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澳大利亚某含硫铁铜矿的选矿工艺研究 ① 乔吉波1,2, 王少东1,2, 简 胜1,2, 梁溢强1,2 (1.昆明冶金研究院,云南 昆明 650031; 2.云南省选冶新技术重点实验室,云南 昆明 650031) 摘 要 针对澳大利亚某含硫铁铜矿样,采用先浮选硫化矿物、后磁选铁矿物的原则工艺,可在有效降低铁精矿中硫含量的同时综 合回收矿石中的铜、硫。 在原矿磨至-0.074 mm 粒级占 70%后铜硫混选,粗精矿再磨至-0.074 mm 粒级占 95%后铜硫分离,铜硫混 选尾矿再弱磁选的闭路试验中,可以获得铜精矿品位19.93%、铜回收率80.35%,硫精矿品位32.75%、硫回收率41.13%,铁精矿铁品 位 71.45%、铁回收率 89.44%(铁精矿含硫 0.34%)。 关键词 含硫铁铜矿; 浮选; 磁选; 粗精矿再磨 中图分类号 TD92文献标识码 Adoi10.3969/ j.issn.0253-6099.2014.02.012 文章编号 0253-6099(2014)02-0046-04 Study on Beneficiation Technology for a Sulfur⁃bearing Fe⁃Cu Ore from Australia QIAO Ji⁃bo1,2, WANG Shao⁃dong1,2, JIAN Sheng1,2, LIANG Yi⁃qiang1,2 (1. Kunming Metallurgy Research Institute, Kunming 650031, Yunnan, China; 2. Yunnan Key Laboratory for New Technology of Beneficiation and Metallurgy, Kunming 650031, Yunnan, China) Abstract Aiming to recover copper and sulfur resources in an iron⁃copper ore from Australia and to reduce effectively the sulfur content in iron concentrates, a process consisting of flotation of sulfide minerals followed by magnetic separation of ferric minerals was adopted. In a closed⁃circuit test, Cu⁃S bulk flotation was conducted after the ore was ground to a fineness of -0.074 mm 70%. The obtained roughing concentrate was reground to a fineness of -0.074 mm 95% for Cu/ S separation, and tailings was subjected to a low⁃intensity magnetic separation. Test resulted in 80.35% Cu recovery to a copper concentrate grading 19.93% Cu, 41.13% S recovery to a sulfur concentrate grading 32.75% S, and 89.44% Fe recovery to an iron concentrate grading 71.45% Fe and 0.34% S. Key words sulfur⁃bearing iron⁃copper ore; flotation; magnetic separation; regrinding of roughing concentrate 山东沂水合盛公司选厂现处理的矿石是从澳大利 亚进口的含硫铁铜矿,只是通过弱磁选回收了其中的 铁,由于矿石中含硫较高,采用单一弱磁选得到的铁精 矿中含硫也较高,同时未对其中的有价元素铜硫进行 回收,造成了资源浪费。 受山东沂水合盛公司委托,对 该矿样进行了选矿试验研究,以提高铁精矿质量及综 合回收其中的铜硫,提高矿石的经济价值,通过一系列 的试验研究,得到了良好的选矿指标,为选厂下一步的 技术改造提供了技术支持。 1 原矿性质 原矿经光谱分析、化学多元素分析、X⁃衍射图谱分 析,查明了原矿中铁品位 54.01%、铜品位 0.49%、硫品 位 2.30%。 主要金属矿物有磁铁矿、黄铜矿和(磁)黄 铁矿等,脉石矿物以石英、白云母为主。 原矿化学多元 素分析结果见表 1,铁、铜物相分析结果分别见表 2 及 表 3。 表 1 原矿化学多元素分析结果(质量分数) / % CuAu1)Ag1)SAsP 0.49<0.1<5.02.30<0.11.20 SiO2FeAl2O3CaOMgO 10.8354.011.661.970.96 1) 单位为 g/ t。 ①收稿日期 2013-10-16 作者简介 乔吉波(1979-),男,河南新野人,工程师,工程硕士,主要从事金属矿选矿研究工作。 第 34 卷第 2 期 2014 年 04 月 矿矿 冶冶 工工 程程 MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING Vol.34 №2 April 2014 表 2 铁物相分析结果 相别铁含量/ %铁分布率/ % 磁铁矿48.1589.15 碳酸盐0.310.57 硅酸盐0.901.67 硫化物2.314.28 赤褐铁及其它含铁2.344.33 全量54.01100.00 表 3 铜物相分析结果 相别铜含量/ %铜分布率/ % 硫酸盐<0.010.00 游离氧化铜<0.010.00 结合氧化铜0.0163.23 硫化物及其它含铜0.4896.27 全量0.496100.00 矿石中铁矿物主要是磁铁矿、磁黄铁矿和黄铁矿, 磁铁矿的嵌布粒度较粗,但是有部分铁和(磁)黄铁矿 紧密共生在一起;矿石中铜矿物主要以黄铜矿形式存 在,其嵌布粒度较细且部分与(磁)黄铁矿致密共生, 需要细磨才能使铜、硫分离;矿石中硫矿物主要以黄铁 矿、磁黄铁矿形式存在,大部分以不规则形状存在于脉 石中,部分(磁)黄铁矿嵌布粒度较粗,但部分嵌布粒 度很细,在粒度达到-0.037 mm 时才能与脉石及铜铁 矿物解离。 2 方案探索及选择 从原矿性质分析结果可以看出,矿石中主要有价 金属为铁、铜,主要回收矿物为磁铁矿、黄铜矿等,但含 有大量干扰矿物(磁)黄铁矿。 依据矿物可浮性及磁 选特性,可以考虑采用先磁后浮[1-5]及先浮后磁[6-7]的 原则流程来回收矿石中的铁、铜矿物。 在先磁后浮流程探索性试验中,即使在 0.1 T 的 磁场强度下,磁性很强的磁黄铁矿也会进入铁精矿中, 导致所得铁精矿中硫含量高达 1.3%,需要进一步浮选 脱硫[8-9]以提高铁精矿质量,这样就会使选矿工艺流 程较复杂,增加选矿成本。 在先浮后磁流程的探索性试验中① 采用优先浮 选铜硫矿物后磁选的工艺中,由于矿石中有部分(磁) 黄铁矿可浮性差,被抑制后难以活化上浮,硫矿物不能 被选干净,这部分硫在磁选时进入到铁精矿中,导致磁 选所得铁精矿中硫含量较高;② 采用先铜硫混选、分 离后磁选工艺中,混合浮选可以有效回收矿石中的铜 硫矿物[10-11],浮选尾矿继续进行弱磁选可使铁精矿中 杂质硫的含量大幅下降。 在探索性试验的基础上,最终决定采用先铜硫混 选、分离后弱磁选的原则流程来处理该矿石。 3 选矿试验结果及讨论 在铜硫混选、铜硫分离的试验中,采用乙基黄药和 丁基黄药作为捕收剂,硫酸铜作为硫矿物的活化剂,石 灰作为铜硫分离作业中硫的抑制剂。 3.1 铜硫混选捕收剂种类及用量试验 在磨矿粒度-0.074 mm 粒级占 70%的条件下,进 行了铜硫混选捕收剂种类和用量试验,试验流程为一 粗一扫,试验结果分别见图 1 和图 2。 图 1 丁基黄药用量试验结果 图 2 乙基黄药用量试验结果 由图 1~2 可见,随着丁基黄药、乙基黄药用量增 加,铜、硫回收率逐渐增加,当丁基黄药用量超过 50+ 20 g/ t(粗选+扫选)或乙基黄药用量超过 70+30 g/ t (粗选+扫选)时,铜、硫的回收率均不再增加,且在最 佳药剂用量条件下,无论是采用丁基黄药或是乙基黄 药作捕收剂,铜硫的综合回收率几乎是相同的,考虑到 乙基黄药选择性强,有利于后续铜硫分离作业,选择乙 基黄药作铜硫混选的捕收剂,其用量为 70+30 g/ t(粗 选+扫选)。 3.2 铜硫混选硫酸铜用量试验 在不添加活化剂的条件下,铜硫混选中硫的回收 率只有 74%,为了进一步提高铜硫混选中硫的回收 率,在铜硫混选时添加硫酸铜作为硫矿物的活化剂。 74第 2 期乔吉波等 澳大利亚某含硫铁铜矿的选矿工艺研究 在磨矿粒度-0.074 mm 粒级占 70%、乙基黄药用量 70+30 g/ t(粗选+扫选)的条件下,进行了铜硫混选硫酸 铜用量试验,试验流程为一粗一扫,试验结果见图 3。 图 3 铜硫混选硫酸铜用量试验结果 图 3 结果表明随着硫酸铜用量增加,铜硫混选时 硫回收率并未增加,而是基本保持不变,因此铜硫混选 不需添加硫酸铜作为活化剂。 这可能是矿石中本身就 有铜离子,已对硫矿物进行了活化,因而不需额外添加 硫酸铜来活化了。 3.3 铜硫混选后尾矿弱磁选磁选强度试验 对原矿在磨矿粒度-0.074 mm 粒级占 70%、乙基 黄药 70+30 g/ t(粗选+扫选)的条件下进行一粗一扫 铜硫混选后的尾矿进行一粗一精弱磁选磁场强度试验 (弱磁选粗选、精选的磁场强度相同),试验结果见 图 4。 图 4 弱磁选磁场强度试验结果 试验结果表明随着磁场强度提高,铁精矿品位略 有下降,但下降幅度不大,铁回收率略有所提高。 表明 矿石中的铁较易选,在 0.1 T 的磁场强度下即可得到 高品位和回收率的铁精矿。 同时经铜硫混合浮选后, 磁选所得的铁精矿含硫品位较低。 3.4 磨矿粒度试验 原矿在不同的磨矿粒度条件下先进行一粗一扫的 铜硫混选后进行一粗一精的弱磁选试验,以考查不同 磨矿粒度对回收矿石中铜铁硫的综合影响。 为了加强 对粗磨条件下磁铁矿物的回收,将弱磁选磁场强度从 0.1 T 提高至 0.2 T,磨矿粒度试验结果见图 5~6。 图 5 不同磨矿粒度条件下铜硫混选试验结果 图 6 不同磨矿粒度条件下浮选尾矿弱磁选试验结果 试验结果表明随着磨矿粒度从-0.074 mm 粒级 占 50%提高到 70%,铜硫混选所得粗精矿中铜品位及 回收率变化不大,铜硫精矿中硫品位变化也不大,但硫 回收率有所提高。 弱磁选所得铁精矿中铁品位及回收 率变化也很小,但铁精矿中硫含量逐步降低。 综合考 虑,磨矿粒度以-0.074 mm 粒级占 70%为宜。 3.5 铜硫分离及铜精选中石灰用量试验 在磨矿粒度为-0.074 mm 粒级占 70%的条件下, 铜硫混选的粗精矿经两次精选后进行铜硫分离及铜精 选试验中的石灰用量试验,试验结果见图 7。 图 7 铜硫分离及铜精选中石灰用量试验结果 84矿 冶 工 程第 34 卷 试验结果表明随着铜硫分离中石灰用量从 1 000 g/ t 增至 2 000 g/ t(铜精选中石灰用量均为 600 g/ t), 铜精矿中铜品位逐步提高,但铜回收率大幅下降。 这 主要是由于铜硫连生体在石灰用量较大、矿浆 pH 值 过大时被抑制所致。 为了得到铜品位及回收率较高的 铜精矿,在铜硫分离及精选作业中石灰用量以 2 000+ 600 g/ t 为宜,同时铜硫混选粗精矿还需再磨以使铜硫 连生体解离,以提高铜的回收率。 3.6 小型闭路试验 根据条件试验的结果及在闭路试验中对某些药剂 条件进行适当优化,分别进行了铜硫混选粗精矿不磨 及再磨至-0.074 mm 粒级占85%和95%等不同再磨粒 度条件下原矿粗磨(-0.074 mm 粒级占 70%)⁃铜硫混 选后分离⁃弱磁选流程的闭路试验,试验流程见图 8, 结果见表 4。 图 8 铜硫混选粗精矿再磨粒度不同的小型闭路试验流程 表 4 小型闭路试验结果 流 程 产品 名称 产率 / % 品位/ %回收率/ % CuSFeCuSFe 原矿粗磨⁃铜硫混选后不磨分离⁃磁选流程 铜精矿1.8419.7740.3037.1874.6233.281.27 硫精矿2.742.0330.4139.1711.4637.551.99 铁精矿67.540.4471.0613.4688.86 尾矿27.881.2515.2715.717.88 原矿100.000.492.2254.01100.00100.00100.00 原矿粗磨⁃铜硫混选后粗精矿再磨至-0.074 mm 粒级占 85%分离⁃磁选流程 铜精矿1.9619.8738.4446.3178.4932.271.67 硫精矿3.231.6130.5139.7610.4942.282.37 铁精矿67.510.4271.3712.1588.95 尾矿27.301.1513.9113.317.01 原矿100.000.492.3354.17100.00100.00100.00 原矿粗磨⁃铜硫混选后粗精矿再磨-0.074 mm 粒 级占 95%分离⁃磁选流程 铜精矿1.9919.9338.1745.9780.3533.111.69 硫精矿2.871.3632.7538.777.9741.132.06 铁精矿67.640.3471.4510.1589.44 尾矿27.501.3013.3915.616.81 原矿100.000.492.2954.04100.00100.00100.00 在 3 种不同再磨粒度条件下的闭路试验中,磁铁 矿物的选别指标较好,铁精矿品位在 71%左右、铁回 收率在 89%左右,随着再磨粒度变细,铁精矿含硫品 位下降,铜精矿中铜品位变化不大,但是铜回收率有较 大提高。 因此,铜硫粗精矿宜适当再磨才能得到较好 的铜选矿指标。 在铜硫粗精矿再磨至-0.074 mm 粒级 占 95%时可以获得铜精矿品位 19.93%、铜回收率 80 35%,硫精矿品位 32.75%、硫回收率 41.13%,铁精 矿品位 71.45%、铁回收率 89.44%的指标。 4 结 语 1) 矿石中的矿物组成比较复杂,主要金属矿物有 磁铁矿、(磁)黄铁矿、黄铜矿等,脉石矿物以石英、白 云母为主。 矿石中有用矿物种类多,需要将它们有效 分离才能得到高质量的精矿,这就涉及浮选、磁选等工 艺流程的联合使用。 2) 采用原矿粗磨(-0.074 mm 粒级占70%)、铜硫 混选后铜硫分离、铜硫混选尾矿再磁选的原则流程,可 以将铜硫有效分离且分别得到高质量的精矿。 在粗精 矿再磨至-0.074 mm 粒级占 95%时小型闭路试验可获 得铜精矿品位 19 93%、铜回收率 80.35%;硫精矿品位 32.75%、硫回收率 41.13%;铁精矿品位 71.45%、铁回 收率 89.44%的指标(杂质硫含量 0.34%)。 3) 矿石磨矿后经铜硫混选⁃分离作业,已将铜硫 矿物尽量选别干净,降低了硫矿物特别是磁黄铁矿对 后续磁选作业的干扰,有利于减少铁精矿中杂质硫的 含量,提高铁精矿质量。 (下转第 53 页) 94第 2 期乔吉波等 澳大利亚某含硫铁铜矿的选矿工艺研究 表 9 推荐流程试验结果 产品 名称 产率 / % Au 品位 / (gt -1 ) Au 浸出率 / % 全流程 Au 回收率 / % 贵液1.5071.4659.79 浸渣6.682.8228.5423.88 尾矿93.320.1116.33 原矿100.000.63100.00 经浮选⁃焙烧⁃氰化浸出,可获得 Au 浸出率 7146%、 Au 总回收率 59.79%的指标,可有效提取金。 3 结 论 1) 原矿 Au 品位 0.64 g/ t,含 As 0.19%,含 TC 1 13%。 金的存在形式以硫化物包裹金(占 59.70%) 和石英、硅酸盐包裹金(占 34.33%)为主,裸露和半裸 露金仅占 2.99%。 因此,该矿石确定为含砷含碳双重 难处理金矿石。 2) 金以极微细粒形态被含砷硫化物及含碳基质 包裹,在氰化浸出过程中,金很难与浸出药剂相结合, 全泥氰化浸出工艺、氰化炭浸工艺、氯化氧化⁃氰化浸 出工艺获得金的浸出率都很低,因此,该矿石属于极难 浸金矿石。 3) 推荐浮选⁃精矿焙烧⁃氰化浸出工艺,首先是将 原矿中的载金矿物通过浮选富集到精矿中,然后浮选 精矿再经过低温焙烧(以脱砷为主)和高温焙烧(主要 脱除硫和碳),使被包裹的金暴露,同时形成有利于浸 出的多孔、渗透性好的焙砂,有利于金的浸出。 该工艺 可以获得 Au 浸出率 71.46%、Au 总回收率 59.79%,技 术上可以有效的提取金。 参考文献 [1] 朱长亮,杨洪英,王大文,等. 含砷含碳双重难处理金矿石预处理 方法研究现状[J]. 中国矿业,2009(4)66-59. 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