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从二段尾矿中回收硫工艺研究与实践 陈 秋 兰 摘要德兴铜矿是世界上著名的特大型斑岩铜矿之一， 矿石中所含的主要可回收成分有 铜、 金、 银、 硫、 钼， 硫的回收集中于二段选别后的尾矿。本文根据德兴铜矿的矿石性质介绍了该 矿的选硫工艺研究与实践。 关键词黄铁矿铜硫分离选矿工艺 德兴铜矿是世界级特大型低品位斑岩 铜矿之一， 具有铜厂、 富家坞、 朱砂红三个矿 床， 是我国建国以来发现并探明的开发条件 较好的特大型斑岩铜矿， 具有规模大、 埋藏 浅、 可露天开采、 可综合利用的伴生元素多 等优点， 它不仅含有丰富的铜资源， 还伴生 有大量的硫资源。为了充分利用国家资源 和增加矿山企业的经济效益， 德兴铜矿十几 年来一直致力于硫的回收研究与实践。 德兴铜矿矿床属原生硫化矿， 平均品位 铜 ， 硫 左右， 钼 ， 金 ， 银 。矿床属细脉浸染型斑 岩铜矿床， 矿物组成为 硫化矿物类金属矿 物以黄铁矿、 黄铜矿、 辉钼矿为主， 辉铜矿、 斑铜矿、 闪锌矿次之， 少量的铜蓝、 银金矿及 自然金等； 氧化矿物类金属矿物主要有金红 石、 镜铁矿、 磷铁矿等； 非金属矿物以石英、 绢云母为主， 绿泥石、 方解石、 中长石等次 之， 还有少量的石膏、 白云母、 萤石等。 矿石性质 原矿硫的赋存状态 硫在矿床中主要以两种形式存在（） 存在于黄铁矿、 黄铜矿、 辉钼矿等金属硫化 物中， 占总硫量的 ，（） 存在于硬石 膏、 石膏、 重晶石等硫酸盐矿物中， 占总硫量 的 。本文的研究目的是黄铁矿的回 收。 黄铁矿是最主要的含硫矿物， 其含硫量 约占矿石含硫总量的 ， 在矿床内分布广 泛， 在矿床外围部分地区富集成独立的硫铁 矿床。 原矿硫的物化性质 黄铁矿呈他形、 半自形不等粒产出， 以 浸染状或细脉状分布于矿石中， 且被黄铜矿 交代呈残留体， 两者往往构成歪曲的嵌布特 征。粒度为 ， 以粗粒居多， 最大可达 。当磨至 时， 其 单体解离度达 以上， 可见， 黄铁矿嵌布 粒度较粗。 黄铁矿的颜色为浅黄铜色， 与黄铜矿共 生的黄铁矿颜色略深， 单独产出的黄铁矿颜 色稍浅， 密度平均为 。含铁 ， 硫 ， 其晶体 化学式为 ， 与理论分子式相 吻合。黄铁矿中铁的类质同象混入元素有 钴、 镍； 此外， 还有微量的铜、 砷、 铁、 金、 银、 铼等杂质元素。 德兴铜矿矿体中含伴生硫 余万， 具有大型硫矿规模， 原矿含硫 左右， 品 位波动范围 。除 被回 收进入铜精矿外， 尚有大量的低品位伴生硫 德兴铜矿检化中心工程师 江西德兴 万方数据 有回收价值。由于原生矿中硫品位低， 波动 大， 且其可浮性与黄铜矿十分相近。受铜工 艺与经济方面的制约， 对原矿中硫进行有效 回收尚有一定的难度。据德兴铜矿长期试 验研究与生产实践证明， 硫的最佳回收方案 是一段混合浮选后的二段铜硫分离， 选铜抑 硫， 在二段尾矿中再回收硫。 含硫二段尾矿特性 二段尾矿化学组成 二段尾矿的化学分析结果见表。 从表可见， 二段尾矿中主要为 和硫， 其中硫的含量为 ， 波动原 因一是受原矿品位影响， 二是受工艺操作条 件的影响。 表二段尾矿的多元素分析结果 （） 元素 （ ） 含量 二段尾矿粒度组成及硫分布 二段尾矿粒级分布、 含硫量分别见表 。 由表可知， 硫主要分布在 粒级， 其硫分布率达到 。 表二段尾矿各粒级含硫量分布 （） 粒级 （） 合计 产率 累计产率 含硫量 硫分布产率 物相分析 镜下鉴定结果表明， 二段尾矿中的金属 矿物以黄铁矿为主， 占 以上， 其次为黄 铜矿、 黝铜矿等。二段尾矿中黄铁矿单体解 离情况见表， 由此可见， 粒级中黄 铁矿单体解离度大于 。 表二段尾矿中黄铁矿单体解离度 粒级 （） 解离度 （） 二段尾矿 值 ， 游离氧化钙含量 为 。 由以上数据可知， 铜硫分离后的尾矿属 粒度粗、 品位低、 矿浆 值高、 铁矿物受到 强烈抑制的难选矿物。 选矿工艺研究与实践 年以前， 德兴铜矿的选矿工艺均 采用一段粗磨后的一段高碱度选别工艺流 程， 技术经济指标一直处于较低水平， 仅生 产单一铜精矿， 硫无法回收。 “两提高” 流程 应用之后， 为硫矿物的回收创造了条件。其 回收工艺是经一段磨矿全混合浮选后， 一次 丢尾， 粗精矿再磨后再选铜及金、 银、 钼， 得 铜精矿， 尾矿含硫， 即铜硫分离抑硫浮铜。 硫向尾矿富集， 含硫在 ， 其含量 随原矿品位的波动而波动。从二段尾矿中 回收硫是选硫工艺的主要研究内容。 黄铁矿的可浮性研究 黄铁矿具有较好的天然可浮性， 尤其当 单体解离度较高时， 有着与黄铜矿相近的可 浮性， 因此极易与铜同向富集， 铜硫分离是 不可回避的问题。 黄铁矿的表面状态与矿浆 值有关， 在用石灰调浆的强碱矿浆中， 黄铁矿表面罩 有 （ ） ， 可浮性受到限制。当 值 时， 矿浆中游离氧化钙应达到 ， 就可以大量抑制黄铁矿， 即可以 浮铜抑硫。 黄铁矿能被黄药、 黑药、 硫氮类等多种 捕收剂捕收， 其中， 黑药对其捕收能力最弱， 并且只能在弱酸性介质中进行。 被抑制的黄铁矿， 可用酸降低 值进 万方数据 行活化， 也可用碳酸铵、 二氧化碳进行活化， 活化后可浮选回收。 矿物中还有黄铁矿的同分异构体白铁 矿， 比黄铁矿好浮并不易被石灰抑制。 旋流器选硫的研究与实践 研究发现， 黄铁矿嵌布粒度较粗， 在二 段铜硫分离后的尾矿中， 黄铁矿呈较粗颗粒 存在， 并且硫与脉石密度有差异。黄铁矿为 重矿物， 密度 ， 脉石为中等密度矿 物， 密度 左右， 因而考虑重选法选硫。 试验用砂泵和旋流器组进行二段尾矿的分 选选别， 可以产出合格硫精矿。 年一 期选矿厂将这种工艺正式在生产中应用， 后 来的二期工程也采用了此工艺选硫。 旋流器选别过程 砂泵输送矿浆保证了一定的压力， 在离 心力场和重力场的合力作用下， 主要是离心 力场的离心力作用， 脉石等较细物料在溢流 管中心轴线附近作螺旋向上的运动， 由溢流 管上端排出。较粗粒和密度较大的黄铁矿 由于离心力的作用被抛向器壁， 作圆锥形螺 旋向下运动， 由排砂管的末端排出， 沉砂直 接作为硫精矿。 旋流器技术参数 旋流器直径 ， 锥体角度 ， 溢 流管直径 ， 排砂管直径 ， 给矿口截面积 ， 溢流管插入 深度 ；排 砂 口 进 气 压 力 ， 给 矿 压 力 ，给 矿 浓 度 ， 沉砂浓度 ， 溢流浓度 ， 分级效率 。 旋流器选硫在生产中的应用 虽然旋流器选硫选别效率低， 富集比 低， 一些细粒黄铁矿随溢流进入尾矿， 精矿 品位不稳定， 回收率较低， 但由于该工艺方 法简单、 占地少、 操作方便、 成本低廉， 黄铁 矿加工也需要粗料作为配炉物料， 产品有一 定销路， 因而此工艺成了德兴铜矿回收硫的 有效方法之一。目前泗洲选矿厂一、 二期工 程应用此工艺回收硫。泗洲选矿厂 年二段铜硫分离尾矿旋流器选硫指标 见表。 表泗洲选矿厂 年 选硫指标 （） 年度 品位 作业回收率 由表可见， 旋流器选硫效率较低， 品 位波动大， 回收率较低， 一些细粒黄铁矿仍 随溢流损失。因其富集比小， 生产受原矿品 位制约大， 生产无法长期连续， 所以大规模 产硫的方法仍是浮选。 调浆与活化选硫工艺与实践 在浮铜抑硫的尾矿中用浮选选硫， 一个 主要的问题就是首先要将黄铁矿活化。 调浆选硫试验 加酸调浆选硫， 加入硫酸 （粗选） ， 丁基黄药 ， 松醇油 （粗选扫选） 。 试验获得含硫 的硫精矿， 硫作 业回收率为 。由于二段尾矿直接 浮选， 游离氧化钙含量太高， 浓度太低， 黄铁 矿受到强烈抑制， 需添加大量硫酸才能活化 黄铁矿。试验证明， 用硫酸降低 值活化 方式有效， 但成本很高。 酸性水调浆选硫 德兴铜矿矿区有一股因矿山开采而产 生的酸性水， ， 在治理这股酸性水的 过程中， 酸性水调浆后选硫成为一个有益的 项目。 试验室用酸性水替代硫酸调浆选硫是 成功的， 作业回收率 以上， 品位可达到 。然而当二期选矿厂投产时却 没有在生产中应用成功。一个关键问题是， 试验室所用样品酸性水的 值是稳定的， 且易于人工调节。而实际生产中所用酸性 水的 值时刻处于变化之中， 尤其当季节 变换时， 变化很大， 经计算和试验可知， 当酸 万方数据 性水 时， 把 的尾矿调浆到 所用的水量等于酸性水 为时 的 倍左右， 见表， 在现场根本无法满足 条件。因此， 该项目是个理想的、 小型试验 也已成功的、 但实践无法实施的项目。或许 将来在浮选全过程 控制实现自动化后 还有实施的可能。 表不同 酸性水调浆用水表 倍数 注 该表以 矿浆用不同 酸性水调至 时 所需酸性水的倍数。 活化选硫 在调浆选硫遇到问题之后， 研究了不调 浆高 值下加活化剂的选硫方法。试验 的活化剂有硫酸铵、 碳酸铵、 碳酸氢铵等， 试 验均取得成功。又均在现场因矿浆中游离 过高不易活化或活化后成本偏高而无 法应用。 为了解决矿浆中游离 偏高的问 题， 还采用了重浮联合流程进行回收硫的 试验研究。方法为 二级尾矿经浓缩后再用 分选器预选抛尾、 脱钙， 可减少药耗， 经 分选器预选所得粗精矿 （沉砂） 添加 活化剂后， 在 型充气式浮选机 中浮选， 产出的硫精矿经管道自流到精尾厂 脱水。 试验结果为， 经过重选预先抛尾、 脱钙， 使硫酸用量由 下降到 ， 降低 ， 但硫回收率下降了 ， 而选矿 效 率 提 高 。其 硫 精 矿 品 位 为 ， 达到了优质产品的要求。然而， 该 流程仍为旋流器选硫的范畴， 原矿品位高时 无需浮选， 而品位低需要浮选时， 仍为 多余的环节， 故不是最佳流程。二段低碱度 铜硫分离的研究， 不仅是减少石灰用量和提 高铜、 金、 银、 钼回收率的研究， 也为尾矿选 硫打开了通道。 低碱度铜硫分离工艺的研究与实践 低碱度铜硫分离工艺是针对德兴铜矿 生产规模扩大， 日消耗石灰量达数百吨， 而 石灰供应点多达数十甚至上百家， 石灰质量 低劣， 单一石灰法进行铜硫分离， 石灰乳添 加量难以控制， 严重影响分离指标的稳定及 为了从二段分离尾矿有效地回收硫而展开 研究的。 年先后开发了两种能部分 替代石灰进行铜硫分离的辅助抑制剂 与 。 的研究与实践 在近中性介质 （ ） 中采用乙 基、 丁基黄药 （ ） 进行混合浮选， 混合精矿 再磨后在石灰用量较低 （ ） 的条件 下， 采用新型抑制剂 进行铜硫分离获 得合格的铜精矿， 浮铜后的尾矿经浓缩， 在 不调 值和添加活化剂条件下选硫， 可获 优质硫精矿。铜、 金、 银、 钼的指标不低于石 灰工艺的相应指标， 硫精矿品位大于 ， 硫作业回收率 以上， 有一定的经济效 益。研究结果见表。 表 作抑制剂铜硫分离结果 （） 工艺 品位 （ ） （ ） 回收率 新工艺 石灰工艺 新工艺混合浮选 ， 铜硫分 离 ， 石灰工艺混合浮选 ， 铜硫分离 。试验取得较好的效 果， 但实际生产中有波动而停用， 仍在继续 完善该流程。 的研究与实践 小分子有机抑制剂 ， 在较低 （ ） 条件下能较强烈地抑制黄铁矿， 而 万方数据 对铜矿物没有抑制作用， 从而能够在较低碱 度下实现铜硫分离。其显著特点是大幅度 减少二段分离时的石灰用量， 有利于伴生元 素金、 银、 钼在铜精矿中的富集， 为分离尾矿 浮选选硫提供了良好的条件。采用 活化黄铁矿， 黄药丁基铵黑药为捕收剂可 产出优质硫精矿。小型试验、 工业试验和工 业生产都充分证实了这一工艺的成功。研 究结果见表。 表小型试验指标对比 （） 工艺 二段精矿品位 （ ） 二段回收率 选硫作业 回收率 硫精矿 品位 石灰工艺 工艺 年 工艺开始在大山选矿厂 实施， 两年来一直取得很好的效益， 金、 银回 收率明显高于传统的石灰工艺， 二段采用 后， 分离尾矿的 值明显降低， 为尾 矿选硫创造了条件， 实现了不调浆的原浆活 化选硫， 达到 以上品位和 以上的 回收率。 工艺中石灰的用量大约是石 灰工艺的 至 ， 同时为钼在铜精矿中 的富集创造了条件。 低碱度铜硫分离在大山选矿厂推 广应用是比较成功的， 它不仅大幅度地降低 了石灰用量， 解决了大山选矿厂石灰供需矛 盾， 同时使伴生元素金、 银、 钼在铜精矿中的 富集得到明显改善， 试生产期间生产出了 万多合格硫精矿， 结束了大山选矿厂自投 产以来不产硫精矿的历史， 为德兴铜矿提高 矿山经济效益起到了积极的作用。 结语 综上所述， 德兴铜矿硫的回收有一定的 特殊性， 并有一定的难度， 为解决这一工艺 难题， 分别进行了多种试验研究与实践。旋 流器选硫则是泗洲选矿厂多年来一直采用 的处理含硫尾矿回收硫的方法， 由于简单易 行， 成本低， 此工艺仍在运用， 同时准备完善 低碱度铜硫分离流程， 原浆选硫。 大山选矿厂充分应用了选硫最新科研 成果， 首先铜硫分离用 部分取代石灰， 铜硫分离的石灰用量降低 ， 为进一 步选硫创造了条件。生产应用了两年， 效果 显著， 并同时为伴生元素的综合回收创造了 条件。 （上接第 页） 位， 使其达到合格产品要求。 选矿机组用于凡口铅锌矿 选硫工业试验， 通过 个班连续生产运行， 共处理浮选尾矿 ， 获得含硫 以上 精矿约 。处理含硫 以上的浮选尾 矿可获得精矿品位 以上、 回收率 的选矿指标； 处理含硫 以下的 浮选尾矿， 亦可获得精矿品位 以 上、 回收率 以上的选矿指标。 选矿机组主机装有高微幅 振动装置， 有利于各种泥状物料松散分层， 并以主机为核心， 以矮体螺旋溜槽为辅助设 备， 根据不同物料、 不同粒级可灵活组成不 同的选矿工艺流程， 发挥出它的多功能选矿 效果。 选矿机组流程简单， 运行稳 定， 操作维护方便， 与摇床相比， 矿物分层分 带更加稳定， 用水量极少， 占地少。 选矿机组选硫与浮选相比， 不用药剂， 成本低廉， 经济效益显著。 螺旋溜槽边缘太低应加以改进， 主机 振动电机质量较差应提高质量。 万方数据