非洲某难选高硫铜锌硫化矿选矿试验研究

加锴锴

（紫金矿业集团股份有限公司，福建龙岩364200）

我国铜锌铁硫化矿通常呈微细粒浸染状嵌布，相互包裹严重，致密共生，难以浮选分离［1-5］。对于嵌布粒度较粗，嵌布关系较简单，有用矿物可浮性差异较大的矿石，采用优先浮铜再浮锌的工艺流程进行铜锌浮选分离；对于矿物组成复杂，铜锌氧化率较高，共生关系密切，矿物嵌布粒度极细，单体解离困难的矿石，一般采用混合浮选再分离工艺进行铜锌浮选分离［6-8］。铜锌硫化矿石难以浮选分离的原因主要有：①矿物嵌布关系复杂、单体解离困难；②矿石中的铜、铅等难免离子对闪锌矿有活化作用，致使不同矿物可浮性差异不大；③硫化矿矿石表面易氧化、变质，即使同一种矿物也存在较大的可浮性差异［9］；④高硫型矿石中黄铁矿难以抑制，影响产品指标［10-13］。

非洲某铜锌硫化矿中主要铜矿物为黄铜矿，主要锌矿物为闪锌矿。选厂采用一段磨矿、优先选铜再选锌、铜锌粗精矿再磨后精选的工艺流程处理该矿石。由于原矿中铜矿物嵌布粒度细，且与锌矿物紧密共生，黄铜矿解离困难。此外，矿石中含有一定量的次生铜矿物，容易氧化释放出铜离子活化闪锌矿，导致精矿互含率高，生产指标较差。本研究通过系统的工艺优化试验，在原有流程的基础上增加了一段铜精选、一段铜扫选和一段锌扫选，并对药剂制度进行了优化，采用高效的闪锌矿抑制剂，有效避免了铜离子对闪锌矿的活化，实现了铜锌的高效分离。

1 矿石性质

原矿化学多元素分析结果见表1，铜、锌和硫物相分析结果见表2、表3和表4。

注：带“*”单位为g/t。

由表1 可知，矿石中主要金属元素为铜、锌、铁、金、银；矿石含硫较高，达47.32%。

由表2～4 可知，铜、锌、硫主要以硫化物形式存在。

进一步研究分析表明，原矿中的主要铜矿物为黄铜矿，含有少量的辉铜矿、铜蓝、黝铜矿、硫砷铜矿，铜矿物嵌布粒度较细，主要集中在10～35 μm，且铜矿物与闪锌矿共生关系紧密，其次与黄铁矿连生，极少量铜矿物与碳酸盐及硅酸盐矿物连生；锌矿物为铁闪锌矿，粒度集中在10～75 μm，闪锌矿主要与黄铁矿连生，连生关系较为简单；有害元素As主要以毒砂形式存在，少量存在于硫砷铜矿中；其它硫化物主要是黄铁矿；脉石矿物主要包括方解石、白云石、菱铁矿、石英等。

2 试验结果分析与讨论

2.1 铜粗选条件试验

2.1.1 抑制剂种类及用量试验

选取硫酸锌+亚硫酸钠、焦亚硫酸钠为锌抑制剂（总用量为600 g/t），固定磨矿细度为现场细度P80=75 μm，捕收剂为丁铵黑药+Z-200（用量分别为40 g/t、40 g/t），进行了铜粗选锌抑制剂种类比选试验研究，试验流程见图1，试验结果见表5。

由表5 可知，铜粗选试验中，焦亚硫酸钠为闪锌矿抑制剂时，铜粗精矿中Cu 品位和回收率均优于亚硫酸钠+硫酸锌，分别为2.70%和93.79%，因此，确定铜粗选锌抑制剂为焦亚硫酸钠。

固定磨矿细度为P80=75 μm，捕收剂为丁铵黑药+Z-200（用量分别为 40 g/t、40 g/t），进行焦亚硫酸钠用量试验，结果见图2。

由图2 可知，随着焦亚硫酸钠用量增加，铜粗精矿中Cu 品位先增加后降低，Cu 回收率基本不变，维持在90%左右；铜粗精矿中Zn回收率先减少后增加，在焦硫酸钠用量为1 000 g/t时，Zn品位和回收率均处于较低水平。综合考虑，确定铜粗选焦亚硫酸钠用量为1 000 g/t。

2.1.2 捕收剂比选及用量试验

固定磨矿细度为P80=75 μm，抑制剂焦亚硫酸钠用量为1 000 g/t，进行捕收剂比选试验，结果见表6。

由表6 可知，捕收剂比选试验中，丁基黄药+2#油为捕收剂时，铜粗精矿中Cu 回收率低于50%，Cu 品位不到2%，浮选效果较差。使用丁铵黑药或Z-200为单一捕收剂，铜粗精矿中Cu品位和回收率均较高，但铜粗精矿中含Zn 较高。因此，确定铜粗选捕收剂为丁铵黑药+Z-200，此时，铜粗精矿中Cu 品位和回收率分别为3.94%、90.30%。

固定磨矿细度为P80=75 μm，抑制剂焦亚硫酸钠用量为1 000 g/t，进行铜粗选捕收剂用量及配比试验，结果分别见表7、表8。

由表7 可知，随着捕收剂总用量下降，铜粗精矿产率和Cu 回收率缓慢降低，Cu 品位缓慢上升。综合考虑回收率和品位，确定铜粗选捕收剂用量为丁铵黑药+Z-200=（40+40）g/t。

由表8 可知，固定丁铵黑药+Z-200 总用量为80 g/t，改变捕收剂配比，铜粗精矿中Cu 回收率基本不变，但锌损失增加，因此，确定铜粗选捕收剂最佳配比为丁铵黑药+Z-200=（40+40）g/t。

2.1.3 石灰添加位置及用量试验

石灰是黄铁矿的常用抑制剂［14-15］，该矿石中黄铁矿含量较大，因此，有效地抑制黄铁矿有利于优先选铜试验粗选产率的稳定，而石灰能调节矿浆pH，起到抑制黄铁矿的作用。固定磨矿细度为P80=75 μm，抑制剂焦亚硫酸钠用量为1 000 g/t，捕收剂丁铵黑药+Z-200=（40+40）g/t，考察石灰添加位置对黄铁矿抑制效果的影响，具体试验流程见图3，结果见表9，添加位置试验加入石灰调节pH值为10左右。

由表9 可知，在抑制剂焦亚硫酸钠之前加入石灰，铜粗精矿产率较大而Cu品位较低，且锌损失率也较大。其主要原因是焦亚硫酸钠为强碱弱酸盐，加入焦亚硫酸钠之后矿浆的pH 呈弱酸性，不利于铜锌分离，且黄铁矿可浮性增加导致粗精矿夹杂严重。因此，确定石灰添加位置为抑制剂焦亚硫酸钠添加前。

在上述最佳条件下，考察石灰用量对黄铁矿抑制效果的影响，试验时添加石灰至pH 值为8、9、10、11，结果见图4。

由图4 可知，当矿浆pH 值为10 左右，铜粗精矿中Cu 品位和回收率均较高，继续增加矿浆pH 值（即增加石灰用量），铜粗精矿中锌损失迅速增加，综合考虑，确定矿浆最佳pH值为10左右。

2.1.4 铜粗精矿再磨细度试验

粗选精矿的再磨有利于有用矿物与脉石矿物的解离，提高精矿品位，但是再磨过细反而会影响有用矿物的浮选回收。因此，本文进行了铜粗精矿再磨细度试验，固定铜粗选焦亚硫酸钠用量为1 000 g/t，丁铵黑药+Z-200 用量为（40+40）g/t，铜粗精矿精选焦亚硫酸钠用量为200 g/t，其试验流程见图5，结果见表10。

由表10 可知，随着再磨细度增加，铜精矿中Cu品位及回收率呈先增加后降低趋势，铜精矿中锌杂质含量变化不大；再磨细度P80=30 μm 时，可获得铜精矿中Cu 品位17.95%、Cu 作业回收率81.87%的试验指标，因此，确定合理的磨矿细度为P80=30 μm。

2.2 锌粗选条件试验

2.2.1 矿浆pH值试验

以石灰为黄铁矿抑制剂，硫酸铜为锌活化剂（用量为200 g/t），PAX（异戊基黄原酸钾）为锌捕收剂（用量为70 g/t），开展锌粗选矿浆pH值条件试验，试验流程见图6，结果见表11。

由表11 可知，随着锌粗选pH 值升高，锌粗精矿中Zn 品位显著上升，当pH 为12 时锌粗精矿中Zn 回收率较高，综合考虑，确定锌粗选矿浆pH 值为12。

2.2.2 硫酸铜用量试验

“抑锌浮铜”工艺流程中锌的活化是选锌的关键，在锌粗选pH=12 的条件下，考察硫酸铜用量对锌粗选指标的影响，试验结果见表12。

由表12可知，随着硫酸铜用量的增加，锌粗精矿中锌品位先增加后降低，当硫酸铜用量为100 g/t 时，锌粗精矿回收率指标较好，综合考虑确定硫酸铜用量为100 g/t。

2.2.3 锌粗选PAX用量试验

在锌粗选pH=12，硫酸铜用量100 g/t 的条件下，进行了PAX用量试验，试验结果见表13。

由表13 可知，随着PAX 用量增加，锌粗精矿中Zn品位逐渐降低，Zn回收率缓慢增加，当捕收剂PAX用量为40 g/t 时，锌粗精矿品位及回收率指标均较好。综合考虑，确定PAX用量为40 g/t。

2.2.4 锌粗精矿再磨细度试验

为了使锌精矿进一步与脉石解离，提高锌精矿品位，在锌粗选pH=12，硫酸铜用量100 g/t，PAX 用量40 g/t的条件下，进行了锌粗精矿再磨细度试验，试验流程见图7，试验结果见表14。

由表14可知，锌粗精矿不再磨，其粗精矿中Zn品位相对较低，仅为38.50%，再磨细度为P80=44 μm 时，锌精矿中Zn 品位和回收率最高，分别为47.43%和65.72%。因此，确定锌粗精矿再磨细度为P80=44 μm。

2.3 闭路试验

根据条件试验结果，进行全流程闭路试验，试验流程见图8，试验结果见表15。

由表15可知，经“粗精矿再磨+1粗3精1扫”选铜和选锌流程，最终可获得Cu 品位26.03%、含Zn1.72%、Cu 回收率84.02%、Zn 损失率3.29%的铜精矿和Zn 品位44.16%、含Cu2.84%、Zn 回收率90.63%、Cu损失率9.80%的锌精矿，试验指标优异。

3 结 论

（1）该难选高硫铜锌硫化矿Cu 含量为1.30%，Zn含量为2.97%，矿石中主要铜矿物为黄铜矿，嵌布粒度较细，主要集中在10～35 μm；锌矿物为铁闪锌矿，粒度集中在10～75 μm；有害元素As 主要以毒砂形式存在，少量存在于硫砷铜矿中；其它硫化物主要是黄铁矿；脉石矿物主要包括方解石、白云石、菱铁矿、石英等。

（2）采用优先选铜再选锌的工艺流程对高硫铜锌硫化矿进行浮选分离，可获得Cu 品位26.03%、含Zn1.72%、Cu 回收率84.02%、Zn 损失率3.29%的铜精矿和Zn 品位44.16%、含Cu2.84%、Zn 回收率90.63%、Cu损失率9.80%的锌精矿，浮选指标较为理想。

（3）试验采用焦亚硫酸钠作为锌的高效抑制剂，降低了难免离子对闪锌矿的活化；对于部分共生关系致密，嵌布粒度极细铜锌矿物，通过超细磨技术进一步实现了铜锌单体解离，并搭配合理的工艺流程及药剂制度，实现铜锌高效分离。