冬瓜山铜矿石浮选新工艺新程研究.pdf

冬瓜山铜矿石浮选新工艺新程研究 张心平 Ξ 罗 琳 王淑秋 刘文华 提 要 阐述了冬瓜山铜矿石选矿分离工艺流程的研究过程。采用先浮选滑石,铜硫 部分优先混合浮选分离新工艺流程处理该铜矿石,可以取得铜品位22120,含金3148g/ t、 含银52152g/ t的铜精矿。铜、金、银回收率分别为88105、硫51175和64152。同时 综合回收了矿石中的黄铁矿和磁黄铁矿,硫精矿中硫品位35165,回收率84145。可 见,所制定的浮选工艺流程是合理的。文中对影响铜硫浮选的主要因素进行了讨论。 关键词 铜矿 含铜蛇纹石 含铜墨铜矿 部分优先混合浮选分离 冬瓜山铜矿石是热液蚀变的接触变质原 生硫化铜矿石,由含铜磁黄铁矿、含铜蛇纹 石、含铜矽卡岩、含铜黄铁矿、含铜磁铁 矿、含铜玢岩、含铜硬石膏等多种含铜矿石 组成。矿石成分复杂,矿物种类多,与一般 的原生硫化铜矿石性质差异较大,在矿石蛇 纹石化、磁黄铁矿化强烈的地段含墨铜矿物 较多,该矿物在碱性矿浆中可浮性差,而且 矿石强烈蚀变,铜矿物呈粗、中、细、微粒 极不均匀嵌布,中、细粒嵌布为主,部分铜 矿物与脉石矿物嵌布关系密切。因此对这类 变质的硫化铜矿石,欲要取得较好的铜选矿 指标,需要研制适合于该类矿石特点的浮选 工艺流程。 众所周知,从变质的蛇纹石矿石中浮选 硫化矿物一般比从普通矿石中浮选硫化矿物 困难。蛇纹石的特点在于其蚀变程度,有的 蛇纹石矿物蚀变程度高,有的蛇纹石矿物蚀 变程度低,但在磨矿过程中常常易于泥化, 降低矿浆的分散特性,消耗浮选药剂,影响 硫化矿物浮选指标。国外研究工作者针对蛇 纹石对硫化矿物浮选的影响,研究了羧甲基 纤维素、木质磺酸盐、聚合电解质、六偏磷 酸钠和水玻璃等的分散作用,无机分散剂分 散矿浆中矿泥比有机分散剂更有效 〔1〕。研 究证明,消除和控制蛇纹石对硫化矿物浮选 的影响是提高硫化矿物浮选指标的关键。 冬瓜山铜矿石尽管属于原生硫化铜矿 石,但由于矿石中蛇纹石蚀变程度较深,部 分铜矿物与脉石矿物嵌布关系密切,因此欲 要提高冬瓜山铜矿石选矿指标,必须研究有 效的技术措施。为了消除和控制滑石、蛇纹 石等矿物对硫化矿物浮选的影响,用简单的 浮选药剂制度预先分选出蛇纹石、滑石等易 浮的非金属矿物,然后,针对硫化铜矿物的 嵌布特点,采取先易后难的原则,先浮选易 浮的硫化铜矿,然后使用组合捕收剂浮选难 浮硫化铜矿物及其与硫化铁矿物的连生体, 其混合精矿再磨,铜硫浮选分离。本文将阐 述所制定的铜硫部分优先混合浮选分离工艺 流程。 1试料及试验方法 111试料及特点 试料取自冬瓜山铜矿体2730m中段及两 个盲竖井中,部分样品采自勘探孔中,经过 破碎、混匀、缩分、配样,综合样金属 品 位Cu1104、S16152、Fe27119、 Au0131g/ t、Ag315g/ t。矿石中金属矿物有 磁黄铁矿、黄铁矿、黄铜矿、墨铜矿、铜蓝 及磁铁矿等,脉石矿物有蛇纹石、方解石、 石英、白云石、阳起石、滑石、钙铁榴石、 硬石膏、绢云母等,矿石中化学成分及铜物 相分析结果见表1和表2。 1 Ξ北京矿冶研究总院教授级高工 北京 100044 表1原矿化学成分分析结果 化学成分CuSFeCoCaOMgOAl2O3SiO2AsAu3Ag3 含量11041615227119010071116161361109201420100701313150 3Au、Ag品位单位为g/ t ,下同。 表2原矿铜物相分析结果 相 名原生硫化铜次生硫化铜墨铜矿自由氧化铜结合铜总量 铜含量018401110108901014010025110555 占有率791581014281431133012410010 矿石中主要铜矿物为黄铜矿,呈它形粒 状浸染在脉石中,黄铜矿与脉石矿物嵌布关 系最为密切,黄铜矿呈粗、中、细、微粒极 不均匀嵌布,以中、细粒嵌布为主。矿石中 脉石矿物已蛇纹石化、滑石已绢云母化,多 数呈片状、纤维状存在,该脉石矿物易于泥 化。在蛇纹石化与磁黄铁矿化强烈的地区还 形成FeS─CuFeS2固溶体分解的中间产物 墨铜矿。该矿物在碱性介质中可浮性差,因 此该类矿石属于较复杂的难处理硫化矿石。 112 试验方法 原矿破碎至2mm ,混匀、缩分、装袋, 每次 试 验 样 品 重500g ,用XMQ67型 240mm90mm锥型球磨机磨矿,矿浆浓度 50,磨矿细度70274μ m 闭路流程试验 磨矿细度为75274μ m 。使用的浮选药剂 石灰、BJ2301、丁基黄药、硫酸铜、硫酸等 均为工业产品, BC、BD1为北京矿冶研究 总院合成的有机起泡剂和抑制剂,试验用水 为北京自来水。 2 制定铜硫浮选流程 针对冬瓜山铜矿石的特点,结合对国内 外同类型硫化矿石选矿生产工艺及其研究结 果的分析,处理该类硫化铜矿石的浮选工艺 流程方案可能有三种,其一铜硫优先浮选工 艺流程方案,即在高碱性石灰介质中用选择 性强的捕收剂优先浮选铜,其尾矿用硫酸调 浆,浮选硫化铁矿物的优先浮选工艺流程, 该方案优点是铜精矿品位高,生产较稳定, 开路流程试验,可以得到铜品位4151、 铜回收率75169的粗精矿,该精矿再磨精 选,可以得到铜品位24186、铜回收率 4919的铜精矿,但要达到较高的铜回收 率,必须解决细粒和微细粒铜矿物与硫化铁 矿物的分离问题,因此必须采取粗精矿再磨 或中矿再磨的措施,工艺流程比较复杂,浮 选设备台数较多,经济上可能不合算。其 二,铜硫混合浮选,混合精矿再磨铜硫分离 方案,即在弱碱性介质中铜硫混合浮选,混 合精矿再磨,在高碱性石灰介质中铜硫分 离,美国田纳西州伦敦选矿厂的生产工艺流 程就是铜硫混合浮选再分离工艺流程,该流 程较简单,浮选设备台数少,但铜硫分离比 较困难。为了解决混合精矿中铜硫分离问 题,采取在石灰碱性介质中添加氰化钠 97g/ t的措施,取得了铜品位22111、铜 回收率9112的铜精矿 〔3〕。尽管解决了混 合精矿铜硫分离问题,但由于添加氰化钠影 响了选矿厂周围的环境,从环保考虑是不允 许的,而且该选矿厂为了降低铜精矿中钙、 镁矿物含量。在铜精选作业中添加半乳糖 ─ 多缩甘露糖抑制滑石等易浮矿物,可见该铜 硫分离工艺也是比较复杂的,当然采取硫化 钠脱药、浓密等措施,也可以解决混合精矿 铜硫分离问题,但需要的浓密机面积较大, 基建投资相应也要增加,而且生产中脱药作 业难掌握,如果脱药作业控制不稳,也影响 铜的浮选指标,因此铜硫混合浮选再分离方 案也是不可取的。其三,预先浮选滑石等易 2 浮脉石矿物,铜硫部分优先混合浮选分离方 案,该方案既考虑了滑石等易浮脉石矿物对 铜、硫浮选的影响,同时充分利用矿石中各 矿物可浮性的差异,采取先易后难的原则制 定的浮选工艺流程,相对较简单,而且浮选 药剂用量少,由于没有脱药作业,生产操作 较稳定。因此,本文将介绍用第三方案处理 冬瓜山铜矿石的研究结果。 3 研究结果及其讨论 311 捕收剂种类对滑石浮选中铜损失 的影响 鉴于矿石中滑石、蛇纹石等易浮脉石矿 物在磨矿过程中易于泥化,影响矿浆的分散 性,增加浮选药剂消耗,因此在铜硫浮选 前,预先用简单的药剂制度浮选易浮的脉石 矿物是合理的,但应尽可能降低浮选泡沫产 品中铜的损失。表3是在不同捕收剂条件下 试验取得的结果。 表3捕收剂种类试验结果 捕收剂种类产品名称产率铜品位 铜回收率 滑石粗精矿511001653120 BC 15g/ t尾 矿94190110696180 原 矿10010110410010 BC 9g/ t 滑石粗精矿417011325198 731 20g/ t 尾 矿95130110394102 原 矿10010110410010 松醇油9g/ t 滑石粗精矿611611639164 731 20g/ t 尾 矿93184110093136 原 矿10010110410010 由表3可见,用单一BC起泡剂浮选, 滑石粗精矿产率5110,铜品位0165, 铜损失率3120。如果用BC起泡剂和731 捕收剂组合浮选,虽然滑石粗精矿产率降低 0141,但 粗 精 矿 中 铜 品 位 却 提 高 了 0167,铜损失率增加2178,如果松醇 油代替BC起泡剂和731捕收剂组合浮选, 滑石粗精矿产率增加1106,铜品位提高 0198,铜损失率则增加6144。因此为 了尽可能降低滑石粗精矿中铜损失率,用单 一BC起泡剂浮选滑石等易浮脉石矿物效果 较好。 312 BC起泡剂用量对滑石浮选中铜 损失率的影响 滑石泡沫产品中铜品位随BC起泡剂用 量增加而递增,铜损失率随之提高, BC用 量8g/ t ,滑石泡沫产品中铜品位0155, 铜损失率为2124,如果BC用量16g/ t , 泡沫产品中铜品位提高0179,铜损失率 则增加8117。考虑泡沫产品中铜的损失 率, BC用量以8g/ t为宜。 313 石灰用量对铜浮选指标的影响 图1是在丁基黄药50g/ t、BJ─301 17g/ t、BC23g/ t条件下石灰用量试验取得的结果, 由图1曲线看出,随着石灰用量增加,粗精 矿中铜品位递增,铜回收率有所降低,而铜 的浮选效率却提高,在石灰用量1000g/ t、 pH9105时,粗精矿铜品位仅2196,铜回收 率84131,浮选效率达56167,但是对于 这种铜品位低的粗精矿,通过精选得到优质 铜精矿,难度相当大,可见,铜粗选使用捕 收能力较强的丁基黄药和BJ─301捕收剂组 合是不适宜的,因此,必须研究选择对铜矿 物浮选选择性较强的捕收剂。 图1 石灰用量对铜浮选指标的影响 1 铜回收率; 2 铜品位; 3 浮选效率,下同 314 捕收剂种类对铜浮选指标的影响 3 表4捕收剂种类对铜浮选指标的影响 捕收剂种类 产品名称 产率铜品位 铜回收率 浮选效率 粗精矿2512231358011456166 乙基黄药 40g/ t 尾 矿74178012819186 给 矿10010105410010 粗精矿1818241507914462152 BJ2310 35g/ t 尾 矿81118012720156 给 矿100101106610010 图2 BJ301用量对铜浮选指标的影响 为了选择对铜矿物浮选选择性较强的捕 收剂,对选择性较好的乙基黄药和BJ─301 捕收剂进行了对比试验。表4是在石灰 1000g/ t、BC23g/ t条件下试验取得的结果。 由表4看出,在捕收剂用量相近的情况下, 用乙基黄药作捕收剂,粗精矿中铜品位仅 3135,铜回收率80114,铜矿物浮选效 率仅56166。如果用BJ─301作捕收剂, 粗精矿铜品位提高1115,浮选效率提高 5186,铜回收率仅降低017。可见BJ─ 301对铜矿物浮选的选择性较乙基黄药强, 因此确定铜粗选使用单一BJ─301作捕收 剂。 315 BJ─301用量对铜浮选指标的影 响 图2是在石灰用量1000g/ t、BC23g/ t 条件下试验取得的结果。由图2中曲线看 出,粗精矿中铜回收率随BJ─301用量增加 而提高,铜矿物浮选效率也随之提高,粗精 矿中铜品位有所降低, BJ─301用量以35g/ t为宜。 316 石灰用量对粗精矿精选结果的影响 图3是在BJ─301 9g/ t条件下精选试验 取得的结果。由图3中曲线看出,粗精矿精 选添加石灰作硫化铁矿物的抑制剂,随石 灰用量增加,铜精矿品位逐渐递增,铜精选 图3 石灰用量对铜精选结果的影响 作业回收率略有降低,铜硫分离浮选效率显 著提高,见曲线3。石灰用量1000g/ t ,铜 精矿 品 位9154,铜 精 选 作 业 回 收 率 93178,铜矿物浮选效率达70171,可 见,铜精选用石灰作硫化铁矿物的抑制剂是 合适的。 317 有机药剂BD1和石灰组合对铜精 选的影响 图4 BD1和石灰组合对铜精选结果的影响 4 表5 再磨细度对混合精矿铜硫分离的影响 再磨细度 - 45 μ m 产品名称产率 品 位 Cu S 回收率 Cu S 浮选效率 铜中矿321161113381357715834132 46108 7719硫精矿6718401155341802214265168 混合精矿1001001468351941001010010 铜中矿101682187371996619811142 57107 9118硫精矿8913201169351253310288158 混合精矿100100145835154 铜中矿5176313037134441116105 38182 9417硫精矿9412401256351455518993195 混合精矿1001001431351561001010010 考虑铜粗精矿成分较复杂,粗精矿中除 了含有硫化铁矿物和铜矿物外,还含有一定 量的易浮脉石矿物,为了提高铜精矿质量, 在添加石灰的基础上,考察BD1对铜精选结 果的影响,图4是在石灰用量500g/ t条件下 精选试验取得的结果。由图4中曲线看出, BD1用量50g/ t ,铜精矿品位10161,铜回 收率92197,铜矿物浮选效率达77172, 与使用单一石灰试验结果相比,铜精矿品位 提高4103,铜矿物浮选效率提高23198。 可见,使用BD1和石灰组合作抑制剂,对铜 精选的效果更好,而且药剂用量较小,价格 比较便宜。应当指出, BD1和石灰用量可根 据给矿铜品位变化进行调整。 318 铜硫混合精矿再磨细度对铜硫分 离结果的影响 铜硫混合精矿是在优先浮选铜之后,用 捕收能力较强的丁基黄药和BJ─301组合捕 收剂浮选难浮的铜矿物及其与硫化铁矿物的 连生体取得的,该精矿铜品位015～ 016,硫品位32～34,为了回收该部 分铜矿物,必须进行铜硫分离。表5是在石 灰1000g/ t、BD130g/ t、BJ─301 18g/ t条件 下试验取得的结果。由表5看出,在磨矿细 度771845μm即 精 矿 不 磨 条 件 下, 铜硫分离效果较差,尽管铜硫分离铜作业回 收率达77158,但铜中矿铜品 位 太 低 1 113 , 铜 矿 物 的 浮 选 效 率 仅 为 46108,如果磨矿细度提高到9118 45μm ,虽然分离铜作业回收率仅66198, 但铜中矿的铜品位提高1174,铜矿物浮 选效率增加10199,可见,混合精矿再磨 有利于提高铜硫分离效率。 319 石灰用量对铜硫分离的影响 鉴于铜硫分离前混合精矿需要再磨,为 了充分发挥石灰对硫化铁矿物的抑制作用, 石灰加入球磨机。 图5是在混合精矿再磨细 图5 石灰用量对铜硫分离结果的影响 度9118245μm , BD130g/ t、BJ─301 18g/ t 条件 下 试 验 取 得 的 结 果。由 图5中 曲 线看出,石灰加入磨矿作业中,铜矿物浮选 效率显著提高,石灰用量500g/ t时, 铜矿物浮选效率为60151;石灰用 量1000g/ t ,铜矿物浮选效率增加 2182,如果与等量石灰加入浮选机 相比,铜 矿 物 浮 选 效 率 则 可 提 高 6173,可见石灰加入混合精矿再磨 球磨机内更有利于铜硫分离。 3110 浮选闭路流程试验 根据上述药剂条件试验确定的最 佳药剂制度进行了浮选闭路流程试 验,试验结果见表6。对冬瓜山铜矿 石采用先浮选滑石,然后铜硫部分优 先混合浮选分离新工艺流程处理,可 5 表6浮 选 闭 路 流 程 试 验 结 果 产品名称产 率 品 位 CuSAuAg 回收率 CuSAuAg 铜精矿413022120311443148521528810581755117564152 硫精矿161640120241300113210011221014421993179 硫精矿2291970109938116012611602174741012619513170 总硫精矿361610111735165012411673196841452919417149 滑石精矿118401352135013931100159012821481163 尾 矿571250114117601081100714061521518316136 原 矿10010110841514530129315010010100101001010010 以取得铜品位22120、含金3148g/ t、银 52152g/ t的铜精矿,铜、金、银回收率分 别为88105、51175和64152。同时综 合回收了矿石中的黄铁矿和磁黄铁矿,总硫 精矿中硫品位35165、硫回收率84145, 而且在铜浮选前,预先用简单的药剂制度浮 选滑石等易浮非金属矿物,对于保证铜精矿 质量,降低药剂消耗是有利的,因此所制定 的浮选新工艺流程是合理的。 4 结语 11 冬瓜山铜矿石为热液蚀变强烈的接 触变质原生硫化铜矿石,矿石中铜矿物以黄 铜矿为主,墨铜矿、铜蓝量少,但是墨铜矿 是影响铜浮选指标的重要因素,因此该矿物 属于较难选的矿石。 21 采取所制定的先浮选滑石、后铜硫 部分优先、混合浮选分离工艺流程处理冬瓜 山铜矿石,可以取得铜品位22120、含金 3148g/ t、银52152g/ t ,铜、金、银回收率 分别为88105、51175和64152的铜精 矿和硫品位35165、硫回收率84145的 硫精矿,证明该工艺流程是合理的。 31 工艺流程特点,一是使用浮选滑石 的新型浮选剂BC;二是优先选铜时使用选 择性较强的BJ─301捕收剂;三是对矿石中 可浮性较差的铜矿物及其与硫化铁矿物的连 生体,使用捕收能力较强的丁基黄药和BJ ─301组合作混合捕收剂;四是铜硫分离使 用BD1和石灰的组合抑制剂。 41 由于矿石中存在较大量的磁黄铁矿, 在酸性介质中浮选墨铜矿时,磁黄铁矿也浮 起,因此,若要回收该部分铜矿物,必须解 决墨铜矿和磁黄铁矿的分离问题,这将有待 今后深入研究。 参考文献 1 Kirjavainen等 1 国外金属矿选矿, 1998 , 1 , 3～ 8 2 Schulz NF1Transaction AIME , 1970 , 247 , 21～88 3 Fuerstenau DW1Froth Flotation AIME11962 , 455～481 6