城门山铜矿低碱度铜硫分离试验研究.pdf

2 0 1 1 年第1 期有色金属 选矿部分 1 9 D O I 1 0 3 9 6 9 ／j ．i s s m l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 1 ．0 1 ．0 0 5 城门山铜矿低碱度铜硫分离试验研究 ’ 彭俊波 江西铜业集团公司城门山铜矿。江西九江3 3 2 1 0 0 摘要从城门山铜矿工艺矿物学研究人手，针对选矿工艺流程特点，采用江西理工大学研发的新型高效抑制剂 I y l 卜_ 4 ，进行低碱度铜硫分离小型试验和工业试验，使矿山外排废水满足国家环保要求，同时工业试验指标与2 0 0 8 年全 年生产指标比较，铜精矿品位和铜回收率分别提高1 ．2 3 ％、0 ．3 3 ％，金、银的回收率分别提高了2 ．3 9 ％、1 ．6 6 ％。 关键词高效抑制剂；无石灰铜硫分离；浮选 中图分类号T I 9 5 2 ．1文献标识码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 1 0 1 - 0 0 1 9 - 0 5 城门山铜矿是江西铜业集团公司重点发展的矿 山，属大型多元素斑岩铜硫矿，也是大型伴生金、 银矿。多年以来，矿山生产～直是采用高碱度铜硫 分离技术，生产技术指标逐步提高，但高碱度工艺 的缺陷也暴露了出来。对此，城门山铜矿开展了相 应的研究工作，2 0 0 5 年根据矿石性质特点，在借 鉴吸取先进选矿工艺和充分试验研究的基础上，对 原工艺流程进行改造，减少石灰用量，进一步稳定 提高选别指标，但矿浆p H 值仍然高，高碱流程的 缺陷依旧存在，外排废水p H 值高，一般废水p H 值为1 1 ～1 2 。城门山铜矿地处九江县城门山镇境 内，矿区所在处是三面环湖的湖滨地区，是长江水 源保护区，同时也是国家级风景名胜区庐山旅 游胜地的外围区域，是一处环境敏感地区。因此， 采用低碱度铜硫分离工艺，解决矿山外排废水超标 排放已成为城门山铜矿要解决的首要问题。 本文从城门山铜矿工艺矿物学人手，针对选矿 工艺流程特点，采用江西理工大学资源与环境工程 学院研发的新型高效抑制剂D T - 4 ，进行低碱度铜 硫分离小型试验和工业试验。 1 矿石性质 城门山铜矿是以铜硫为主，伴生有金银等多种 有用元素的大型多金属矿床。矿体赋存在碳酸岩、 碎屑岩和岩浆岩的内外接触带中，矿石总储量2 ．2 亿t ，尚有数量可观可综合利用的表外矿。矿体埋 藏较浅，裂隙构造、接触构造均较发育。 城门山铜矿矿石性质复杂，矿物种类多。已知 矿物达7 0 余种，性质复杂，主要金属矿物有黄铁 矿、黄铜矿、辉铜矿、蓝辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、 硫砷铜矿、砷黝铜矿、闪锌矿、方铅矿、辉钼矿、 毒砂、孔雀石、蓝铜矿、磁铁矿、赤铁矿、自然铜 等，脉石矿物主要有石英、石榴石、方解石、长石 和高岭石等。矿石结构以结晶粒状结构为主，假 象、次文象、文象蠕虫状结构少见。矿石构造以块 状、浸染状、细脉浸染状3 种为主，另有松散状、 角砾状、条带及似条带状、环状构造等[ 1 | 。 1 ．1 原矿多元素分析 表1 原矿多元素分析结果 T a b l e1T h em u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - o f - m i n eo r e 元素C uSP bZ nA sS i 0 2A 1 2 0 3F eC a OM g o A u ／ g t 。 A g ， g 一 0 ．8 41 0 ．1 30 ．0 2 00 ．3 20 ．1 56 2 ．0 06 ．8 58 ．8 80 ．0 5 5 0 ．0 6 3 0 ．0 4 8 6 ．0 3 含量分数 原矿多元素分析结果见表l 。 1 ．2 原矿化学物相分析结果 原矿化学物相分析结果见表2 。 1 ．3 矿物组成 收稿日期2 0 1 0 - 0 7 2 1 作者简介彭俊波 1 9 7 2 一 ，男．江西新余人。硕士研究生。工程师。 城门山铜矿矿石中主要有用矿物有黄铁矿蓝 辉铜矿、辉铜矿、黄铜矿、孔雀石和闪锌矿等；脉 石矿物主要以石英、绢云母为主，其次是高岭石、 绿泥石等黏土类矿物。矿石中矿物组成及铜在矿物 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分 2 0 1 1 年第1 期 表2 原矿化学物相分析结果 T a b l e2T h ec h e m i c a lp h a s ea l l a l y s i sr e s u l t so fr l l n o f - m i n eo r e／％ 物相原生硫化矿次q 赢化铜自f { j 氧化铜结台氧化铜。f 溶悱铜总铜 含量 0 ．1 00 ．5 9 60 ．0 8 4 0 ．0 1 6 0 ．0 3 50 ．8 3 l 占有率1 2 ．0 37 1 ．7 21 0 ．1 l1 ．9 34 ．2 11 0 0 ．0 表3 矿石中矿物组成及铜在矿物中分布情况 T a b l e3T h em i n e r a lc o m p o s i t i o na n dc o p p e rd i s t r i b u t i o n i no r e，％ 矿物种类矿物相对含量矿物含铜埴铜金属量铜分前i 率 中分布情况见表3 。 1 ．4 矿石构造及矿物嵌布特性 矿石结构以结晶粒状结构为主，假象、次文 象、文象蠕虫状结构少见。矿石构造以块状、浸染 状、细脉浸染状3 种为主，另有松散状、角砾状、 条带及似条带状、环状构造等。矿石中主要矿物的 嵌布特征见表4 。 表4 主要矿物的嵌布粒度 T a b l e4D i s s e m i n a t e dg r a i ns i z eo fm a i nm i n e r a l ／％ 2 铜硫分离状况 2 ．1 原工艺流程 城门山铜矿原采用的“优先选铜”工艺是一种 抑硫浮铜工艺，即在高碱性矿浆中，通过石灰抑制 可净| 生较好的黄铁矿来达到优先浮铜的目的。工艺 流程如图1 。 原矿 精矿 图1 原工艺流程 F i g ．1 T h eo r i g i n a lp r o c e s sf l o w s h e e t 经过多年的生产实践[ 2 | ，现场存在原流程结 构不合理、工艺条件不合理、磨矿作业不合理三大 问题。 2 ．2 新工艺流程 针对原工艺存在的不足，城门山铜矿积极探寻 提高铜硫选矿回收率的有效途径，结合本矿矿石性 质，在消化吸收先进选矿工艺和充分试验研究的基 础上，采用“优先一混合分步浮选，中矿选择性再 磨”新工艺，2 0 0 5 年7 月对原工艺进行技术改造。 工艺流程见图2 。 2 ．3 原工艺与新工艺指标对比 城门山铜矿选矿厂在进行充分试验研究的基础 上，采用新工艺流程，经过生产实践，不断优化， 选矿技术指标逐渐提高，改造后比改造前，铜精矿品 位从2 1 ．9 3 ％提高到2 2 ．0 5 ％、选铜回收率从7 9 ．6 0 ％ 提高到8 0 ．0 3 ％、选硫回收率从2 9 ．0 8 ％提高到 4 5 ．4 9 ％分别提高0 ．1 2 ％、0 ．4 3 ％、1 6 ．4 1 ％，充分 万方数据 2 0 11 年第1 期 彭俊波城f _ 】t l s 铜矿低碱度铜硫分离试验研究 2 1 原矿 铜精矿 图2 新工艺流程 F i g ．2 T h en e wp r o c e s sf l o w s h e e t 体现出新工艺在提高选矿技术指标方面的优势。 3 铜硫分离试验研究 试验工艺流程及条件见图3 ，其闭路试验结果 见表5 。 采用新型抑制剂D T 一4 ，可以完全取代在铜硫 分离阶段添加的石灰，实现低碱度下的铜硫分离。 铜精矿品位为2 0 ．5 6 ％、铜的回收率为8 1 ．2 6 ％， 原矿 铜精矿 图3 低碱铜硫分离新工艺闭路试验流程 F i g ．3 T h ec l o s e d - c i r c u i tp r o c e s sf l o w s h e e tw h i c h i ss e p a r a t i n gc o p p e ra n ds u l f u ri nl o wa l k a l i n i t y 硫精矿品位为3 8 ．4 8 ％、硫的回收率为8 6 ．5 7 ％。 采用新型抑制剂实现低碱度铜硫分离后，其 综合外排废水p H 值可以控制在8 以下，符合矿山． 综合外排废水对p H 值的标准要求，完全可以达标 排放。 采用低碱度铜硫分离工艺，除有利于铜硫矿物 的浮选分离外，还有利于其他伴生有价组分的综 合回收，可以较大幅度地提高伴生金、银矿物的回 收率。 4 工业试验 低碱度工业试验从6 月1 21 3 开始到7 月1 81 3 表5 低碱铜硫分离工艺闭路试验结果 T a b l e5T h et e s tr e s u l t so fc l o s e d - c i r c u i tp r o c e s sw h i c hi s s e p a r a t i n gc o p p e ra n ds u l f u ri nl o wa l k a l i n i t y ／％ A u 、A g 品位单位为矾，下同 万方数据 2 2 有色金属 选矿部分 2 0 1 1 年第1 期 中班结束，一共运行3 7 天共计1 0 2 个班。取得的 试验结果为，在原矿含铜1 ．0 4 ％的情况下，铜精矿 品位为2 7 ．5 8 ％，铜的回收率为8 2 ．0 2 ％；铜精矿 含金0 ．8 9 6 趴，金的回收率为3 6 ．5 7 ％；铜精矿含 银1 4 0 ．11 1 趴，银的回收率为5 8 ．7 4 ％。 工业试验期间各取样点废水水样p H 值检测结 果见表6 。 表6 - r 、l l , 试验期f s - ] 水样p H 值检测结果 T a b l e6T h ep Hv a l u e so fw a t e rs a m p l e si nt h e i n d u s t r i a l - t e s tp e r i o d ，％ 取样时间{ 并薹鬻{ 篝排江水样 7 ．1 6 8 ．5 4 9 ．3 2 8 ．7 6 4 ．2 2 1 0 ．2 2 1 0 ．5 7 从表6 数据可见，从6 月1 2 日工业试验开始， 由于石灰用量仅为平常高碱工艺的3 6 ％，外排废 水p H 值有所降低，综合尾矿p H 值也略有降低， 尾矿库废水p H 值下降明显，由平常的p H 1 1 ，下 降g l J p H 7 ．2 4 1 0 ．2 2 。排江废水p H 值降低更明显， 由平常的p H l l 左右，下降到p H 值为7 ．1 6 - 9 ．3 2 ， 平均p H 值6 - 9 ，符合国家综合外排废水p H 值标准 G B 8 9 7 8 1 9 9 6 ，能做到达标排放。随着工业试验 结束，7 月2 1 日以后，排江废水p H 值又重新上升 到1 0 ．2 2 以上。 ， 工业试验期间与工业试验后各取样点废水水样 中重金属离子检测结果见表7 。 由表7 检测结果可见，尾矿库废水各项重金属 离子浓度都不超标，排江废水中除C u 肆衣度偶见超 标外，其余各项重金属离子浓度都在国家标准范围 之内。 5 低碱度下铜硫分离机理研究 在铜硫浮选分离中，为了更好发挥高效新型抑 制剂D T - 4 在流程中的作用，针对D T 一4 对黄铜矿、 黄铁矿的抑制机理进行研究[ ] ，进行矿物表面接 触角测定、黄药浓度测定、矿物表面红外光谱分析 试验。试验结果表明，在矿浆p H 为7 。8 的条件 下，D T 一4 可以使黄铁矿接触角减小到2 0 0 以下， 亲水性增强，这就大大降低了黄铁矿的可浮性。在 矿浆p H 为7 。8 的条件下，D T _ 4 抑制剂能解吸浮 选体系中黄铁矿表面黄药，从而使黄铜矿和黄铁矿 表面亲水性差异增大，实现铜硫分离。矿物表面的 红外光谱分析表明，D T - 4 使黄铁矿表面形成大量 的微溶于水的亲水性薄膜，这就明显提高了黄铁矿 的表面亲水性，使其在铜硫浮选分离作业中被充 分抑制，从而成功地实现无石灰铜硫分离。D T - 4 抑制剂对黄铜矿的可浮性影响很小。 6 结论 城门山铜矿矿石类型较多，性质复杂，矿物嵌 布粒度大小不一，嵌布关系密切，各类型矿石中部 分风化蚀变强烈，硬度低、含泥含水高、粉矿多、 黏性强，氧化率高。这些特点给城门山铜矿的铜硫 分离带来较大的困难。根据城门山铜矿工艺矿物的 特点，针对现有选矿工艺流程，采用江西理工大学研 发的新型高效抑制剂D T - 4 进行低碱度铜硫分离小 型试验和工业试验，以及在低碱度条件下，D T _ 4 对黄铜矿、黄铁矿的抑制作用机理的试验研究，可 表7 工业试验期间与工业试验后各取样点水样中重金属离子分析结果 T a b l e7 H e a v ym e t a li o na n a l y t i c a lr e s u l t so fw a t e rs a m p l e sb e t w e e nt h ei n d u s t r i a l - t e s tp e r i o da n da f t e r - i n d u s t r i a l - t e s tp e r i o d ／％ 叭M 记也 m 腩 一 豇m m 钳“鹞耶躬埘位彤 外 吼m m m m m s { ∞阻舛 n 2 n 兮乃酶 跎驼g } 弱 n ∞犸如“ 鼹 ￡j 佗“坦 佗坦坦坦屹屹 ∞僻“ m ∞舳∞酯 鼹 佗舛记钳 记“ 矾加叭昵 n ￡i 亿忆 ￡i晓￡i垃n垃 2 8 6 O 3 6 9 3 7 l 6也m啪瑚彤埘埘m川埘彩∞嘶∞嘶叮∞钾∞叮盯∽ 万方数据 2 0 11 年第1 期 彭俊波城门山铜矿低碱度铜硫分离试验研究 2 3 以得出 1 采用高效新型抑制剂D T 一4 ，辅以少量石 灰作调整剂，可以实现低碱度铜硫分离。排江废水 p H 能够控制在6 - 9 ，满足国家环保标准要求。 2 采用高效新型抑制剂D T - 4 ，工业试验指标 与2 0 0 8 年全年生产指标比较铜精矿品位提高了 1 ．2 3 ％，铜回收率提高了0 ．3 3 ％，金的回收率提 高了2 ．3 9 ％，银的回收率提高了1 ．6 6 ％。 3 从企业长远发展来看，低碱度铜硫分离新技 术的社会效益和环境效益更是影响巨大，效益显著。 4 通过矿物表面接触角、矿物表面黄药吸附 量测定和矿物表面红外光谱分析可知，在矿浆p H 为7 ～8 的条件下，D T _ 4 可以使黄铁矿接触角减小 到2 0 。以下，亲水性增强，大大降低黄铁矿的可浮 性；D T - 4 解吸浮选体系中黄铁矿表面黄药，使黄 铁矿表面形成大量的微溶于水的亲水性薄膜，明显 提高黄铁矿表面亲水性，使其在铜硫浮选分离作业 中被充分抑制，从而成功地实现无石灰铜硫分离。 参考文献 [ 1 ] 北京矿冶研究总院．城门山铜硫矿选矿工艺流程验证试 验[ R ] ．1 9 9 7 ． [ 2 ] 曹喜民．城门山铜矿新工艺技术改造和生产评述[ J ] ，铜 业工程，2 0 0 6 2 4 _ 6 ． [ 3 ] 余新阳，周源，钟宏．低碱度铜硫分离抑制剂及抑制机理的 研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 8 5 4 0 - 4 2 ． [ 4 ] 刘亮．无石灰铜硫分离中组合抑制剂的研究[ J ] ．金属矿 山，2 0 0 8 1 2 6 8 7 0 ． E x p e r i m e n t a ls t u d yo fl o w - a l k a l i n i t yc o p p e r - s u l f u rs e p a r a t i o ni nC h e n g m e n s h a nM i n e P E N GJ u n b o C h e n g m e n s h a nC o p p e rM i n e ，J i a n g x iC o p p e rG r o u p ，J i u j i a n gJ i a n g x i3 3 2 10 0 , C h i n a A b s t r a c t T h i sp a p e rs t a r t sw i t ht h ep r o c e s sm i n e r a l o g i c a ls t u d yo fC h e n g m e n s h a nC o p p e rM i n e ．I n t h el i g h to ft h ef e a t u r e so ft h eo r eb e n e f i c i a t i o np r o c e s s ，as m a l ls c a l et e s ta n da ni n d u s t r i a lt e s tu s i n gn e w a n de f f i c i e n td e p r e s s a n tD T - 4w e r ec o n d u c t e dt o s e p a r a t e l o w a l k a l i n i t yc o p p e ra n ds u l f u r ．w i t he f f l u e n t d i s c h a r g eu pt o t h es t a t ee n v i r o n m e n t a lr e q u i r e m e n t ．B yc o m p a r i s o nw i t ht h ep r o d u c t i o ni n d e x e so f2 0 0 8 ， c o p p e rc o n c e n t r a t eg r a d ea n dt h er e c o v e r yo fc o p p e rw e r ei m p r o v e db y1 ．2 3 ％a n d0 ．3 3 ％r e s p e c t i v e l y ，a n d t h er e c o v e r yo fg o l da n ds i l v e rw e r ei m p r o v e db y2 ．3 9 ％a n d1 ．6 6 ％r e s p e c t i v e l y ． K e yw o r d s e f f i c i e n td e p r e s s a n t ；s e p a r a t i n gc o p p e ra n ds u l f u rw i t h o u tl i m e ；f l o t a t l o n 万方数据