某复杂硫化铜矿铜硫分离试验研究.pdf

第3 1 卷第2 期 2 0 1 1 年0 4 月 矿冶 工 程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 l №2 A p r i l2 0 1 1 某复杂硫化铜矿铜硫分离试验研究① 邱廷省，徐其红，匡敬忠，彭时忠，赵学付，李 婷 江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州3 4 1 0 0 0 摘要某复杂硫化铜矿矿石性质复杂，铜矿物种类繁杂，矿物结构构造也复杂多样，且含铜品位较低。在工艺矿物学研究的基础 上，使用适合该矿石性质、对各种铜矿物均具有较强选择性和捕收能力的高效捕收剂L P - 0 1 ，采用分步优先浮选和中矿再磨再选的 浮选工艺，实现．r 该复杂硫化铜矿铜硫的低碱高效分离，经二粗、一精、中矿再磨精选流程获得了铜品位1 8 ．4 3 ％、回收率8 7 ．5 4 ％的 铜精矿，分离效果明显。 关键词浮选；硫化铜矿；低碱分离；优选浮选；中矿再磨；铜硫分离 中图分类号T D 9 2 3 文献标识码A 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 1 0 2 0 0 4 5 0 4 S t u d yo nC o p p e r S u l p h u rS e p a r a t i o nf o r S o m eC o m p l i c a t e dC o p p e r - S u l f i d eO r e Q I UT i n g s h e n g ，X UQ i - h o n g ，K U A N GJ i n g - z h o n g ，P E N GS h i z h o n g ，Z H A OX u e f u ，L IT i n g F a c u l t yo fR e s o u r c ea n dE n v i r o n m e n t ，血删如U n i v e r s i t yS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，G a n z h o u3 4 1 0 0 0 ，J ／a , 柳，C h ／n a A b s t r a c t 弧eo r ep r o p e r t yo fac o p p e r - s u l f i d eo r ei sc o m p l i c a t e d ，嬲t h ec o p p e rm i n e r a l sa r eo fv a r i o u st y p e s ，m i n e r a l t e x t u r ea n ds t r u c t u r ea r ea l s oc o m p l i c a t e da n dd i v e r s i f i e d ，a n dt h ec o p p e rg r a d ei sq u i t el o w ．B a s e do nt h ep r o c e s sm i n - e r a l o g i c a ls t u d y ，L P - 0 1 ，ac o l l e c t o rw i t he x c e l l e n ts e l e c t i v i t ya n ds t r o n gc o l l e c t i n gc a p a c i t yf o rv a r i o u sc o p p e rm i n e r a l s w a si n t r o d u c e d ，at e c h n i q u ew i t hat w o s t a g ep r e f e r e n t i a lf l o t a t i o na n dam i d d l i n gr e g r i n d i n gf l o t a t i o np r o c e s sw a sa d o p t - e d ，a n dt h i sc o m p l i c a t e dc o p p e r - s u l f u ro r ec a nb ee f f i c i e n t l yb e n e f i c i a t e du n d e rac o n d i t i o no fl o wb a s i e i t y ，a n dac o p p e r c o n c e n t r a t ew i t hC ug r a d ea n dr e c o v e r yo fl8 ．4 3 ％a n d8 7 ．5 4 ％，r e s p e c t i v e l y ，c a nb eo b t a i n e da f t e rat w o r o u g h i n g ， o n ec l e a n i n ga n do n em i d d l i n gr e g r i n d i n g - r e f l o t a t i o np r o c e s s ，s h o w i n ga ni d e a ls e p a r a t i o ne f f i c i e n c y ． K e yw o r d s c o p p e r s u l f i d eo r e ；l o wb a s i c i t ys e p a r a t i o n ；p r e f e r e n t i a lf l o t a t i o n ；m i d d l i n gr e g r i n d i n g ；c o p p e r - s u l f u rs e p a r a t i o n 随着国民经济的迅速发展，矿产资源的不断开发 利用，矿石性质变得复杂多样，很多常规的浮选方法越 来越难以适应矿石性质的变化。低品位复杂难选铜硫 矿就是其中的一种，尤其是含多种铜矿的复杂铜硫矿。 由于各种铜矿的上浮速度不同，造成品位和回收率难 以同时而有效的控制。且黄铁矿难于抑制，只有在高 碱条件下才能得到有效的抑制。J 。本文在矿石性质 研究的基础上，进行了大量的选矿试验，寻找和配制了 适合矿石性质的、在低碱条件下选择性较好的捕收剂 L P O l ，并确定采用分步优选浮选和中矿再磨再选浮 选工艺。该工艺不仅解决了在低碱条件下由于多种铜 矿可浮性不同造成的上浮速度不同的问题，而且解决 了嵌布粒度不均匀造成的过磨和欠磨问题，使产品品 位和回收率都达到了生产要求。 1 试样、药剂及研究方法 1 ．1 试样 试验矿样取自某铜硫矿山，矿样矿物组成较复杂， 尤其是铜矿物，种类繁多，金属矿物主要有蓝辉铜矿、 硫砷铜矿、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、黄铜矿、硫铁锡铜矿、 锌砷黝铜矿。含铁矿物有黄铁矿、白铁矿、磁铁矿、褐 铁矿。非金属矿石主要有石英、绢云母、高岭石、绿泥 石。铜矿物呈脉状、网脉状、条带状、浸染状、星点状、 团快状、豆状、带状等形态分布。另有块状、浸染状、脉 状、角砾状等构造。 试样的化学多元素分析结果见表1 。 ①收稿日期2 0 1 0 l l - 0 3 基金项目国家内然科学基金资助项日 5 0 6 6 4 0 0 2 ；江西省教育厅计划项目 G J J 0 9 0 2 0 作者简介邱廷省 1 9 6 2 一 ，男，福建上杭人。教授，博上，主要从事矿物加工和湿法冶金教学及科研工作。 万方数据 矿冶工程第3 l 卷 表1化学多元素分析结果 质量分数 ／％ 表2 铜粗选捕收剂种类及用量条件试验结果 T F eA sA 1 2 0 3S i 0 2C a OM s OA S l A u ” 1 单位为S ／t 。 铜矿物嵌布粒度较分散，为不等粒嵌布，跨中粒、 细粒和微粒三个粒级，总的属于细粒嵌布。铜矿物单 体解离度极差，全样为4 3 ．6 8 ％， 0 ．0 4 5m m 粒级单 体解离度只有8 5 ．o o ％。黄铁矿单体解离度较好，全 样为5 6 ．0 3 ％，粗粒级解离差， 0 ．0 7 6m m 粒级单体 解离度接近9 0 ％。 1 ．2 试验药剂及设备 试验所用主要抑制剂为石灰；捕收剂有丁基黄药、 乙基黄药、Q P 一0 2 、M A C 一1 2 、L P 0 1 ；起泡剂为2 。油。 试验所用主要仪器设备有X M Q 一2 4 0 9 0 型锥形球磨 机、X F D 机械搅拌式浮选机、P H 2 1 l A 型台式酸度 计等。 1 ．3 研究方法 经破碎后，称取实际矿石lk g ，经X M Q 一2 4 0 9 0 型磨矿机磨矿后，在X F D 型单槽式浮选机中进行浮 选。试验用水为自来水。浮选产品分别过滤、烘干、称 重，送化验中心化验后计算回收率。 2 试验及结果 2 ．1 铜粗选捕收剂种类和用量试验 ．根据探索试验的结果，固定磨矿粒度为一0 ．0 7 4 m m 粒级占7 5 ％，石灰用量为20 0 0g ／t ，p H 9 左右， 起泡剂2 。油用量为2 0g ／t ，按图1 所示流程进行了捕 收剂种类和用量试验。为了能在低碱条件下进行铜硫 分离，捕收剂的选择非常重要。它既要有一定的捕收 性，又要有一定的选择性。此外，药剂的用量、价格、来 源、使用方法等都制约着捕收剂的选择与使厢4 | 。通 过研究分析以及长期的试验摸索，筛选出丁基黄药、乙 基黄药、Q P 一0 2 、M A C 一1 2 、L P 0 1 等捕收剂进行了 铜硫分离的试验探索与对比，试验结果见表2 。 围l铜粗选捕收剂种类试验流程 Q P 一0 2 2 l 铜精矿 尾矿 原矿 6 ．1 7 9 3 ．8 3 1 0 0 ．o o 7 6 ．8 6 2 3 ．1 4 1 0 0 ．o o 7 2 ．3 0 2 9 ．7 0 1 0 0 。0 0 铜精矿 尾矿 原矿 5 ．6 2 9 4 ．3 8 1 0 0 ．0 0 铜精矿 尾矿 原矿 5 ．4 8 9 4 ．5 2 1 0 0 ．0 0 8 5 ．9 8 1 4 ．0 2 1 0 0 ．o o 表2 结果表明，以M A C 1 2 和Q P 一0 2 作捕收剂 时，铜的回收率及品位都不理想，而使用乙基黄药、丁 基黄药及L P 一0 l 作捕收剂时，铜回收率较高，但使用 乙基黄药、丁基黄药得到的铜精矿品位较低。其中捕 收剂L P O l 的选别效果最佳，所以选择L P O l 作为 该铜矿的高效捕收剂。 为了考察L P 一0 l 的最佳用量，进行了不同用量 的选别效果试验，结果见图2 。从图2 可见，随着捕收 剂L P 一0 l 用量的加大，铜的回收率逐渐升高，品位逐 渐下降，L P 一0 l 用量达到2 8g ／t 之后，虽然回收率略 有提高，但粗精矿品位显著降低，因此，铜粗选捕收剂 L P 一0 l 用量以2 8g ／t 为宜。 L P - 0 1 用量／ g t 1 图2 铜租选捕收剂L P O l 用量条件试验结果 2 ．2 铜粗选磨矿粒度条件试验 选择合理的磨矿粒度是获得较高浮选指标的关 键。适宜的磨矿粒度，一方面可以使有用矿物充分单 体解离而最大限度的回收有用矿物，另一方面可避免 不必要的过磨而造成经济损失和影响浮选指标。按照 图1 所示流程，L P 一0 1 用量为2 8g ／t 时，其他条件同 前，进行了粗选磨矿粒度试验，结果见图3 。 强恬田一”悖矾一m∞鼹 7 O O 一7 O 0 9 O O 万方数据 第2 期邱廷省等某复杂硫化铜矿铜硫分离试验研究 4 7 - 0 ．0 7 4n l n l 粒级含量／％ 图3 铜粗选磨矿细度条件试验结果 从图3 看出，磨矿粒度达到一0 ．0 7 4m l ／i 粒级占 7 0 ％后，继续磨细物料，铜回收率提高甚微，而粗精矿 品位逐渐降低。延长磨矿时间虽然提高了单体解离 度，但容易造成原矿中部分易磨的铜矿过粉碎，使分选 指标下降，同时磨矿作业在选矿成本中所占比例大r 5 ] 。 综合考虑品位、回收率以及选矿成本等因素，粗选磨矿 粒度以- 0 ．0 7 4n l m 粒级占7 0 ％左右较为适宜。 2 ．3 流程试验 2 ．3 ．1 浮选速率试验试样中的铜以多种矿物形式 存在，不同的铜矿物可浮性也有一定的差异，一般来 说，蓝辉铜矿比其它铜矿可浮性要好，易上浮，这部分 可浮性较好的矿物只需添加少量捕收剂。如果采用常 规一次粗选，容易造成品位不高或有用矿物回收率过 低的问题。卜。因此，试验考虑采用分步优先浮选。对 浮选过程中铜的浮选速率进行了考察，探索r 浮选刮泡 时间与铜的品位、回收率之间的关系。在上述条件试验 的基础上，试验分四步浮选，每步浮选1m i n ，分别得到 精矿1 、精矿2 、精矿3 和精矿4 ，试验结果见表3 。 表3 浮选速率试验结果 由表3 可见，部分易浮的铜矿物上浮速度较快，在 1m i n 内可以获得回收率7 3 ．7 3 ％和品位1 1 ．0 5 ％的粗 精矿，而部分难浮的铜矿物经过3r a i n 的浮选才基本 上浮，前4m i n 的回收率达到9 0 ．8 4 ％，由此可见各铜 矿物上浮速率差异较大。因此试验采用分步优先浮 选，两次浮选时间分别为1m i n 和3m i n 。且试验研究 表明捕收剂分批加入效果更佳。因此，在试验过程中 分批加入捕收剂，两次粗选捕收剂和起泡剂用量分别 为1 4 和1 0g ／t 。将一部分容易上浮的铜矿物先浮上 来单独精选，将剩下的较难上浮的铜矿物一起处理。 2 ．3 ．2中矿再磨条件试验该铜矿物嵌布粒度较分 散，跨中、细、微三个粒级，以中、细粒为主，这种嵌布特 征和嵌布粒度直接影响矿物单体解离。在粗选磨矿中 一0 ．0 7 4m m 粒级仅占7 0 ％，精矿品位和回收率分别 为2 1 ．4 6 ％和7 3 ．5 2 ％。因此可以推测粗精矿1 精选 后的中矿和粗精矿2 中含有一定量的连生体。为了提 高精矿的品位和回收率，试验对这部分矿进行了再磨 时间探索试验。根据探索试验，再磨过程中加入5 0 0 ∥t 石灰，中矿再磨后进行两次精选，分别加入L P O l 3 ．5g ／t 、石灰5 0g ／t ，获得铜精矿2 ，结果见表4 ，其中 铜精矿l 、铜精矿2 合并为铜精矿。 表4 中矿再磨再选试验结果 1 0 铜精矿 中矿l 中矿2 尾矿 原矿 1 ．6 8 O ．8 0 2 ．3 4 9 2 ．2 2 1 0 0 ．0 0 7 5 ．3 7 6 ．4 3 5 ．0 5 8 ．7 0 1 0 0 ．0 0 铜精矿 中矿1 中矿2 尾矿 原矿 1 ．6 8 1 ．0 5 2 ．8 3 9 2 ．1 4 1 0 0 ．o o 7 6 ．5 5 6 ．0 8 5 ．2 8 8 ．4 2 1 0 0 ．0 0 铜精矿 中矿l 中矿2 尾矿 原矿 2 ．1 7 O ．5 8 2 ．6 8 9 2 ．3 0 l o o ．o o 7 7 ．6 1 5 ．2 3 5 ．7 8 9 ．0 4 l o o ．o o 由表4 可看出，随着磨矿时间的延长，由于连生体 得到了有效的单体解离，精矿的品位和回收率均有所 提高，但再磨时问过长容易造成过粉碎，过粉碎后不仅 难以回收铜而且会使铜氧化。产生大量水溶性铜离子。 消耗大量药剂，活化硫化铁矿物，干扰和破坏铜硫分 选，品位反而有所下降’8 。9 1 。因此确定再磨时间为2 0 m i n ，一0 ．0 4 5m m 粒级占9 3 ％。 2 ．3 ．3闭路试验在条件试验的基础上进行了综合 条件闭路试验，试验流程及药剂制度见图4 。在低碱 条件下，分步优选中矿再磨再选浮选流程闭路试验可 获得品位1 8 ．4 3 ％、回收率8 7 ．5 4 ％的铜精矿，选别指 标较优。 艘m m兮豇一凹仇卯兮铊一踮6 m ；兮铊 拴t L m m 一乃置m c ；m 一“ 4 L m m 万方数据 矿冶工程第3 l 卷 图4 闭路流程及药剂制度 3 结语 1 某复杂硫化铜矿矿石属于较难浮选铜矿，品位 较低，矿物组成复杂，尤其是铜矿物种类繁杂，以蓝辉 铜矿、硫砷铜矿为主，其次为黄铜矿、铜蓝，其中蓝辉铜 矿可浮性最好。矿物结构构造也复杂多样，嵌布粒度 为不等粒嵌布，跨中、细、微三个粒级，以中、细粒为主。 这种嵌布特征和嵌布粒度直接影响矿物单体解离，可 见铜矿物单体解离度极差。该矿物组成与结构构造采 用常规浮选工艺很难得到合格铜精矿。 2 高效捕收剂L P 一0 l 能在低碱条件下将该复杂 铜硫进行分离。它选择性强、使用方便、用量少、价格 合理。在p H 9 左右时就能很好的分离铜硫。一次 粗选品位可以达到9 ．1 ％，回收率8 5 ．9 8 ％。 3 分步优先浮选中矿再磨再选流程较好的适应 了该矿石的性质。该铜矿种类繁杂，各种铜矿上浮速 度不同，仅一次粗选，铜粗精矿的品位和回收率很难同 时而有效的控制，而试验所采用的分步优先浮选很好 的控制了品位和回收率的问题。同时中矿再磨再选适 应了该矿物粒度分布不均匀的情况，有效的解决了矿 物的过磨和欠磨问题。该工艺流程能有效提高铜品位 和回收率，而且减少了粗磨时间，节约了粗磨成本，预 计能获得较好的经济效率。 参考文献 [ 1 ]廖雪珍．赵国育．铜矿石浮选技术及进展[ J ] ．甘肃有色金属， 2 0 0 1 4 2 3 3 2 ． 李崇德。董家辉，詹健．铜快速一开路优先浮选永平铜矿石的试 验研究[ J ] ．铜业工程，2 0 0 5 3 2 2 2 5 ． 欧乐明，冯其明，陈建华，等．低碱度铜硫分离新工艺工业应用 [ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 1 3 9 一1 3 ． 李祟德，孙传尧．铜硫浮选分离的研究进展[ J ] ．国外金属矿选 矿。2 0 0 0 8 2 8 ． 王珩．高硫铜矿石分步优先浮选中矿再磨再选工艺研究及探 讨[ J 】．有色金属，2 0 0 3 5 1 0 一1 5 ． 邱f _ 满．分步优先浮选法处理低品位硫化铜矿[ J ] ．矿产综合利 用．】9 9 9 6 2 7 3 2 ． 胡善友，于雪．快速浮选的试验研究与分析[ J ] ．有色矿冶， 2 0 0 4 1 0 1 6 1 7 ． 彭会清，李骥，罗明坤，等．浮选中矿选择性分级再磨浮选机理 研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 9 3 6 1 6 5 ． 刘江浩，彭会清．中矿选择性分级再磨新工艺的工业应用[ J 】． 矿产综合利用。1 9 9 4 4 1 2 1 6 ． 上接第4 4 页 3 由于柱锥连接处扩径后水力旋流器底流量增 [ 2 ] 楮良银，陈文梅旋转流分离理论[ M ] 北京冶金工业出版社， 加，故浓缩效果变差，可以看出，用于浓缩的水力旋流 ’删厶 黧竺黧E 常重要。这对水力旋流器的装配提∞1 萎篡黧嚣篙裟响的研究旧L 西 出了更高的要求。 [ 4 ] ；二磊．‘棼妄甭泵力旋流器性能磊嘉[ ；] ．成都成都科技大学 参考文献化工学院，1 9 8 9 ． [ 1 ] 楮良银，陈文梅，载光清，等．水力旋流器[ M ] ．北京化学工业出 [ 5 】楮良银，陈文梅李晓钟，等水力旋流器结构与分离性能研究 版社．1 9 9 8 ． n 1 锥段结构[ J ] 化工装备技术t 1 9 9 8 ，1 9 5 l 一4 ． 1j 1{1J 1 J 心 口 H ” 哺 “ 隋 p 万方数据