云南某铜锌矿石工艺矿物学及选铜流程分析

邱丽娜 梁溢强

(1.中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司；2.昆明冶金研究院)

金属铜在我国经济建设和社会发展中发挥着越来越重要的作用[1]。一方面，2013年我国已超过美国成为世界上铜消费量最大的国家，占全球消费总量的47%；另一方面，我国铜资源的储量仅占全球已探明铜矿资源储量的4%,人均储量占比更低，而且我国铜矿资源贫矿多富矿少，矿石性质呈“贫、细、杂”特点，铜矿进口依赖度不断升高，制约着我国国民经济的长远发展[2]。

随着矿产资源的不断开采，传统的选矿工艺难以有效处理现有贫化资源。国外矿山企业非常注重工艺矿物学研究工作，定期对下一步开采的矿石进行工艺矿物学分析，以调整、完善选矿流程结构[3]。目前我国选矿厂工艺流程和产品质量控制基本上还处于化学分析和试错试验阶段上，流程优化力度不足。为使资源与环境友好协调发展、高效利用矿产资源，查明矿石工艺矿物特性、掌握矿物嵌布粒度组成，可指导后续选矿工艺的改进。

云南某铜锌矿是一个伴生银、铟等稀贵金属的大型多金属硫化矿，矿石铜嵌布粒度细，共生关系复杂，现有浮选工艺流程(1粗2扫—粗精矿1次精选—再磨—3次精选)铜回收效率偏低。为提高选矿指标和矿山经济效益，通过矿石工艺矿物学分析和现场流程考查，根据考查结果，对选矿工艺流程进行优化。

1 矿石性质

1.1 矿石组成

云南某铜锌矿石化学多元素分析结果见表1，铜物相分析结果见表2，主要矿物相对含量见表3。

表1 矿石化学多元素分析结果 %

表2 矿石铜物相分析结果 %

表3 矿石主要矿物相对含量 %

由表1～表3可知，矿石中铜、锌是主要可回收的有价元素，锡达到伴随回收要求。铜主要以硫化铜的形式存在，占总铜的92.00%。主要金属硫化矿物有磁黄铁矿、闪锌矿、黄铜矿、毒砂、锡石；脉石矿物以石英及硅酸盐矿物、碳酸盐矿物为主，包括石英、镁铝榴石、黑云母、透辉石、绿泥石、钾长石、蒙脱石、绿帘石、榍石、钙铁榴石、透闪石、滑石、方解石、白云石等。

1.2 嵌布特征

矿石主要呈柱状变晶结构和细粒粒状(片状)变晶结构，闪锌矿、磁黄铁矿、磁铁矿及少量黄铜矿等金属硫化矿主要呈自形-半自形-他形粒状结构(图1)。金属硫化矿次要结构为乳浊状结构和包含结构，闪锌矿普遍包含有磁黄铁矿、黄铜矿(图2)，磁黄铁矿与黄铜矿多呈乳浊状。

图1 他形粒状闪锌矿、磁黄铁矿、黄铜矿连生

图2 闪锌矿中包裹细粒黄铜矿

黄铜矿主要与闪锌矿、透辉石、萤石、绿泥石等矿物共生，其次与磁黄铁矿、磁铁矿、镁铝榴石、石英、蒙脱石等共生，但与各矿物共生比例均较小，自由表面积占91.55%。

1.3 嵌布粒度

矿物的充分单体解离是目的矿物高效分离的前提条件，单体解离程度直接影响到选别指标。在较粗的磨矿细度下获得较高的单体解离度和合理的矿物粒度组成可为后续选别工序提供帮助。原矿磨矿至-0.074 mm 70%，黄铜矿、闪锌矿粒度分布见图3，黄铜矿和闪锌矿的单体解离度见图4。

图3表明，闪锌矿和磁黄铁矿粒度较粗，+0.074 mm含量分别为16.94%、7.33%，黄铜矿的仅为5.11%。-9.6 μm粒级的黄铜矿占21.60%，闪锌矿占14.96%，说明呈细粒嵌布的黄铜矿更多。矿石中的部分铜矿物包裹体粒度极细，尤其是-10 μm的铜矿物在磨矿过程中极难解离，因此在粗磨的磨矿产品和细磨的粗精矿产品中仍被包含在磁黄铁矿和闪锌矿中，这是影响铜矿物回收和提高铜精矿品位的主要因素。

图3 黄铜矿、闪锌矿和磁黄铁矿的粒级分布

图4 黄铜矿和闪锌矿单体解离度分析结果

由图4可知，闪锌矿和黄铜矿100%完全解离的单体含量都在75%左右，闪锌矿单体解离度略高于黄铜矿，为铜、锌分离提供较好的条件。由于部分铜矿物嵌布粒度细，8.55%的黄铜矿还没有单体解离，影响铜精矿品位的提高。

2 工艺流程优化分析

矿山现有的铜浮选流程生产稳定，选铜数质量流程见图5。

从图5可知，现场选铜流程为1粗4精2扫，铜捕收剂为单一的黄铜矿捕收剂OL-ⅡA，铜精矿品位17.72%，回收率47.64%。粗、扫选铜作业回收率为31.00%～48.36%，4次精选铜作业回收率为58.73%～90.24%。虽然再磨增加了铜矿物的单体解离度，100%完全解离的单体含量增加至93.19%，但是矿石泥化严重，浮选泡沫夹杂严重，影响铜精矿品位。

对精选1铜精矿和再磨旋流器溢流进行粒度筛析，结果见图6。

图6表明，再磨后粗粒铜大大减少，但铜矿物泥化较为严重。因此一方面需加强控制磨矿条件，优化磨矿介质和磨矿浓度，尽量减少铜矿物过磨，另一方面需加强微细粒含泥矿物的浮选回收。

图5 现场选铜数质量流程

图6 精选1铜精矿和再磨旋流器溢流粒度筛析结果

对铜浮选尾矿进行筛析，结果见表4。

表4 铜浮选尾矿筛析结果

从表4可以看出，-10 μm微细粒级中的铜占浮选尾矿总铜的24.57%，说明矿石中部分已解离的黄铜矿没能在浮选中有效回收，因此一方面应加强矿浆的分散性，减少矿泥对铜矿物浮选的影响，另一方面需增强捕收药剂的捕收性能，加强对连生体的捕收。现场考察发现，粗选铜作业回收率仅51.74%、浮选时间9 min左右，因此粗选时延长浮选时间也可使铜连生体充分上浮进入精选作业。

3 结 论

(1)云南某多金属铜锌硫化矿石主要可回收金属铜、锌品位分别为0.17%、4.94%，铜主要赋存于黄铜矿中，锌主要以闪锌矿的形式存在。矿石主要结构为自形-半自形-他形粒状结构，次要结构为乳浊状结构、包含结构。矿物嵌布特征比较复杂，硫化矿物相互嵌布、共生较为严重，部分铜矿物包裹体极细微，难以单体解离。

(2)黄铜矿、闪锌矿和磁黄铁矿三者共生关系密切，粒度分布基本一致。部分黄铜矿与闪锌矿等包裹嵌布连生，严重影响铜矿物的单体解离度。在磨矿细度-0.074 mm 70%的条件下，黄铜矿完全单体解离的颗粒仅占75.74%。

(3)原浮选工艺流程为1粗2扫—粗精矿1次精选—再磨—3次精选，粗精矿再磨虽然能大幅增加铜矿物单体解离度，但造成矿石严重泥化，对获得高品质的铜精矿不利。粗、扫选铜回收率偏低，作业回收率不到50%，原因可能是捕收剂捕收能力不足，没能充分回收铜矿物连生体，或浮选时间偏短，矿物没有足够的上浮时间，可以据此提出提高粗、扫选作业铜回收率的改进措施。

[1] 朱月峰.滇西北某铜矿工艺矿物学研究[J].有色金属工程.2013(6):43-47.

[2] 柳群义，王建安，张艳飞，等.中国铜需求趋势与消费结构分析[J].中国矿业.2014(9):5-8.

[3] LOTTER N O,KOWAL D L,TUZUN M A,et al.Sampling and flotation testing of subbury Basin drill core for process mineralogy modelling[J].Minerals Engineering，2003(16):857-864.