江西某低品位复杂铜钨多金属矿石浮选工艺研究

李俊萌

(1.紫金矿业集团股份有限公司，福建 上杭364200;2.低品位难处理黄金资源综合利用国家重点实验室，福建 上杭364200)

矿产资源是重要的非可再生自然资源，既是人类社会赖以生存和发展不可或缺的物质基础，也是经济社会可持续发展战略实施的资源保证。随着我国单一富矿资源的不断开采，贫细杂难选矿的开发成为趋势［1-6］。江西某铜钨多金属矿床储量规模大，矿石矿物种类多，矿物间的嵌布关系复杂。为了开发利用该矿产资源，对其进行了浮选工艺研究。

1 矿石性质

1.1 矿石物质组成

江西某铜钨复杂多金属矿石金属矿物主要为黄铜矿、白钨矿、黄铁矿、磁黄铁矿，有少量的斑铜矿、辉钼矿、黑钨矿、锡石、闪锌矿、毒砂、方铅矿、辉铋矿和自然铋等;非金属矿物主要为石英，其次为白云母、黑云母、钠长石，另有少量正长石和绿泥石以及极少量的榍石、萤石、磷灰石、金红石、钠钙长石、锆石等。对矿石进行化学多元素分析和铜、钨物相分析，结果分别见表1、表2 和表3。

表1 矿石主要化学成分分析结果Table 1 Main chemical composition analysis results of run-of-mine ore %

表2 矿石铜物相分析结果Table 2 Copper phase analysis results of run-of-mine ore %

表3 矿石钨物相分析结果Table 3 Tungsten phase analysis results of run-of-mine ore %

由表1 ～表3 可知:矿石有价元素主要为钨、铜，硫可综合回收;原矿铜、钨品位相对较低，属低品位金属矿;矿石中铜主要以硫化铜的形式存在，铜在硫化铜中分布率为96.49%;矿石中钨主要以白钨矿的形式存在，钨在白钨矿中分布率为95.45%。

1.2 矿石主要矿物嵌布特征

矿石中白钨矿嵌布粒度较粗，以中粒(即0.074～0.3 mm)、细粒(即0.01 ～0.074 mm)嵌布为主，这两部分粒级占79.55%;黄铜矿也以中细粒嵌布为主，这两部分粒级占81.83%，微粒(－0.01 mm)部分占5.58%;黑钨矿的嵌布粒度最细，以细粒嵌布为主，细粒部分占58.25%，微粒部分占10.25%，但微粒黑钨矿主要被包裹于白钨矿中，可以随白钨矿一起浮出;黄铁矿嵌布粒度不均匀，一般为0.02 ～0.15 mm。为查明不同磨矿细度下黄铜矿、白钨矿和黄铁矿的解离情况，将原矿磨至不同细度进行单体解离度分析，结果见图1。

图1 黄铜矿、白钨矿及黄铁矿单体解离度分析结果Fig.1 Liberation degree analysis results of chalcopyrite，scheelite and pyrite at different grind fineness

从图1 可以看出，当磨矿细度为－0.074 mm 占65%时，白钨矿、黄铜矿的单体解离度达分别为81.15%、81.54%，黄铁矿的单体解离度已达87%。为了防止产生过磨现象，一段磨矿细度应控制在－0.074 mm占65%左右。

2 试验方案及试验药剂与设备

2.1 试验方案

矿石中有价元素铜、硫、钨的品位较低，矿物组成复杂且嵌布粒度较细、共生关系密切，综合回收有价金属难度高。考虑到原矿中有价元素主要以黄铜矿、黄铁矿和白钨矿形式存在，既有硫化矿物，又有氧化矿物，而硫化矿物的天然可浮性优于氧化矿物，因此采用图2 所示铜硫混合浮选—铜硫混合精矿铜硫分离浮选［7-13］、铜硫混合浮选尾矿钨浮选［13-19］原则流程进行试验。

图2 原则流程Fig.2 The principle flowsheet

2.2 试验药剂与设备

试验设备:XMQ－350 ×160 锥形球磨机，XFD 系列单槽浮选机，XFG 系列挂槽浮选机。

试验药剂:碳酸钠、水玻璃、活性炭、石灰、SN －9(乙硫氮)、Z －200、丁基黄药、乙基黄药、丁铵黑药、731 氧化石蜡皂、733 氧化石蜡皂、油酸、BK201、BK204、BK205、2 号油均为工业纯，BK201、BK204、BK205 均为北京矿冶研究总院研发的起泡剂，S －1201 为江西有色冶金研究院开发的硫化矿高效抑制剂，W －1201 为江西有色冶金研究院开发的以改性脂肪酸为主要成分的钨高效捕收剂。

3 试验结果与讨论

3.1 磨矿细度影响试验

磨矿细度是选矿工艺中极其重要的技术参数，其对精矿品位、回收率、磨矿段数、选厂运行成本及投资等均有重要影响。采用图3 流程考察了磨矿细度对浮选指标的影响，结果见图4。

图3 磨矿细度试验流程Fig.3 Flowsheet of the grinding fineness

图4 磨矿细度对浮选指标的影响Fig.4 Effect of grinding fineness on flotation index

由图4 可见:随着磨矿细度的提高，铜硫粗精矿铜和硫的品位均逐渐降低，铜和硫的回收率均逐渐提高，损失在铜硫粗精矿中的钨含量逐渐增加;钨粗精矿钨品位随磨矿细度的提高逐渐降低，钨回收率逐渐提高。综合考虑，确定磨矿细度为－0.074 mm 占65%。

3.2 铜硫混合粗选条件试验

采用图5 流程进行铜硫混合粗选条件试验。

图5 铜硫混合粗选条件试验流程Fig.5 Flowsheet on copper and sulphur bulk rough flotation

3.2.1 水玻璃用量对铜硫混合粗精矿指标的影响

矿石中存在大量云母等可浮性较好的脉石矿物，因此选择水玻璃为脉石矿物抑制剂进行试验。在粗选捕收剂SN －9 用量为30 g/t、起泡剂BK201 为30 g/t 条件下，考察水玻璃用量对铜硫混合粗精矿指标的影响，结果见图6。

图6 水玻璃用量对铜硫混合粗精矿指标的影响Fig.6 Effect of sodium silicate dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

由图6 可见，添加水玻璃有利于提高铜硫混合粗精矿铜、硫品位，但随着水玻璃用量的增加，铜硫混合粗精矿铜、硫回收率逐渐降低。综合考虑，确定水玻璃用量为300 g/t。

3.2.2 SN－9 用量对铜硫混合粗精矿指标的影响

在对SN－9、Z －200、丁基黄药、乙基黄药和丁铵黑药等分别作为铜硫混合浮选捕收剂对比试验的基础上，确定SN－9 为铜硫混合浮选捕收剂。在粗选水玻璃用量为300 g/t、BK201 为30 g/t 条件下，考察SN－9用量对铜硫混合粗精矿指标的影响，结果见图7。

由图7 可见:随着SN －9 用量的增加，铜硫混合粗精矿铜品位和回收率均逐渐降低，硫品位和回收率均逐渐提高;SN －9 用量大于30 g/t 时，随着SN －9用量的增加，铜硫混合粗精矿指标变化不明显。综合考虑，确定SN－9 粗选用量为30 g/t。

图7 SN－9 用量对铜硫混合粗精矿指标的影响Fig.7 Effect of SN-9 dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

3.2.3 BK201 用量对铜硫混合粗精矿指标的影响

在对BK201、BK204、BK205、2 号油等分别作为铜硫混合浮选起泡剂对比试验的基础上，选择BK201为铜硫混合浮选起泡剂。在粗选水玻璃用量为300 g/t、SN－9 为30 g/t 条件下，考察BK201 粗选用量对铜硫混合粗精矿指标的影响，结果见图8。

图8 BK201 用量对铜硫混合粗精矿指标的影响Fig.8 Effect of BK201 dosage on copper and sulphur bulk rough concentrate index

由图8 可见，随着BK201 用量的逐渐增加，铜硫混合粗精矿铜、硫品位逐渐降低，铜、硫回收率逐渐提高。综合考虑，确定BK201 粗选用量为30 g/t。

3.3 铜硫分离粗选条件试验

浮铜抑硫是铜硫分离的重要原则，对原矿经2 粗3精2 扫闭路浮选获得的铜硫混合精矿进行铜硫分离粗选，为降低铜硫混合浮选过程添加的药剂对铜硫分离浮选指标的影响，首先采用活性炭进行脱药处理，铜硫分离粗选条件试验流程见图9(药剂用量均对原矿计)。

图9 铜硫分离粗选条件试验流程Fig.9 Flowsheet on copper and sulphur rough separation flotation

3.3.1 石灰用量对铜粗精矿指标的影响

在Z－200 用量为40 g/t 条件下，考察石灰用量对铜硫分离粗选铜粗精矿指标的影响，结果见图10。

图10 石灰用量对铜粗精矿指标的影响Fig.10 Effect of lime dosage on copper rough concentrate index

由图10 可见，随着石灰用量的增加，铜粗精矿铜品位先升高后小幅下降，铜回收率逐渐降低。综合考虑，选择石灰用量为600 g/t。

3.3.2 Z－200 用量对铜粗精矿指标的影响

在石灰用量为600 g/t 条件下，考察Z－200 用量对铜粗精矿指标的影响，结果见图11。

图11 Z－200 用量对铜粗精矿指标的影响Fig.11 Effect of Z-200 dosage on copper rough concentrate index

由图11 可见，随着Z －200 用量的增加，铜粗精矿铜品位逐渐降低，铜回收率逐渐提高。综合考虑，选择Z－200 用量为40 g/t。

3.4 钨粗选条件试验

矿石中方解石、萤石、辉石、石榴子石等与白钨矿可浮性相近。为了强化钨矿物浮选并有效抑制脉石矿物，在钨浮选时添加适宜的pH 调整剂和抑制剂。对原矿经2 粗3 精2 扫闭路浮选获得的铜硫混合浮选尾矿进行钨粗选条件试验，试验流程见图12(药剂用量均对原矿计)。

3.4.1 碳酸钠用量对钨粗精矿指标的影响

碳酸钠不但可以调节矿浆pH，还能与矿浆中Ca2+、Mg2+等重金属离子反应产生沉淀，降低其对浮选的不利影响，强化水玻璃对脉石矿物的抑制作用。在水玻璃用量为4.5 kg/t、W －1205 为500 g/t 条件下，考察碳酸钠用量对钨粗精矿指标的影响，结果见图13。

图12 钨粗选条件试验流程Fig.12 Flowsheet of tungsten rough flotation

图13 碳酸钠用量对钨粗精矿指标的影响Fig.13 Effect of sodium carbonate dosage on tungsten rough concentrate index

由图13 可见，随着碳酸钠用量的增加，钨粗精矿WO3品位逐渐降低，WO3作业回收率逐渐提高。综合考虑，确定碳酸钠用量为1.5 kg/t。

3.4.2 水玻璃用量对钨粗精矿指标的影响

水玻璃是白钨矿浮选最常用的抑制剂，也是矿泥的分散剂。在碳酸钠用量为1.5 kg/t、W－1205 用量为500 g/t 条件下，考察水玻璃用量对钨粗精矿指标的影响，结果见图14。

图14 水玻璃用量对钨粗精矿指标的影响Fig.14 Effect of sodium silicate dosage on tungsten rough concentrate index

由图14 可见，随着水玻璃用量的增加，钨粗精矿WO3品位逐渐提高，WO3作业回收率逐渐降低。综合考虑，确定水玻璃用量为4.5 kg/t。

3.4.3 捕收剂对钨粗精矿指标的影响

在对731 氧化石蜡皂、733 氧化石蜡皂、W －1205、油酸等分别作为钨粗选捕收剂对比试验的基础上，选择W－125 为捕收剂进行试验。在碳酸钠用量为1.5 kg/t、水玻璃为4 kg/t 条件下，考察W －1205用量对钨粗精矿指标的影响，结果见图15。

图15 W－1205 用量对钨粗精矿指标的影响Fig.15 Effect of W-1205 dosage on tungsten rough concentrate index

由图15 可见，随着捕收剂W －1205 用量的增加，钨粗精矿WO3品位逐渐降低，WO3作业回收率逐渐提高。综合考虑，选择W－1205 用量为500 g/t。

3.5 水玻璃用量对钨加温粗选精矿指标的影响

对铜硫混合浮选尾矿经1 粗3 精3 扫开路精选获得的钨初选精矿进行常温再选与加温再选的对比试验。结果表明，在回收率相差不多的情况下，加温再选获得的钨精矿钨品位较常温再选高约10 个百分点，因此，选择采用加温再选(温度为90 ℃)流程进行试验。在S －1201 用量为200 g/t、W －1205 用量为50 g/t 条件下(药剂用量均对原矿计)，考察水玻璃用量对钨加温粗选指标的影响，结果见图16。

图16 钨加温粗选水玻璃用量试验结果Fig.16 Effect of sodium silicate dosage for scheelite rough flotation by warming

由图16 可见，随着水玻璃用量的增加，钨加温粗选精矿WO3品位逐渐提高，WO3作业回收率逐渐降低。综合考虑，选择水玻璃用量为3 kg/t。

3.6 闭路试验

在条件试验的基础上，采用图17 流程进行浮选闭路试验，结果见表4。

表4 表明，闭路试验可以获得铜品位为24.13%、铜回收率为68.90% 的铜精矿，硫品位为36.15%、硫回收率为60.77%的硫精矿，WO3品位为62.24%、WO3回收率为73.68%的钨精矿，矿石中有价元素铜、硫、钨均得到了有效回收。

图17 闭路试验流程Fig.17 Flowsheet of closed-circuit test

表4 闭路试验结果Table 4 The results of closed-circuit test %

4 结 语

(1)江西某铜钨复杂多金属矿石铜品位为0.11%、硫品位为1.16%、WO3含量为0.22%。矿石金属矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、白钨矿等，脉石矿物主要有白云母、黑云母、钠长石等。矿石中白钨矿、黄铜矿均以中细粒嵌布为主，白钨矿在0.01 ～0.3 mm粒级占79.55%，黄铜矿在0.01 ～0.03 mm 粒级占81.83%。

(2)原矿磨细至－0.074 mm 占65%，以水玻璃为抑制剂、SN－9 为捕收剂、BK201 为起泡剂经2 粗3 精2 扫铜硫混合浮选，混合浮选精矿以石灰为抑制剂、Z－200 为捕收剂经1 粗4 精2 扫铜硫分离浮选，混合浮选尾矿以碳酸钠为调整剂、水玻璃为抑制剂、W－1205 为捕收剂经1 粗3 精3 扫钨常温浮选，常温浮选精矿经1 粗5 精2 扫钨加温(90 ℃)浮选闭路试验，获得的铜精矿铜品位为24.13%、回收率为68.90%，硫精矿硫品位为36.15%、回收率为60.77%，钨精矿WO3品位为62.24%、回收率为73.68%，闭路试验选别指标较好，可以作为该铜钨多金属矿开发利用的技术依据，对同类型多金属矿的选矿工艺确定具有借鉴意义。

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