西宁某低品位铜矿选矿试验研究.pdf

1 2 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 d o i 1 0 3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．0 1 ．0 0 3 西宁某低品位铜矿选矿试验研究 温子龙，林海，董颖博，许晓芳 北京科技大学土木与环境工程学院，北京1 0 0 0 8 3 摘要对西宁某原生铜矿石进行了选矿试验研究。通过对浮选指标各影响因素的优化，得出了适合铜矿石粗选 的最佳工艺条件磨矿细度7 0 ％一7 4 斗m 的条件下，活化剂N a 2 S 用量1 2 0g e t ，组合捕收剂异丙基黄药和丁基铵黑药 分别为4 5 、1 5 加，起泡剂l l 号油2 3 ∥t 。在此条件下进行两次扫选，混合精矿进行铜硫分离、再经过三次精选和两 次扫选实验室闭路试验，可获得铜精矿品位为1 8 ．1 6 ％、回收率为8 6 ．2 1 ％，硫精矿品位为3 0 ．1 2 ％、回收率为8 2 ．0 7 ％的 较好实验室闭路试验指标。 关键词硫化铜矿；混合浮选；铜硫分离；捕收剂Z 一2 0 0 中图分类号T D 9 5 2 ．1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 3 0 1 ．- 0 0 1 2 0 5 E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nB e n e f i c i a t i o no faL o wG r a d eC o p p e rO r eo fX i n i n g W E N Z i z D 叼，L I NH a i ，D O N GY i n g b o ，x uX i a o f a n g S c h o o lo fC i v i la n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y B e i j i n g ，B e i j i n g10 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t T h eb e n e f i c i a t i o nt e s to fc o p p e ro r eo f X i n i n g w a sc o n d u c t e d ．T h e o p t i m a l r o u g h i n g c o n d i t i o n sa c h i e v e d b yo p t i m i z i n gt h ei n f l u e n c ef a c t o r s o ff l o t a t i o ni n d e xw e r ea sf o l l o w s t h eo r eb e i n g g r o u n d t ot h es i z eo f7 0 ％一7 4 斗m ，t h e d o s a g e o f N a 2 Sb e i n g1 2 0g ／t a sa c t i v a t o r ，t h e d o s a g e o f c o m b i n a t i o nc o l l e c t o r so fi s o p r o p y lx a n t h a t ea n da e r o f l o a tb e i n g4 5 g ／ta n d15g ／tr e s p e c t i v e l y ，t h ed o s a g e o fN o ．11 p i n eo i lb e i n g2 5g ／t a sf r o t h e r ．T w i c e s c a v e n g i n gw a sc a r r i e do u ta f t e rr o u g h i n gf o l l o w e db yt h e s e p a r a t i o no fb u l k c o n c e n t r a t eo fc o p p e ra n ds u l p h u r ．T h r o u g hc l o s e d - c i r c u i tt e s tw i t ht r i p l e c l e a n i n ga n d t w i c es c a v e n g i n g ．t h ec o p p e rc o n c e n t r a t eg r a d i n g18 ．16 ％C ua n dt h e s u l p h u rc o n c e n t r a t ea s s a y i n g3 0 ．12 ％ Sw e r eo b t a i n e d ，a tr e e o v e r i e so f8 6 ．21 ％C ua n d8 2 ．0 7 ％Sr e s p e c t i v e l y ． K e yw o r d s c o p p e rs u l p h i d eo r e ；b u l kf l o t a t i o n ；c o p p e r - s u l p h u rs e p a r a t i o n ；c o l l e c t o rZ - 2 0 0 随着国民经济的高速发展，我国对铜矿资源的 需求量在大幅度增加。而我国铜矿山采选能力和冶 炼生产能力则与之极不对称；自产铜矿不能满足国 内生产需求。多年来，我国大量进口铜精矿。根据 海关统计，2 0 0 5 年的进口量为4 0 6 万t ，占世界铜精 矿贸易量的1 ／4 。而到2 0 0 8 年进口量达到5 1 9 万t ， 占世界铜精矿贸易量的1 1 3 [ 1 ] 。 为确保我国铜矿资源供应的安全，国家大力发 展铜矿资源的勘探、开发和选冶技术研究[ 2 | 。因 此，研究铜矿资源的选别工艺对于充分合理地开发 收稿日期2 0 1 2 - 0 5 1 5修回日期2 0 1 2 1 1 - 2 0 作者简介温子龙 1 9 8 7 一 ，男，江西瑞昌人，硕士研究生。 和利用我国有限的铜矿资源具有重要的意义[ 3 ] 。 西宁某铜矿山位于青海省祁连县。地质勘查报 告表明，该矿石主要有黄铜矿和黄铁矿等矿物，脉 石矿物有碳酸钙、石英、泥质、绿泥石、绢云母 等。矿石中有价元素主要为铜和硫等。该铜矿属于 低品位铜硫矿石，选厂前期设计流程仅回收铜和 硫。通过原矿矿石性质研究，本文重点对该铜矿 进行浮选可选性试验研究，以确定最佳工艺流 程、药剂制度和工艺参数，为后续选矿厂设计提供 依据。 万方数据 2 0 1 3 年第1 期温子龙等西宁某低品位铜矿选矿试验研究1 3 1 矿石性质 为了更好地了解原矿性质，对原矿进行了X 射线荧光半定量分析，结果如表1 。 可以看出，原矿中可回收的有价元素主要有铜 和硫，铅、锌、金和铁的含量低，基本无回收价 值。基于原矿主要由黄铜矿和黄铁矿组成且存在部 分共伴生组成的矿石性质，对于这类矿石宜选择混 合浮选铜硫分离的浮选流程试验方案；本文重点 研究了浮选回收铜和硫的影响因素磨矿细度、活 化剂种类及用量、捕收剂种类及用量、铜硫分离的 抑制剂种类及用量。 2 选矿试验 2 ．1 磨矿细度试验 对原矿性质经鉴定后表明，黄铜矿与部分黄铁 矿共生密切，因此为使黄铜矿尽可能单体解离，需 要进行磨矿。磨矿细度试验我们采用活化剂N 秘 用量为1 0 0 趴、捕收剂用量为6 0 趴 异丙基黄药 4 5 趴，丁基铵黑药1 5 趴 、以及起泡剂1 1 号油 用量为2 3 趴，试验结果见图1 。 堡 趟 咯 罪 磨矿细度／％- 7 4 “m 图1 磨矿细度试验结果‘ F i g ．1 R e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 结果表明，该矿石磨矿细度太粗和太细时，浮 选效果都不好。磨矿细度粗时，黄铜矿不能完全单 体解离，难以上浮，回收率偏低；而磨矿细度过细 时，即一7 4 斗m 含量达9 0 ％时，铜品位虽然比较 高，但铜回收率明显降低，原因是该矿石本身易 粉碎，加之磨矿时间较长，使之产生泥化所致。综 合考虑，确定磨矿细度一7 4 阻m 含量为7 0 ％比较 合理。 2 ．2 铜硫混合浮选试验 2 ．2 ．1 活化剂种类及用量试验 本研究为了考察不同活化剂对铜浮选指标的影 响，分别选取N 硝、C u S 0 4 、N 硝 C u S 0 4 1 1 作为活化剂，在活化剂用量均为1 0 0 虮的条件下 与空白试验进行对比，试验结果见表2 。 表2活化剂种类试验结果 T a b l e2R e s u l t so fa c t i v a t o r ’st y p es p e c i e st e s t ／％ 由表2 的结果可以看出，N a 2 s 的活化效果优于 C u S O 。和N a 2 s C u S O 。 1 1 的活化效果，虽然粗 精矿铜的品位略有降低，但回收率最高，为8 7 ．7 8 ％， 所以认为N a 2 s 的活化效果最好。分析原因为加入 N a 2 s 活化硫化矿物可以达到提高有用矿物回收率的 目的，特别是对其中较难浮的氧化铜矿的硫化作用 可提高铜的回收率，经活化后明显增加矿物可浮 性。传统浮选理论认为，硫化钠可作为有色金属氧 化矿的活化剂[ 4 3 。 按照磨矿细度试验流程进行了N a 用量试验， 结果见图2 。 由图2 可看出，随着N a 2 S 用量的增加，硫化 矿物被活化，铜回收率逐渐提高；但当用量过大 时，会导致铜精矿回收率开始下降，因此确定N a 2 s 用量为1 2 0g ／t 。 硫化钠作为一种重要的浮选药剂，其用途广 泛。传统浮选理论认为，硫化钠可作为硫化矿的抑 制利4 | 。不论硫化矿作为抑制剂还是活化剂，其用 量都要准确掌握。在当作有色金属氧化矿的活化剂 万方数据 1 4 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 堡 趟 咯 曝 活化剂用量／ g t 。 图2N a 2 S 用量试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fs o d i u ms u l f i d ed o s a g et e s t 时，用量不够，则使矿物得不到充分硫化；用量过 大，则会引起抑制作用[ 5 ] 。因此选择适量的硫化钠 用量尤为重要。 2 ．2 ．2 捕收剂种类及用量试验 试验保持捕收剂总用量均为8 0 鼽的条件下， 分别考察了丁基黄药、丁基黄药 丁基铵黑药 3 1 、乙基黄药、乙基黄药 丁基铵黑药 3 1 、异 丙基黄药、异丙基黄药 丁基铵黑药 3 1 等6 种药剂组合形式的浮选效果。试验结果见表3 。 表3捕收剂种类试验结果 T a b l e3T e s tr e s u l t so fc o l l e c t o r ’St y p e ／％ 捕收剂种类 用量8 0 趴 产品名称铜品位铜回收率 丁基黄药粗精矿 2 ．9 68 1 ．4 5 丁基黄药 丁基铵黑药 3 1 粗精矿 2 ．3 49 3 ．9 2 乙基黄药粗精矿 2 ．8 38 4 ．9 4 乙基黄药 丁基铵黑药 3 1 粗精矿 2 ．2 28 9 ．7 4 异丙基黄药粗精矿 2 ．7 38 4 ．6 0 异丙基黄药 丁基铵黑药 3 1 粗精矿2 ．2 6 9 5 ．6 3 由表3 可以得出，浮选效果最好的为异丙基黄 药 丁基铵黑药 3 1 组合捕收剂，一次粗选后 铜粗精矿品位达到2 ．2 6 ％，回收率达到9 5 ．6 3 ％， 说明异丙基黄药 丁基铵黑药 3 1 组合对铜的 捕收效果明显优于其它捕收剂组合，是一种对该矿 石混合浮选非常有效的捕收剂。因此选择异丙基黄 药 丁基铵黑药 3 1 的组合作为捕收剂。分别 在不同的用量下按照图1 所示流程及条件 捕收剂 的用量为变量 进行试验，结果见图3 。 试验结果表明，随着捕收剂异丙基黄药 丁基 铵黑药 3 1 用量的逐渐增加，粗精矿的铜品位 逐渐降低，回收率先增大后逐渐减小。当用量为 6 0 趴时，粗精矿中铜品位为2 ．4 5 ％，回收率较高 为9 5 ．4 3 ％，当用量继续增加，回收率开始减小，且品 位也大幅度降低。综合考虑，选择粗选阶段采用捕收 冰 ＼ 逆 咯 器 捕收剂用量， g f 1 图3 捕收剂用量试验结果 F i g ．3 R e s u l t so fc o l l e c t o r ’Sd o s a g et e s t 剂异丙基黄药 丁基铵黑药 3 1 用量为6 0 加。 2 ．2 ．3 浮选时间试验 混合粗选浮选药剂确定后，固定混合粗选磨矿 细度一7 4t r m 含量7 0 ％，活化剂N a 2 s 为1 2 0g ／t ， 捕收剂异丙基黄药4 5 矾，丁基铵黑药1 5 加，l1 号 油2 3 趴，进行了粗选时间试验，试验结果见表4 。 表4浮选时间试验结果 T a b l e4 R e s u l t so ff l o t a t i o nt i m et e s t ／％ 由表4 的结果可知，浮选第5m i n 和第6m i n 的精矿均有均等的回收率，但到第7m i n 时的精矿 回收率降低比较大，故粗选时间应定为6m i n 。 2 ．2 ．4 扫选试验 通过一次混合粗选，铜回收率达到8 9 ．5 1 ％， 为了进一步提高铜回收率，进行混合浮选扫选试 验，试验结果见表5 。 表5 T a b l e5 扫选试验结果 R e s u l t so fs c a v e n g i n gt e s t，％ 由表5 可知，混合浮选粗选后，增加第一次扫 选，可以使粗精矿铜回收率增加6 ．9 6 ％，使尾矿品 万方数据 2 0 1 3 年第1 期温子龙等西宁某低品位铜矿选矿试验研究1 5 位降到0 ．1 ％以下；增加第二次扫选，可以使粗精 矿铜回收率再增加1 ．0 4 ％，使尾矿品位降到 0 ．0 4 ％，粗选铜总回收率达到9 7 ．5 1 ％，再增加扫选 段数，回收率无变化，说明针对该矿石，二次扫选 已经能满足铜回收的要求，因此确定混合浮选扫选 段数为两段。 2 ．3 铜硫分离试验 2 ．3 ．1 石灰用量试验 工业上，黄铁矿的常用抑制剂为石灰，较其它 碱类抑制剂具有诸多优点。理论研究指出黄铁矿在 碱性条件下之所以亲水性增强是因为黄铁矿表面生 成的F e O H ，薄膜。此外由于石灰还能引发生成难 溶化合物C a S 0 4 等，进而减少了黄铁矿表面捕收剂 的吸附量。综合石灰具有以上两种协同作用，使得 石灰较其他碱类抑制剂的抑制作用更强[ 酬。 同样石灰的用量会对铜硫分离效果的好坏起着 决定性的影响。为选择合适的铜硫分离石灰的用 量，进行铜硫混合浮选精矿铜硫分离粗选石灰的用 量试验，试验结果见图4 。 堡 翅 咯 曝 C a O 用量， k s t - 1 图4 石灰用量试验结果 F i g ．4 R e s u l t so fL i m ed o s a g et e s t 结果表明，随着石灰用量的增加，铜精矿品位 先上升后降低趋势；当石灰用量超过1 0k g ／t 后， 铜品位急剧下降，说明此时石灰用量过大，不仅抑 制了黄铁矿，也抑制了黄铜矿，同时可以看出，针 对该矿石需要较大的石灰加入量才能达到较好的分 离效果。综合考虑，铜硫分离石灰用量1 0k g ／t 为宜。 2 ．3 ．2Z 一2 0 0 用量试验 李建华[ 7 ] 对黄铜矿选择性捕收剂的捕收性能 及其作用机理研究发现，硫氨酯类捕收剂是一种选 择性良好的硫化矿捕收剂，对硫化铜矿和金的捕收 能力较强，而对硫化铁等硫化矿物的捕收能力比较 弱，因而在铜硫浮选分离中表现出良好的选择性； 且可在弱碱性条件下使用，减少了石灰用量的上 限，从而有利于硫浮选和硫精矿过滤；用药量少、 一般为黄药的1 ／3 至1 ／4 ，且兼有起泡性。基于以 上原因选择Z 一2 0 0 作为捕收剂。 分别在不同的捕收剂用量下进行条件试验，试 验结果见图5 。 堡 趟 碹 幂 Z - 2 0 0 用量／ g ‘t 。 图5Z 一2 0 0 用量试验结果 F i g ．5 R e s u l t so fZ - 2 0 0d o s a g et e s t 可以看出，随着Z 一2 0 0 用量的增加，铜精矿品 位变化不大，回收率不断增大；当Z 一2 0 0 用量超过 2 5 虮后，铜回收率增加缓慢。综合考虑，铜硫分 离Z 一2 0 0 用量选为2 5 加为宜。 2 ．4 开路流程试验 通过上述工艺条件优化试验后，在所确定的最 佳药剂制度条件下，进行一次粗选和两次扫选，混合 精矿进行铜硫分离后，再经过三次精选和两次扫选 的开路试验，流程如图6 所示。试验结果见表6 。 表6 T a b l e6 开路试验结果 R e s u l t so fo p e n - c i r c u i tt e s t／％ 结果表明，在试验所确定的最佳工艺条件下， 按照图6 、所示的工艺流程，开路试验取得了品位 2 0 ．8 3 ％和回收率7 9 ．9 1 ％的较好指标。 2 ．5 闭路流程试验 实验室经过开路流程试验后取得较好指标，进 而进行闭路流程试验，中矿依次顺序返回，试验结 果见表7 。 结果表明，在开路流程试验所确定的最佳工艺 条件下，闭路流程试验取得了铜精矿品位为1 8 ．1 6 ％、 万方数据 1 6 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第1 期 药剂用量单位卧 搅拌、浮选时间单位m i n 原矿表7 - T T a b l e7 U 一7 4p a n7 0 ％ 3 术N 哂1 2 0 5 木异丙基黄药 丁基铵黑药4 5 1 5 1 | 1 1 号油2 3 粗选l 6 3 球N a 2 S6 0 5 | 异丙基黄药 丁基铵黑药2 2 3 7 3 1 l 1 1 号油1 1 ．5 扫选I 8 3 铜硫分离浮选 6 3 虫N a 2 S4 0 5 木异丙基黄药 丁基铵黑药1 5 5 1 术1 1 号油7 ．8 扫选ⅡI 6 ∞1 00 0 0 』 Z - 2 0 02 5 尾争1 精一8 C a 0 1 0 0 ．0 6 3 匕Z 选- 2 0 0 1253Z - 2 0 06 25I I 木水 ． 木 ． 精选Il 扫选 ；固同独⋯筋 精选ⅡI 中矿1 中矿4 l 扫选Ⅱ 。翮 一 精选Ⅲl 尸专尹] 精矿中矿3 图6 开路试验流程 F i g ．6 F l o w s h e e to fo p e n c i r c u i tt e s t 回收率为8 6 ．2 1 ％，硫精矿品位为3 0 ．1 2 ％、回收率 为8 2 ．0 7 ％的较好指标。说明中矿返回到各浮选作 业后得到了很好的分选，铜精矿回收率得到很大增 高，且闭路试验的药剂用量有所减少。 3 结7 论 1 原矿性质研究结果表明，由于该矿石中主 要金属矿物为黄铜矿，其次为黄铁矿，其中氧化铜 含量较低，因此采用铜硫混合浮选方法充分回收铜 闭路试验结果 R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t ／％ 矿物；同时采用活化剂硫化钠活化氧化铜矿物，达 到了最大限度回收铜矿物的目的。 2 磨矿细度试验结果表明，该硫化矿磨矿细 度选择一7 4 斗m 为7 0 ％为宜。通过单因素条件试验 确定铜硫混合浮选阶段最佳药剂制度为活化剂 N a 2 s 用量为1 2 0 虮、组合使用捕收剂用量为6 0 矾 异丙基黄药4 5 趴，丁基铵黑药1 5 趴 、起泡剂 1 1 号油2 3 卧。 3 对铜硫分离浮选影响因素试验研究表明， 石灰用量对铜矿物浮选的影响十分明显，石灰用量 不足与过多都会影响精矿中铜的品位和回收率。本 试验最终确定最佳石灰用量为1 0k g ／t ；而铜硫分 离捕收剂Z 一2 0 0 最佳用量为2 5 趴。 4 实验室最终通过一次粗选、两次扫选混合 浮选，铜硫分离三次精选、两次扫选的闭路试验最 终获得铜精矿品位为1 8 ．1 6 ％、回收率为8 6 ．2 1 ％， 硫精矿品位为3 0 ．1 2 ％、回收率为8 2 ．0 7 ％的结果， 试验取得了满意的指标。 参考文献 [ 1 ] 马兰，郑传均．我国铜矿资源的进口地区结构与贸易多 元化分析[ J ] ．当代教育与实践，2 0 1 1 ，3 1 1 1 3 5 1 3 7 ． [ 2 ] 董贵才．我国战略性资源进口的依赖性及其对资源供给 安全的影响[ J ] ．国际贸易问题，2 0 0 9 3 2 0 2 3 ． [ 3 ] 贺华．中国铜资源的供给安全研究[ D ] ．北京中国地 质大学，2 0 1 1 ． [ 4 ] 胡为柏．浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 3 ． [ 5 ] 田学达，李隆峰．硫化钠在硫化矿浮选分离中的作用[ J ] ． 湖南有色金属，1 9 9 5 ，1 1 1 2 9 3 1 ． [ 6 ] 刘斌．采用有机抑制剂进行无石灰铜硫分离及机理研 究[ D ] ．赣州江西理工大学，2 0 0 8 ． [ 7 ] 李建华．黄铜矿新型选择性捕收剂的捕收性能及其作用 机理研究[ D ] ．长沙中南大学，2 0 0 9 ． 万方数据