某铜硫矿石活化选硫浮选试验研究

林双仁（新疆阿舍勒铜业股份有限公司 哈巴河 836700）



某铜硫矿石活化选硫浮选试验研究

林双仁
（新疆阿舍勒铜业股份有限公司 哈巴河 836700）

摘要福建某矿山为铜硫矿石，选矿厂浮选工艺为分步优先浮选流程，在强碱性介质中浮铜抑硫后进行尾矿选硫，高碱高钙使尾矿中黄铁矿回收受到抑制，严重影响硫浮选指标。结合黄铁矿抑制及活化机理，分别以铵盐、碳酸盐、含铜峒坑酸水等作为活化剂，进行小型浮选试验，并研究调浆作业对浮选工艺指标影响。试验研究将为工艺优化提供理论依据，并探索合理可行的技术路线。

关键词铜硫矿石黄铁矿抑制剂活化选硫强酸弱碱浮选

DOI∶10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.01.029

福建某铜硫矿石选矿厂浮选工艺为分步优先浮选流程，先选铜后选硫，在强碱性介质中进行浮铜抑硫分离作业得到铜精矿，大量的石灰形成高碱高钙介质条件，使铜扫选尾矿中黄铁矿受到抑制，也给回收黄铁矿带来困难。实际生产中，入选原矿铜、硫品位分别为0.35%、3.20%，硫精矿品位在40%～48%之间，回收率基本在50%～60%，尾矿铜品位1.22%～1.85%，为进一步提高选矿厂磨浮系统选硫工艺指标，提高硫回收率，在试验研究条件下，探索经济技术可行的选硫工艺。

1　石灰抑制黄铁矿及黄铁矿活化机理分析

1.1石灰抑制黄铁矿的机理

石灰是黄铁矿的最常用抑制剂，主要在于Ca2+和OH-对黄铁矿表面的吸附作用，研究表明：经石灰作用后黄铁矿表面存在Ca（OH）2和CaSO4罩盖层，产生亲水作用；同时，高pH值条件下OH-也会与黄铁矿表面晶格的铁离子生成亲水性的Fe（OH）2和Fe（OH）3膜而产生抑制作用；在对黄铁矿的抑制作用中，Ca2+的影响比OH-要大得多。

经衍射图像表明的抑制机理是：大量的石灰形成高碱高钙介质条件，被抑制的黄铁矿表面存在CaO、Ca（OH）2等物质从而使黄铁矿表面吸附含钙的亲水物膜以及在高碱性条件下，黄铁矿的表面氧化电位降低，表面氧化生成亲水的Fe（OH）3，这就是黄铁矿在高碱高钙介质中被抑制的原因。

1.2被石灰抑制的黄铁矿活化机理

根据黄铁矿被石灰抑制的机理，被石灰抑制的黄铁矿表面存在CaO、CaSO4、Ca（OH）2、Fe（OH）3等亲水组分。作为有效的选硫活化剂，需具备以下的一个或一个以上的功能：⑴清除矿物表面亲水的氧化物和氢氧化物；⑵吸附在矿物表面上，生成新的疏水表面或生成容易与捕收剂作用的表面化合物；⑶能降低矿物颗粒表面水化层的稳定性，降低矿物表面亲水程度。

在酸性条件下，黄铁矿表面的亲水膜会溶解脱落，露出新鲜表面，有利于捕收剂吸附。要除去Ca2+可以使其生成络合物或难溶盐的方法来实现，PO43-、C2O42-、CO32-、SO42-等能与Ca2+形成络合物或难溶盐从黄铁矿表面脱附进入溶液，暴露出新鲜表面，使黄铁矿得以活化；Mg2+、Al3+、Fe3+、Fe2+、Cu2+、NH4+等能与OH-形成难溶盐或稳定化合物，从而消除OH-的影响。

结合矿山选矿生产实践经验，现行的选硫活化剂主要有三大类：⑴无机酸类包括硫酸、盐酸等；⑵有机酸类包括草酸、乙酸、羧酸等；⑶无机盐类包括硫酸铜、硫酸亚铁、碳酸盐、铵盐等。

2　不同种类活化剂选硫试验研究

2.1铵盐及其无机盐活化选硫试验

根据以上对黄铁矿抑制及活化机理的讨论，酸（矿山含铜酸水）、CuSO4、FeSO4、铵盐（硫酸铵（NH4）2SO4、氯化铵 NH4Cl、羧酸铵、碳酸氢铵NH4HCO3）、碳酸盐（Na2CO3、NaHCO3）等均能活化被石灰抑制过的黄铁矿，取原矿样经相同的选铜作业流程，在相同条件下进行选硫试验，试验流程见图1。

图1　活化选硫浮选试验流程

表1　不同种类活化剂试验对比结果

由试验可知，在相同的工艺流程和药剂制度条件下，不同种类活化剂随着活化剂用量的增加硫粗精矿品位逐渐提高，但回收率略有下降。由试验对比结果可以看出，不同种类活化剂在200～400 g/t用量时均取得较好的工艺指标。综合比较，氯化铵及硫酸铵在碱性条件下能大幅度提高硫精矿品位，选择性较好，对被石灰抑制过的黄铁矿有明显的活化作用。硫酸亚铁有利于在稳定精矿品位的前提下提高回收率，而硫酸铜在碱性条件中活化效果不明显，羧酸铵及碳酸氢铵对黄铁矿选择性较好，但捕收性能差，尾矿硫损失较高，活化效果较差。基于铵盐与硫酸亚铁两种活化剂的不同性能探索两种活化剂的协同性，与活化剂单独使用相比，其活化效果并无明显优势。

2.2碳酸盐活化选硫试验

采用NaHCO3作活化剂进行活化选硫的浮选试验，试验直接原矿选硫（未经选铜作业），作业流程为一粗选、一扫选。原矿硫品位3.51%，粗选、扫选丁基黄药用量分别为60 g/t、30 g/t。用Na2CO3作活化剂试验由生产现场铜扫选三底流取样，均匀缩分为4份，在相同的工艺流程和药剂制度条件进行试验。试验结果见表2。

表2　活化选硫试验结果

从表2可知，碳酸盐对选铜尾矿中的硫有一定的活化作用，但用量过大时浮选指标变化不大。当NaHCO3用量为3 000 g/t时，得到硫粗选精矿硫品位35.47%、回收率66.80%，尾矿硫品位1.06%，相比较未添加碳酸氢钠的硫回收率有明显提高。当Na2CO3用量为500～1 000 g/t时，取得最佳选硫工艺指标。

3　硐坑酸水活化硫试验

为了探索矿山硐坑酸水的处理方法，寻找更好的利用价值，基于硐坑酸水的本身特有的酸性及酸水中含有活化硫的Cu2+，利用硐坑酸水进行活化硫试验，此试验采用一粗一扫试验流程，分别取1 kg矿加入2 000 g/t石灰进入球磨机，未经选铜直接进行选硫阶段，在粗选之前进行5 min调浆，试验结果见表3。

表3　330硐坑酸水活化选硫试验结果

通过与未加酸水的试验结果可知，随着酸水用量的增加，硫粗精矿品位并没有得到有效的提高，反而硫粗精矿中的铜品位有所提高。硐坑酸水中含有多种成分杂质，其活化硫性质有待进一步论证。

4　调浆选硫试验

在浮选过程中，矿浆搅拌及浮选时间对药剂与矿粒的反应作用时间、矿浆的充分矿化影响很大。改变药剂作用时间，进行选硫调浆试验。试验样直接取自生产现场铜扫选尾矿样，在实验室小型浮选机条件下进行一段硫粗选作业，丁基黄药捕收剂用量5 g/t，改变调浆作用时间，观察试验现象并记录数据，试验结果见表4。

表4　调浆选硫试验浮选指标对比

由表4试验结果可知，经过两组不同原矿品位矿样的试验论证，在相同的浮选工艺流程及药剂制度条件下，随着粗选作业前调浆作用时间的延长，粗选硫精矿硫品位略有下降，回收率基本得到逐步提升，尾矿含硫品位逐步降低。试验结果表明，加强浮选作业调浆，延长捕收剂作用时间，有利于提高回收率，强化硫的有效回收。

5　结论及分析

（1）铵盐、碳酸盐、硫酸亚铁、硫酸铜均为高碱度下活化被石灰抑制的黄铁矿的有效活化剂。其活化机理主要是消除Ca2+，消耗OH-，降低pH值，解吸黄铁矿表面的抑制钙膜，促进捕收剂在黄铁矿表面的吸附。硫酸铵来源广泛，价格低廉，对后续尾矿浆絮凝沉降及回水对选铜作业影响弱，有利于有效保证硫精矿质量，适量提高选硫回收率，是活化黄铁矿的有效活化剂。

（2）单一活化剂对硫铁矿的活化效果能力大小顺序：硫酸亚铁＞硫酸铜＞碳酸氢钠＞碳酸钠；氯化铵＞硫酸铵＞羧酸铵＞碳酸氢铵。结合技术经济因素，硫酸铵及硫酸亚铁的活化硫药剂制度较为适宜。

（3）因硐坑酸水成分复杂，杂质多，不利于直接选硫调浆。可对酸水作进一步处理，以便合理处置排放。延长浮选调浆时间，有利于选硫作业回收率的提高。生产中必须保证充分的调浆才能获得最理想的浮选指标。

（4）综合分析，在不改变原有工艺流程情况下，硫酸铵有利于有效保证硫精矿质量并适量提高选硫回收率，且生产成本较低，是黄铁矿的有效活化剂。该药剂制度适合推广应用，以作为该铜矿后期工艺生产的优选方案或备用方案。

参考文献

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收稿：2015-11-25