试 验，原矿铜品位为0 ．5 9 ％、硫品位1 0 ．6 5 ％，铜氧化率高达1 5 ．2 5 ％。浮选闭路试 验结果显示铜精矿品位可达2 4 ．6 5 ％、铜回收率7 7 ．6 7 ％，硫精矿品位4 8 ．3 0 ％、 硫回收率8 2 ．6 9 ％。捕收剂E P 的主要成分为硫氨酯和烃类化合物，药剂分子中的 氮元素以共价键形式和铜作用，选择性好，药剂分子中含有硫元素，对硫化铜矿 捕收性能强，兼顾选择性和捕收能力，在低碱条件下实现铜硫分离。 张析等人【3 0 】研发的新型捕收剂Ⅸ一3 是一种改性硫氨酯类捕收剂，褐色透明 油状液体，有较强的极性基及适当的非极性基，兼有强捕收能力和良好的选择性。 浮选试验研究表明与捕收剂Z ．2 0 0 、P A C 、酯1 0 5 进行比较，J X - 3 对矿浆p H 适应范围较宽 p H 值为7 ．5 9 ．5 ，对细粒级铜矿物及其连生体具有较强的捕收能 力，对黄铁矿和磁黄铁矿的捕收能力较弱，选择性较好。采用J X ．3 进行高硫铜 矿石选矿试验表明采用新型捕收剂后，在原矿铜品位相同情况下，铜精矿品位 提高2 ．6 ％左右，回收率提高2 ．O ％左右。 李伟【3 l 】对某低品位硫化铜矿进行选矿试验研究，选用A t ．3 为铜矿物捕收剂， 采用一粗三精一扫的优先浮选工艺，可获得铜精矿品位为2 3 ．9 6 ％，回收率为 万方数据 硕士学位论文 l 文献综述 9 1 ．4 8 ％。与常规黄药相比，闭路试验铜精矿品位高3 ．4 6 ％，回收率高2 ．1 9 ％。捕 收剂A t ．3 为黄药类复合药剂，药剂用量省，可降低生产成本。 1 3 ．2 浮选起泡剂 起泡剂的性能对浮选效果有显著影响。布斯 B o o t h 和弗赖贝格 F r e y b e r g e r 认为，浮选过程可分为三个阶段[ 3 2 】 1 添
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