新疆某铜矿的浮选实验

窦源东 ，吴凯 ，王涛 ，唐俊杰

（1.烟台黄金职业学院环境与材料工程系，山东 烟台 265401；2.莱州市瑞海矿业有限公司，山东 烟台 261400；3.招远市北截金矿有限公司，山东 烟台 265499）

我国的氧化铜矿石普遍具有品位低、嵌布粒度细、含泥多、处理难的特点，这使得其选矿成为一个难题[1-2]。近年来随着易选硫化铜矿资源越来越少，因此对复杂难选的氧化铜矿的合理开发利研究工作用已日益变得重要。氧化铜矿石种类多，因此在一定程度上增大了氧化铜矿浮选的难度[3-4]。新疆库尔勒地区巴音铜矿石矿物组成复杂、属于复杂难选氧化铜矿，主要含铜矿物为蓝铜矿、孔雀石；其次铜蓝与少量辉铜矿；游离氧化铜和结合氧化铜占比较高；主要脉石矿物是石英、角闪石、粘土、白云石、方解石、绿泥石等。部分铜矿物铜蓝与孔雀石嵌布粒度极细，矿石中结合氧化铜与硅孔雀石含量较高，极大影响铜的浮选回收。

本研究针对新疆某难选氧化铜矿，开展了详细的工艺矿物研究，查明了该氧化铜矿石性质。通过浮选实验确定了合理的浮选工艺流程和药剂制度，有效回收了矿石中的铜。同时综合回收了矿石中伴生的银，为实现该氧化铜矿资源的高效利用提供了技术支撑。

1 矿石性质

1.1 原矿化学多元素分析

由表1原矿化学多元素分析的结果可知，原矿主要回收的有价成分为Cu和Ag，Pb、Zn、Au等金属元素含量甚低，不具备回收价值，有害元素As的含量很低。

表1 原矿化学多元素分析结果/%Table 1 Chemical multiple analysis results of raw ore

1.2 原矿矿物组成和相对含量分析

原矿中主要矿物及其相对含量，结果见表2。

表2 原矿主要矿物组成及相对含量Table 2 Main mineral composition and relative content of raw ore

1.3 铜化学物相分析

对原矿中的铜进行化学物相分析，结果见表3。

表3 铜物相分析Table 3 Analysis results of copper phase

由表3铜物相分析的结果可知，原矿中的铜主要以氧化物形式存在，其次为次生铜矿，原生硫化铜占有率很低。

2 实验方法

浮选法是铜矿石选矿的常用方法，其中硫化浮选[5]是目前处理混合铜矿石的主要方法。前期的探索实验结果表明，在精矿铜回收率相当的情况下，优先浮硫化铜再浮氧化铜工艺比混合浮铜工艺可以取得更好的技术指标，因此实验采用先硫后氧分选工艺。

3 结果与讨论

3.1 磨矿细度条件实验

考查磨矿细度对浮选指标的影响，实验流程见图1，实验结果见图2。由图2磨矿细度实验结果得到，随着磨矿细度的增加，混合精矿中的铜品位先上升后下降，回收率先快速上升，然缓慢上升再下降。分析原因是磨矿细度过粗不利于粗粒铜矿物上浮，磨矿细度过细会由于铜矿物和脉石矿物过磨泥化使浮选效果变差。综合考虑，确定适宜的磨矿细度为-0.074 mm 65%。

图1 磨矿细度实验流程Fig.1 Test process of grinding fineness

图2 磨矿细度试验结果Fig.2 Test results of grinding fineness

3.2 石灰用量条件实验

石灰常用于提高矿浆pH值，抑制黄铁矿，以创造适宜的浮选矿浆环境。考查石灰用量对浮选指标的影响。在磨矿细度在-0.074 mm 65%，捕收剂为丁黄药100 g/t，石灰用量为变量，2#油40 g/t，实验流程见图3，实验结果见图4。

图3 石灰用量试验流程Fig.3 Test process of CaO volume

图4 石灰用量对浮选指标的影响Fig.4 Test of varied CaO volume for flotation

从图4实验结果可知，随着石灰用量的增加，铜粗精矿的回收率呈上升趋势，在石灰用量以2500 g/t时回收率出现最高点，之后变化不明显；精矿铜品位先上升后下降，此时矿浆的pH值11。综合考虑，硫化铜浮选时石灰用量以2500 g/t为宜。

3.3 捕收剂种类及用量条件实验

考查捕收剂种类对浮选指标的影响。在磨矿细度在-0.074 mm 65%，CaO用量为2500 g/t，磨矿细度为-0.074 mm 65%，实验流程见图1，实验结果见图5。从图5的实验结果表明，几种捕收剂作为硫化铜捕收剂时，精矿中铜的回收率相差不大，选择Z-200时，粗矿品位较高，Z-200对于铜的浮选，显示出了比其他捕收剂较强的捕收能力与较好的选择能力，综合考虑指标及生产成本及生产控制等因素，选用Z-200作为硫化铜矿物的浮选捕收剂。

图5 捕收剂种类实验结果Fig.5 Test results of collectors

为了确定Z-200对硫化铜浮选的较佳用量效果，进行了Z-200用量实验。实验流程见图1，实验结果见图6。图6的实验结果表明，随着Z-200用量的增加，铜粗精矿含Cu品位有少许上升后即出现小的下降，总体变化不大，但精矿中铜的回收率逐渐增加，提升较大，从精矿品位与回收率二者关系来看，Z-200用量以100 g/t为宜。

图6 Z-200 用量对浮选指标的影响Fig.6 Test of varied Z-200 volume for flotation

3.4 硫化钠用量实验

氧化铜矿的硫化浮选，关键在于控制硫化钠的用量及pH值。硫化钠用量不足，活化不够；硫化钠过量，pH值过高，造成抑制。因此控制矿浆中HS-及S2-的量，消除过剩硫离子的不利作用，就是硫化浮选法的关键[6]。因此，进行了硫化钠用量实验，硫化钠用量实验工艺流程见图7，实验结果见图8。

图8 硫化钠用量对浮选指标的影响Fig.8 Test of varied Na2S volume for flotation

图8的实验结果表明，硫化钠分段添加为宜，这可避免由于硫化钠一次性添加造成矿浆pH值升高较快而造成硫化效果不好。另外，随着硫化钠用量的增加，粗精矿产率增加，含铜品位相应呈下降趋势，铜作业回收率也相应提高，但当硫化钠用量粗选一超过1000 g/t时、粗选二超过750 g/t时，铜的回收率开始下降。因此，硫化钠用量以粗选一1000 g/t时、粗选二为750 g/t为宜。

3.5 硫酸铵用量实验

控制合适的pH值对氧化铜矿物的硫化作用起着重要的作用，硫酸、硫酸锌、硫酸铝、硫酸铵等可用来降低矿浆的pH值，其中硫酸铵的效果最好。矿浆中硫酸铵的存在，可加速硫化过程，生成较为牢固的硫化铜薄膜，并且沉积在矿物表面上的胶体硫化铜也显著减少[7-8]。

硫酸铵用量实验工艺流程见图7，实验结果见图9。由图9的实验结果可以得出，氧化铜浮选时，随着硫酸铵用量的增加，氧化铜粗精矿的产率和品位均呈上升趋势，说明硫酸铵的加入对氧化铜的浮选是有利的，在氧化铜的两段粗选分别添加硫酸铵超过350 g/t与200 g/t时，氧化铜粗精矿含铜品位和回收率开始下降。因此，硫酸铵用量以粗选一为350 g/t，粗选二硫酸铵用量200 g/t为宜。

图9 硫化铵用量对浮选指标的影响Fig.9 Test of varied (NH4)2S volume for flotation

3.6 捕收剂实验

矿石氧化铜含量较高，也可以选择螯合类捕收剂与黄药类捕收剂联合协同作用来改善氧化铜的表面性质，提高其可浮性[9]。通过探索实验发现，捕收剂的联合使用对该铜矿效果并不明显，精矿中铜的回收率相差不大，考虑到生产成本等因素，选用单一戊基黄药作为氧化铜矿物的浮选捕收剂较为合适。

戊基黄药剂用量工艺流程见图7，实验结果见图10。从图10的实验结果可知，随着戊基黄药用量的增加，氧化铜粗精矿的产率和铜的回收率呈上升趋势，当戊黄药的用量超过（100+60）g/t时，铜的回收率基本稳定不变，因此，粗选戊基黄药用量以（100+60） g/t为宜。

图10 戊基钠黄药用量对浮选指标的影响Fig.10 Test of varied sodium amyl xanthate volume for roughing flotation

3.7 全流程闭路实验

根据硫化铜及氧化铜条件实验结果，进行了全流程闭路实验。全流程闭路实验工艺流程与药剂条件见图11，实验结果见表4。

图11 闭路试验流程Fig.11 The closed circuit flotation test

表4 闭路实验结果Table 4 Result of closed circuit of flotation

由表4的实验结果可知，采用“先硫后氧”优先浮选工艺流程处理该铜矿石，可以获得两种选矿产品：硫化铜精矿和氧化铜精矿。精矿Ⅰ含Cu为 39.35%，铜回收率为25.51%，含Ag为1338.07 g/t, Ag回收率42.05%；精矿Ⅱ含Cu 21.55%，铜回收率为47.56%，含Ag 263.77 g/t，Ag回收率28.22%。精矿Ⅰ与精矿Ⅱ混合后形成混合金矿，混合精矿含Cu 25.59%，含Ag 507.68 g/t，铜总回收率为73.07%，银总回收率为70.27%。

3.8 尾矿再磨再选实验

考虑到浮选尾矿中的铜含量偏高，考虑可能是因为部分含铜矿物由于嵌布粒度细，在磨矿时未充分解离的原因导致。所以进行了氧化铜浮选尾矿再磨再浮实验，实验结果见表5。从表5的实验结果可知，尾矿再磨再选对降低尾矿中铜的损失率作用不大。

表5 尾矿再磨再浮实验结果Table 5 Results of tailings regrinding and flotation test

4 结 论

（1）新疆某铜矿石矿物组成复杂、属于复杂难选氧化铜矿。主要回收的有价成分为Cu和Ag，Cu品位为1.57%，银品位为28.12 g/t。主要脉石矿物是石英、角闪石、粘土、白云石、方解石、绿泥石等。

（2）原矿中的铜主要以氧化物形式存在，占有率为64.33%，其次为次生铜矿，占有率为35.03%，原生硫化铜占有率很低，仅为0.64%。部分铜矿物铜蓝与孔雀石嵌布粒度极细，难以单体解离；矿石中结合氧化铜与硅孔雀石含量较高不利于铜的浮选回收。

（3）通过硫化铜及氧化铜的浮选条件实验，确定浮选工艺流程和药剂制度。通过闭路浮选实验后，将获得精矿合并为混合铜精矿，该混合铜精矿含Cu为25.59%，含Ag为507.27 g/t，铜总回收率为73.07%，银总回收率为70.27%。