难选低品位氧化铜矿浮选机理分析

杨旭红

（酒钢肃南宏兴矿业有限责任公司，甘肃 嘉峪关 735100）

0 引言

当前，随着中高品位的铜矿资源开采逐步殆尽，低品位的氧化铜矿开采成为矿业领域所重点关注的一项内容[1]。而在难选低品位氧化铜矿中，其存在着矿物组成复杂、结合率高、容易泥化等诸多特点，导致传统的浮选工艺难以实现对氧化铜成分的精准浮选[2]。对此，就需要从材料、设备和方法等多个角度着手，进一步探究难选低品位氧化铜矿浮选过程中的主要影响因素，以此实现对难选低品位氧化铜更为精准的分选目标[3]。

1 案例概况

本次实验所使用的原材料取自华中地区某矿山，该矿山区域内存在大面积的典型低品位氧化铜矿。在取得样品后，对其进行粉碎和混匀，并进行抽样分析，初步得到的分析结果如表1 和表2 所示。

表1 样品主要组成成分分析结果

表2 铜化合物的物相分析结果

在此基础上，采用SEM对样品进行分析，结果显示，从微观结构分析角度来看，该样品中的铜化合物多以嵌布的方式分布在脉石矿物当中，而脉石矿物则主要由二氧化硅和氧化钙等物质所组成，嵌布特征相对较为复杂，需要采用浮选法进行分选。同时，该样品中含泥量较高，泥化现象较为严重，传统浮选工艺容易造成指标波动过高而难以进行过程控制，因此研究人员决定对浮选工艺进行优化。

2 实验试剂、设备及方法

本次实验中，所使用的主要试剂包括活化剂硫化钠、捕收剂丁基黄药、调整剂氧化钙和起泡剂松醇油，以上化学试剂均为分析纯，均采购自国药集团化学试剂有限公司。在实验设备及实验流程方面，考虑到该样品泥化现象严重的实际情况，本次首先采用旋流器进行脱泥处理，再进行后续步骤，主要步骤如图1 所示。

图1 浮选的主要实验流程

由图1 可知，本次主要实验流程如下：

1）使用旋流器，对原矿进行脱泥处理；

2）对处理后的产物进行磨矿；

3）将磨矿产品放置于浮选槽中，控制浮选槽电机转速为1 500 r/min，且控制环境温度为25 ℃，加入上述三种药剂进行浮选实验；

4）浮选实验完成后，对产品进行过滤和烘干处理，而后进行称重和分析。

3 实验结果与讨论

3.1 磨矿细度的影响及讨论

根据相关理论可知，矿物单体的解离程度与浮选效果之间存在显著的正相关，而为了提高矿物单体的解离程度，则需要将磨矿细度控制在较低的水平。因此，为控制用药含量不变，选取四个不同的磨矿细度水平进行实验，实验结果如表3 所示。

表3 不同磨矿细度下的铜矿浮选效果分析

根据表3 中的数据可见，在增加磨矿细度的趋势下，铜精矿的品位呈现先降后升的趋势，而回收率则先升后降。同时在磨矿细度-0.074 mm 的占比达到81.90%时，矿泥罩盖问题也较为明显，导致部分铜矿物未得到有效浮选。综合考虑上述情况，将磨矿细度最终确定为-0.074 mm 占比69.2%。

3.2 氧化钙用量的影响及讨论

在本次实验中，氧化钙用量的调节主要用于调节浮选体系中的pH 值，以往研究表明，该pH 值对于浮选效果的影响颇为显著。对此，基于最佳的磨矿细度指标，同时控制用药含量不变，改变氧化钙的用量进行实验，结果如表4 所示。

表4 氧化钙用量与铜精矿指标的关系

从表4 中可见，在增大氧化钙用量后，铜精矿品位呈现先升后降再升的趋势，而回收率则先升后降，在氧化钙用量为2 kg/t 时达到峰值。综合考虑以上两个指标的变化趋势后，确定氧化钙用量为2 kg/t。

3.3 硫化钠用量的影响及讨论

在本次浮选实验中，硫化钠的主要作用是对氧化铜矿表面进行处理，使之转换为硫化物，而后再使用丁基黄药对硫化物进行捕集。为探究硫化钠用量的影响，按照上文中的实验结果控制磨矿细度和氧化钙用量，改变硫化钠用量，取得的结果如表5 所示。

表5 不同硫化钠用量下的铜精矿指标

根据表5 中的数据可知，随着硫化钠用量的增加，铜精矿品位和回收率均呈现先降后升的趋势，因此确定硫化钠的用量为2 kg/t。

3.4 实验优化

在以上分析的实验数据中，无论如何调整氧化钙和硫化钠的用量，其所获得的铜精矿的品位均处于较低水平，分选指标的理想程度也偏低，经初步推断，造成这种情况的主要原因是药剂之间存在协同作用。为此，分别设置以下试验水平：氧化钙添加量分别为0、1、2、3 kg/t；硫化钠添加量分别为0.5、1.0、1.5、2.0 kg/t；丁基黄药添加量分别为0.05、0.10、0.15、0.20 kg/t；松醇油添加量分别为0.011、0.022、0.033、0.044 kg/t，以此进行4×4 的正交实验。实验结果显示，在F 指标检验方面，所有药剂的F 检验值均较低，证明各种药剂均对品位无明显影响，而氧化钙、丁基黄药和松醇油对于回收率的影响则较为突出，其中又以松醇油的影响最为突出。因此，分别从品位和回收率两个角度考虑，选择两组实验，实验参数及结果如表6 所示。

表6 品位和回收率分别最高时的实验参数及结果

从表6 中的数据可见，以回收率最高为前提的实验组在产品综合指标上更具优势，因此确定最优的实验因素水平为氧化钙用量3 kg/t、硫化钠用量2 kg/t、丁基黄药用量50 g/t，松醇油用量33 g/t，由此可取得较优的产率和回收率。

4 结语

在本次研究中，结合某地难选低品位氧化铜矿的浮选要求，对其进行浮选实验，并逐步探究了各项参数对浮选实验的影响，以此确定相对较优的参数组合。经预计，有望将该参数组合投入实际应用，从而推动浮选效果的提升。当然在今后的工作中，仍需考虑应用智能技术等对参数进行进一步优选，从而提高研究的深度。