某高铁铜硫矿石的选矿试验工艺研究

解志锋艾光华严华山钟建峰

（1.江西理工大学资源与环境工程学院，江西 赣州 341000；2.江西省矿业工程重点实验室，江西 赣州 341000）

我国是铜硫矿物资源与生产大国，但由于长时间的不断开采和地质变化原因，这使得铜硫矿石的组分越来越复杂，品位越来越低，矿物间致密共生，镶嵌关系复杂多变.因此，铜硫矿物的选矿已成为硫化矿分选中较为典型的难题.温子龙等[1]对西宁某原生铜矿石进行了选矿试验研究，运用异丙基黄药和丁铵黑药组合捕收剂，获得铜精矿品位为18.16%、回收率为86.21%，硫精矿品位为30.12%、回收率为82.07%的选矿工艺指标.胡海祥等[2]通过对某铜硫铁复杂多金属矿分选新工艺试验研究，获得铜精矿品位19.53%，回收率38.58%；硫精矿品位43.27%，回收率91.90%；铁精矿品位64.72%，回收率56.60%的选矿指标.叶雪均等[3]针对安徽某铁矿磁选尾矿中铜矿物粗细不均，次生硫化铜含量较高，且部分黄铜矿被黄铁矿包裹等特点，在原铜硫混浮-铜硫分离工艺前进行了增设快速浮铜工艺环节的研究，并对混精再磨、分离工艺进行了优化研究.采用试验确定的半优先浮铜闭路试验流程处理该试样，可获得铜品位21.48%、回收率达82.85%的铜精矿，以及硫品位为48.34%、回收率为84.43%的硫精矿.

试验根据某矿石含铁49.26%、铜0.52%、硫2.31%，为高铁铜硫矿，针对矿石特点，研究了采用“铜硫混浮-粗精矿再磨-铜硫分离-浮选尾矿磁选”流程，回收多金属，试验结果表明该矿石中有价元素得到了有效分离回收，选别指标较佳，所用工艺流程简单，可为开发同类矿石提供借鉴.

1 矿石性质

1.1 矿石多元素及物相分析

该矿主要有价组分是铁、铜、硫，主要元素铁、铜、硫均以独立矿物存在，原矿含铁、铜品位较高，有较大回收价值，主要金属矿物为磁铁矿，黄铜矿和黄铁矿，次为磁赤铁矿、褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿以及微量的闪锌矿和方铅矿等金属矿物.非金属矿物主要为石英，次为磷灰石、黑云母、碳酸盐矿物、斜长石、普通角闪石及少量的白云母、绿泥石和绢云母.

原矿多元素分析结果见表1，原矿铜物相分析结果见表2.

表1 原矿多元素分析结果/%

表2 铜物相分析结果/%

1.2 矿物单体解离度分析

黄铜矿单体解离分析，如表3所示.

通过在显微镜下分析发现，在黄铜矿单体解离度总样为60.75%的情况下，≥0.45 mm粒度级单体解离较差仅为46.51%.但≥0.076 mm粒级达到85.40%，＜0.045 mm仍未达到完全解离.但总体上来看，黄铜矿解离甚好.

表3 黄铜矿单体解离分析结果/%

2 试验矿样及方案的确定

2.1 试验矿样

根据原矿物质组成研究和试验的需要，将大块原矿分别经破碎、筛分到＜2 mm，最后通过环锥法堆4次混匀，缩分取样装袋，以下所述“原矿”均为＜2 mm选矿试验样.

2.2 试验方案的确定

对于含铁铜硫矿石，常用的原则流程有“先磁后浮”和“先浮后磁”2种[4].采用“先磁后浮”原则流程，则在浮选之前需对磁选尾矿进行浓缩，增加了成本，而且采用“先磁后浮”获得的磁选铁精矿的含硫量相对“先浮后磁”较高，在本研究探索试验亦得到印证.因此，铜硫铁矿石矿一般采用“先浮后磁”原则流程进行选矿[5-6].对于硫化铜矿物，目前常用的工艺流程有：优先浮选、混合浮选、等可浮、部分优先、部分混合浮选等[7-9].

针对矿石特点，对该矿石进行了大量的探索试验，试验结果如图1、图2所示.

图1 磁选对比试验结果

图2 不同方案得到的试验结果

根据上述试验结果，最终确定采用“先浮后磁”原则流程，对铜硫矿物进行混合浮选，浮选尾矿进行磁选回收铁.

3 结果与分析

3.1 磨矿细度对铜硫混浮指标的影响试验

欲达到较好的选别指标，合适的磨矿细度是关键，磨矿过细容易造成过粉碎，影响有用矿物的回收，太粗则有用矿物单体解离不够[10-12].以碳酸钠调整矿浆pH，丁基黄药+Mac（30+30）g/t为捕收剂，改变磨矿细度，进行铜硫混浮粗选磨矿细度试验，试验结果见图3.

由图3可知，随着磨矿细度的增加，铜硫混合粗精矿中铜品位、铜回收率、硫回收率均逐渐升高，当磨矿细度增加至＜75 μm占70%时，铜硫混合粗精矿中铜品位、铜回收率、硫回收率已基本趋于最大值，此后，增加趋势很小，故为了节约磨矿成本，磨矿细度定为＜75 μm 占 70%.

图3 磨矿细度对铜硫混浮指标的影响试验结果

3.2 捕收剂种类对铜硫混浮指标的影响试验

对于铜硫混合浮选，选用捕收能力强的捕收剂至关重要，试验对丁基黄药、丁基黄药+丁铵黑药、丁基黄药+Mac、丁基黄药+Z-200#等若干组捕收剂对矿石铜硫混合浮选粗选的影响进行了考查，其中磨矿细度为＜75 μm占70%，捕收剂固定用量为 60 g/t、组合药剂配比为1∶1，试验结果见图4.

图4 捕收剂种类对铜硫混浮指标的影响试验结果

由图4可知，单独使用丁基黄药为捕收剂时，混合粗精矿中铜品位、铜回收率及硫回收率均最低，选别指标最差；使用丁基黄药+Z-200#组合捕收剂时，混合粗精矿中铜回收率最高，但回收硫效果不理想；使用丁基黄药+Mac组合捕收剂时，铜品位最高；以丁基黄药+丁铵黑药为捕收剂时，硫回收指标最高，且铜品位及回收率较好，因此，选用丁基黄药+丁铵黑药为铜硫混浮粗选时的捕收剂.

3.3 捕收剂用量对铜硫混浮指标的影响试验

在确定丁基黄药+丁铵黑药为铜硫混合浮选粗选捕收剂基础上，以＜75 μm占70%为磨矿细度，丁基黄药+丁铵黑药为捕收剂，考查了不同用量捕收剂对铜硫混浮指标的影响，试验结果见图5.

图5 捕收剂用量对铜硫混浮指标的影响试验

由图5可知，随着组合捕收剂用量的增加，混合粗精矿中铜品位逐渐降低，而铜回收率及硫回收率均逐渐升高，综合考虑铜品位以及铜硫回收率，选用（40+40）g/t为丁基黄药+丁铵黑药的用量.

3.4 再磨细度对铜硫分离指标的影响试验

探索试验表明，由于粒度过粗，铜、硫矿物未得到充分解离，当铜硫混合粗精矿直接加抑制剂进行分离时，铜硫互含严重，分离效果不佳，因此考虑进行铜硫混合粗精矿再磨，并考查磨矿细度对分离指标的影响.固定铜硫混浮粗选各条件：铜硫粗选磨矿细度为＜75 μm 占 70%，丁基黄药+丁铵黑药为（40+40） g/t，铜硫分离抑制剂选用石灰5 000 g/t，改变铜硫混合粗精矿的磨矿细度，试验结果见图6.

图6 再磨细度对铜硫分离指标的影响试验

由图6可知，随着磨矿细度的增加，铜粗精矿中铜品位及铜回收率均逐渐升高，且铜粗精矿中含硫量逐渐减少，但磨矿细度超过＜45 μm占85%后，指标已基本稳定.考虑节约磨矿成本，因此铜硫混合粗精矿再磨细度定为＜45 μm占85%.

3.5 抑制剂种类对铜硫分离指标的影响试验

选用合适的黄铁矿抑制剂可有效改善铜硫分离效果，以获得合格的铜、硫精矿.在探索试验及有关文献资料[13-15]的基础上，主要考查石灰、YL、DT-1#及DT-2#等4种黄铁矿抑制剂对铜硫分离的效果.固定铜硫粗选磨矿细度为＜75 μm占70%，丁基黄药+丁铵黑药为（40+40）g/t，铜硫混合粗精矿再磨细度为＜45 μm占85%，固定抑制剂用量为5 000 g/t，改变抑制剂种类，试验结果见图7.

图7 抑制剂种类对铜硫分离指标的影响试验

由图7可知，4种抑制剂中，DT-1#及DT-2#效果较好，而以新型高效无机抑制剂DT-2#（次氯酸钙为有效成分）为铜硫分离抑制剂时，选别指标最佳，此时铜粗精矿中铜品位及铜回收率最高，且铜精矿中含硫最少.因此，选用新型高效无机抑制剂DT-2#（次氯酸钙为有效成分）为铜硫分离时黄铁矿的抑制剂.

3.6 新型无机抑制剂DT-2#的用量对铜硫分离指标的影响试验

试验固定铜硫粗选磨矿细度为＜75 μm占70%，丁基黄药+丁铵黑药为（40+40）g/t，铜硫混合粗精矿再磨细度为＜45 μm占85%，固定抑制剂为DT-2#，改变DT-2#用量，试验结果见图8.

图8 抑制剂用量对铜硫分离指标的影响试验

由图8可知，随着DT-2#用量的增加，铜粗精矿铜品位逐渐升高，铜回收率及铜粗精矿中含硫量逐渐减少，综合考虑各项指标，DT-2#用量定为4 000 g/t.此时，铜粗精矿铜品位为15.60%，铜回收率为87.50%，铜粗精矿中含硫为25.40%的技术指标.

3.7 浮选闭路试验

在条件试验及开路试验的基础上，进行了实验室闭路试验.试验流程见图9，试验结果见表4.

由表4可知，在原矿含铜0.52%、硫2.31%的情况下，采用磨矿细度＜75 μm占70%、碳酸钠为pH调整剂、丁基黄药+丁铵黑药为组合捕收剂混合浮选铜硫，铜硫粗精矿再磨至＜45 μm占85%后，以DT-2#为抑制剂进行铜硫分离的 “铜硫混浮-精矿再磨-铜硫分离”的工艺流程，可获得含铜22.36%、回收率为87.29%的铜精矿，含硫38.43%、回收率为62.88%的硫精矿.

图9 闭路试验流程图

表4 闭路试验结果/%

3.8 尾矿磁选试验

通过对浮选尾矿进行磁选条件探索试验，试验结果如图10所示.

从图10可以看出，上SLon高梯度强磁选时，当磁场强度为0.5 T，对铜硫浮选尾矿采用一粗一扫的磁选流程回收磁铁矿，可以获得含铁66.98%，回收率为91.34%的铁精矿，选铁指标较好.

图10 磁场强度条件试验

4 结束语

1）本试验矿样主要金属矿物有磁铁矿，黄铜矿和黄铁矿，其次为磁赤铁矿、褐铁矿、赤铁矿、菱铁矿.非金属矿物有石英，其次为磷灰石、黑云母、碳酸盐矿物、斜长石、普通角闪石及少量的白云母、绿泥石和绢云母.

2）本试验以“浮选-磁选”为原则流程，采用“铜硫混浮-粗精矿再磨-铜硫分离-浮选尾矿磁选”的工艺流程，在磨矿细度为＜74 μm占70%条件下，以碳酸钠为pH调整剂，丁基黄药+丁铵黑药为组合捕收剂，进行铜硫混合浮选，铜硫粗精矿再磨至细度为＜45 μm占85%，以新型高效无机抑制剂DT-2#（次氯酸钙为有效成分）为黄铁矿抑制剂进行铜硫分离，浮选尾矿采用一粗一扫流程磁选回收磁铁矿.在原矿含铜0.52%、硫2.31%、铁49.26%的情况下，最终可获得含铜22.36%、回收率为87.29%的铜精矿，含硫38.43%、回收率为62.88%的硫精矿，含铁66.98%，回收率为91.34%的铁精矿

3）本试验采用自制研发的新型高效无机抑制剂DT-2#（次氯酸钙为有效成分）代替传统的高碱石灰抑制剂，在低碱调条件下成功实现铜硫分离，大大减少了抑制剂的用量，较大地节约了选矿成本，给矿山企业创造了良好的经济效益.

[1]温子龙，林海，董颖博，等.西宁某低品位铜矿选矿试验研究[J].有色金属（选矿部分），2013（1）： 12-16.

[2]胡海祥，李广，刘俊，等.某铜硫铁复杂多金属矿分选新工艺试验研究[J].矿山机械，2012，40（9）： 87-91.

[3]叶雪均，熊立.安徽某铁尾矿中铜硫的选矿回收研究[J].金属矿山，2012 （7）： 155-157.

[4]王立刚，陈金中.澳大利亚Cairn Hill磁铁矿选矿试验研究[J].有色金属（选矿部分），2008（3）：20-24.

[5]李俊宁，肖春莲.某铁硫铜复杂多金属矿选矿工艺研究[J].金属矿山，2008（12）：58-63.

[6]普仓凤.铜铁共采矿石选矿工艺流程试验研究[J].云南冶金，2008，37（4）：21-22.

[7]朱继生.冬瓜山铜矿选矿技术攻关[J].中国钼业，2006，30（5）：24-27.

[8]阮华东，彭屹.武山铜矿提高选矿指标实践[J].矿业快报，2004（7）：32-34.

[9]吴熙群，李世伦，谢珉.西藏玉龙铜矿硫化矿选矿工艺流程的研究[J].矿冶，2000，9（4）：32-37.

[10]胡熙庚.有色金属硫化矿选矿[M].北京：冶金工业出版社，1987.

[11]钱鑫，张文彬，邓彤，等.铜的选矿[M].北京：冶金工业出版社，1978.

[12]胡为柏.浮选[M].北京：冶金工业出版社，1983.

[13]王勇，叶雪均，艾光华.某铜银多金属矿石低碱度铜硫浮选分离试验[J].金属矿山，2010（6）：105-108.

[14]汤玉和，汪泰.铜硫浮选分离药剂的研究现状[J].材料研究与应用，2012，6（2）：100-102.

[15]李崇德，孙传尧.铜硫浮选分离的进展[J].国外金属矿选矿，2000（8）：2-7.