高钙高硅铜矿中铜及伴生金银浮选回收试验研究

周 芸 丰奇成，2

(1.昆明理工大学 国土资源工程学院，昆明 650093；2.昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明 650093)

金银是重要的战略性贵金属资源，对于国家的储备安全和经济安全至关重要[1-2]。有色金属矿产资源中的伴生金银在我国金银储量中占有重要比例，因此，在回收有色金属矿产资源的同时，最大限度地富集其中的伴生金银矿物对于提高资源的综合利用率，增加企业附加值具有重要意义[3-4]。

铜矿是金银重要的载体矿物，矿石中金银的回收程度与铜矿物的回收密切相关，为了提高矿石中金银的回收率，载体矿物的高效回收极为关键。浮选是回收铜矿物及伴生金银的主要方法，在实际生产中得到广泛应用[5-6]。本研究基于矿石性质，优化了磨矿条件、浮选药剂制度，考察了矿石中有价金属浮选指标在不同浮选药剂制度下的变化规律，提高了矿石中铜矿物及伴生金银的回收效果，对指导矿山浮选生产具有非常重要的指导意义。

1 矿石性质

为了查明矿石中元素的组成和分布，矿样混匀后送检测机构分析矿石的元素组成及其含量，结果如表1所示。原矿铜的化学物相分析结果见表2。

表1 原矿的主要化学组分Table 1 Main chemical composition of raw ore /%

备注：1)单位为g/t，下同

表2 原矿铜物相Table 2 Copper phase of raw ore /%

由表1可知，原矿Cu品位为1.10%，具有较高的回收价值；矿石中Au和Ag含量分别为0.46 g/t和25.7 g/t，可以作为伴生金属随铜矿物一起回收；原矿中其余有价元素含量都很低，不具有回收价值；矿石中的脉石矿物主要以CaO和SiO2形式存在，属于高钙高硅铜矿；在磨矿和调浆过程中，矿石中大量的钙会溶解进入矿浆溶液中，从而影响浮选指标；矿石中硅质矿物含量较高，选用黄药类捕收剂浮选回收铜矿物较为合适。

由表2可知，矿石中的铜矿物以硫化铜为主，硫化铜含量占92.73%，为主要回收的铜矿物；另外铜的氧化率为7.18%，其中结合氧化铜占5.18%，该部分铜矿较难浮选回收。

2 试验结果及讨论

2.1 磨矿细度对浮选指标的影响

矿物单体解离是矿物浮选分离的先决条件，碎矿磨矿能够实现矿石中目的矿物与脉石矿物的有效解离，因此，选用合适的磨矿细度有利于目的矿物实现浮选分离。在石灰用量1 000 g/t、硫化钠用量400 g/t、丁基黄药用量400 g/t、丁基铵黑药用量50 g/t、松醇油用量84 g/t条件下进行磨矿细度试验，结果见表3。

由表3可知，随着磨矿细度的逐渐增大，粗精矿中Cu品位逐渐降低，Cu回收率呈先增加后趋于平稳的趋势。这是因为，随着矿石中铜矿物单体解离度的增加，更多解离的铜矿物疏水上浮；但磨矿细度太大会导致矿石中的细粒级脉石矿物夹带在粗精矿中，从而降低了目的矿物的含量；粗精矿中的Au、Ag品位和回收率与Cu品位和回收率呈现类似趋势，说明矿石中的铜矿物是Au、Ag元素的载体矿物，矿石中的Au、Ag元素伴随着铜矿物一起富集在粗精矿中。综合考虑浮选指标及磨矿成本，选择磨矿细度为-74 μm粒级含量占70%左右。

表3 磨矿细度试验结果Table 3 Results of the grinding fineness test /%

2.2 石灰用量对浮选指标的影响

石灰是硫化矿浮选过程中广泛使用的浮选药剂，常用来改变矿浆溶液的pH值，以及抑制矿石中的硫铁矿。本研究在磨矿细度-74 μm粒级含量占70%、硫化钠用量400 g/t、丁基黄药用量400 g/t、丁基铵黑药用量50 g/t、松醇油用量84 g/t的条件下，讨论了石灰用量对回收效果的影响，结果如图1所示。

图1 石灰用量试验结果Fig.1 Results of the lime dosages test

从图1可以看出，与不加石灰相比，添加石灰时，粗精矿中Cu、Au、Ag的品位和回收率均得到提高，这可能归因于石灰的添加导致矿石中的硫铁矿被抑制；但石灰用量太高也不利于矿石中有价金属的回收，由于矿浆溶液中高浓度的含钙组分不仅会抑制硫铁矿，同时对硫化铜矿物也会产生抑制作用，从而降低了粗精矿中Cu的回收率，同时Au、Ag回收率也降低；另外，矿石中的含钙矿物也会大量溶解进入矿浆溶液，与添加的石灰对矿物组分产生协同作用，因此，试验过程中要严格控制好石灰用量。综合考虑粗精矿品位和回收率，石灰用量选用1 000 g/t较为适宜。

2.3 硫化钠用量对浮选指标的影响

硫化钠是有色金属资源浮选过程中常用的调整剂，一方面硫化钠能够消除矿浆溶液中存在的金属离子，降低其对浮选的影响；另一方面，硫化钠能够使得矿石中的氧化铜矿物发生硫化，导致矿物表面生成类似于硫化铜组分，有利于黄药浮选回收。在磨矿细度-74 μm粒级含量占70%、石灰用量1 000 g/t、丁基黄药用量400 g/t、丁基铵黑药用量50 g/t、松醇油用量84 g/t的条件下考察了硫化钠用量对回收效果的影响，结果见表4。

表4 硫化钠用量试验结果Table 4 Experimental results of sodium sulfide dosages /%

由表4可知，随着矿浆溶液中硫化钠浓度的加大，粗精矿中Cu品位呈下降趋势，Cu回收率先增加后降低，这是由于当硫化钠用量较低时，硫化钠不仅能够消除矿浆溶液中存在的金属离子，同时还能硫化矿石中的氧化铜矿物；当硫化钠用量较大时，矿浆溶液中会残留一部分带负电的硫离子，该部分硫离子不仅会抑制捕收剂(黄原酸盐)在矿物表面吸附，而且还会与黄原酸盐发生竞争吸附，降低矿物表面疏水性。粗精矿中的Au、Ag品位也随矿浆溶液中硫化钠浓度的升高而降低，回收率随着硫化钠用的增加先增加后降低，在硫化钠用量为400 g/t时，达到最大值，与粗精矿中铜的浮选规律一致，该结果进一步证明矿石中的Au、Ag是随着铜矿物一起上浮，提高铜矿物的浮选指标能够提高伴生金银的浮选结果。综合粗精矿品位和回收率，确定硫化钠用量为400 g/t。

2.4 丁基黄药用量对浮选指标的影响

黄药是硫化矿浮选过程中最常用且经济的捕收剂，广泛使用在有色金属浮选厂中。一般情况下，在一定的浮选药剂用量范围内，随着黄药用量的增加，目的矿物的浮选速率能够得到改善，有利于浮选回收；但黄药用量的增加会降低其选择性，从而导致精矿品位降低，当黄药用量过大时，目的矿物的浮选回收率也会降低。在磨矿细度-74 μm粒级含量占70%、石灰用量1 000 g/t、硫化钠用量400 g/t、丁基铵黑药用量50 g/t、松醇油用量84 g/t条件下研究了丁基黄药用量对浮选指标的影响，结果如图2所示。

图2 丁基黄药用量试验结果Fig.2 Results of the butyl xanthate dosages test

从图2可以看出，随着丁基黄药的用量变化，粗精矿中Cu、Au、Ag的品位和回收率呈现类似的趋势，即粗精矿中Cu、Au、Ag的回收效果随着矿浆溶液中捕收剂浓度的升高而增加，这是由于丁基黄药用量的增加提高了捕收剂与目的矿物的接触机会，从而提高了铜矿物的表面疏水性，进而提高了有价金属的浮选回收率；但粗精矿中Cu、Au、Ag的品位随着丁基黄药用量的增加而降低，这归因于捕收剂用量的增加降低了选择性，导致部分非目的矿物也进入到粗精矿中。综合考虑精矿中各种有价金属的浮选指标和药剂成本，最终选用丁基黄药用量为400 g/t。

2.5 丁基铵黑药用量对浮选的影响

丁基铵黑药常与黄药类捕收剂联合使用浮选有色金属硫化矿，它不仅能够增加矿浆泡沫层的厚度，而且对矿石中的金银的回收率也有促进作用。试验在磨矿细度-74 μm粒级含量占70%、石灰用量为1 000 g/t、硫化钠用量为400 g/t、丁基黄药用量为400 g/t、松醇油用量为84 g/t的条件下，研究了丁基铵黑药用量对有价金属回收效果的影响，结果见表5。

表5 丁基铵黑药用量试验结果Table 5 Results of the ammonium dibutyl dithiophosphate dosages test /%

由表5可知，丁基铵黑药的添加能够提高矿石中Cu、Au、Ag的浮选回收率，当丁基铵黑药用量由25 g/t升高到50 g/t时，Cu的回收率从77.75%提高到82.22%，增加了4.47个百分点，Au的回收率增加了7.54百个分点，Ag回收率增加了7.88个百分点；但继续提高矿浆溶液中丁基铵黑药的浓度，粗精矿中Cu、Au、Ag的浮选回收率增加不明显，而且Cu、Au、Ag的品位降低显著，原因可能是矿浆溶液中丁基铵黑药浓度的增加导致泡沫量增多、泡沫层增厚，所以粗精矿产率增大，这虽然增大了铜矿物及伴生金银富集到泡沫产品中的概率，但也会使一些非目的矿物进入粗精矿中，从而降低了粗精矿中有价金属的品位。当丁基铵黑药用量为50 g/t时，粗精矿中Cu、Au、Ag的品位和回收率较为合适，而且试验过程中浮选泡沫相对稳定，便于实际生产操作。

2.6 浮选闭路试验

浮选闭路试验是在不连续的浮选设备上模拟连续的生产过程，考察中矿循环返回对矿石中有价金属品位和浮选回收率的影响，为工业生产提供指导[7-8]。基于前期的条件优化试验和开路试验结果，采用两次粗选、两次精选、一次扫选、中矿顺序返回的浮选工艺流程进行闭路试验。浮选闭路试验流程及药剂制度见图3，闭路试验结果见表6。

由表6可知，在优化的药剂制度下，采用合适的工艺流程可获得理想的浮选指标，铜精矿中Cu品位为21.45%，回收率为90.46%，其中9.54%的铜损失在尾矿中，该部分铜矿物主要是难选硫化铜和结合氧化铜；同时伴生金银在铜精矿中也得到很好的富集，铜精矿中Au品位为7.92 g/t、回收率为79.39%，Ag品位为453.50 g/t、回收率为81.82%。与现场指标相比，本文提出的试验方案大幅度提高了矿石中铜及伴生金银的浮选指标，对指导矿山浮选生产具有非常重要的指导意义。

图3 浮选闭路试验流程Fig.3 Flowsheet of the closed circuit flotation test

表6 浮选闭路试验结果Table 6 Results of the closed circuit flotation test /%

3 结论

1)某高钙高硅铜矿中具有回收价值的元素为Cu、Au、Ag，其中有用矿物为铜矿物，伴生金银主要以硫化铜矿为载体矿物，脉石矿物主要以CaO和SiO2形式存在，属于高钙高硅铜矿。

2)在磨矿细度-74 μm粒级含量占70%，石灰用量1 000 g/t、硫化钠用量400 g/t、丁基黄药用量400 g/t、丁基铵黑药用量50 g/t、松醇油用量84 g/t条件下，采用两次粗选、两次精选、一次扫选、中矿顺序返回的浮选闭路流程，最终可获得Cu品位21.45%、回收率90.46%，Au品位7.92 g/t、回收率79.39%，Ag品位453.50 g/t、回收率81.82%的铜精矿，浮选指标较为理想。

3)浮选过程中丁基铵黑药与丁基黄药联合使用，不仅可提高矿石中Cu的浮选指标，而且有利于矿石中的伴生Au、Ag在铜精矿中的有效富集。