低品位铜矿选矿工艺研究

一、矿石性质

某矿为含砷、硫铜矿床，矿石类型为次生富集硫化铜矿。金属矿物含量占5.9%，主要有用金属矿物为黄铁矿、蓝辉铜矿－辉铜矿、铜蓝、硫砷铜矿－块硫砷铜矿以及少量至微量的硫铁锡铜矿、（砷）黝铜矿、黄铜矿、斑铜矿、蓝铜矿等。铜矿物中蓝辉铜矿占矿物总量的0.8%，硫砷铜矿及铜蓝占0.2%。黄铁矿是主要的硫矿物，占4.9%。脉石矿物主要是石英，含量占53.8%，其次有35.2%的明矾石和地开石，以及11%的黏土矿物等。原矿多元素化学分析结果见表1。

表1  原矿多元素化学分析结果

由表1可见，矿石中主要有价组分为铜、硫及伴生有益组分金、银、铅、锌、锡等，有害元素为砷。砷主要赋存在硫砷铜矿中。除铜、硫外其余几种元素含量均未达到可供综合评价的含量标准。原矿含铜0.58%，属低品位铜矿。伴生的少量金可富集于铜精矿中，不必单独回收。

矿石中矿物以粗粒嵌布为主，其中主要铜矿物的工艺粒度＋0.074mm达85%以上。黄铁矿粒径0.01～0.60mm，以0.08～0.40mm居多，破碎至－2mm时75%左右的黄铁矿已单体解离。原矿磨至细度－74m含量占60%～70%时，各种金属矿物的单体解离度均在85%以上；但有部分铜矿物分布于黄铁矿粒间、裂隙中与黄铁矿包含或连生，或呈星散状分布在脉石矿物间，与脉石矿物连生。这部分铜硫矿物关系复杂，粗磨条件下难以单体解离，造成分离困难，因此考虑适当细磨或混合精矿再磨后分离。

铜的物相分析结果见表2。

表2  原矿中铜化学物相分析结果

二、选别工艺流程的确定

硫化铜作为铜的主要矿物，浮选是其主要的选矿方法。根据矿石性质，本试验研究的主要目的是选铜，在铜精矿中伴生回收金，经济可行时综合回收硫。其余有用组分的回收暂不考虑。由于原矿中的主要铜矿物为蓝辉铜矿，可浮性很好，且嵌布粒度较粗，因此，通过探索试验结合矿石工艺矿物学研究结果，确定采用一段粗磨后闪速浮选部分铜、铜硫混选后再磨分选工艺，在铜矿物基本达到单体解离条件下，闪速浮出高品位易选铜矿物，减少铜矿物在中矿循环中造成的损失；剩余较难浮的铜矿物与黄铁矿混合浮选，经再磨使铜硫充分解离后再分选。

三、选矿试验

（一）一段粗磨丢尾

矿石中金属矿物嵌布粒度较粗，易于单体解离不同磨矿细度的试验结果见表3，试验流程参见图l。结果表明，磨矿粒度在－74μm含量占50%～87%之间变化时，尾矿中铜的损失率都较低，且变化不大；当原矿磨至－74μm含量占51%时，尾矿中铜的品位为0.024%，损失率只占2.66%，完全可以作为合格尾矿丢弃。因此，一段磨矿采用粗磨（细度－74μm含量占5l%）即可抛除尾矿。

表3  磨矿细度试验结果

图1  铜粗选条件试验流程

（2）闪速浮出易浮高品位铜矿物

矿石中蓝辉铜矿为主要含铜矿物，占总铜含量的70%以上，此外还含有部分含砷铜矿物。一般来说，蓝辉铜矿与硫砷铜矿可浮性好，易上浮，这部分可浮性较好的矿物只需添加少量选择性强的捕收剂，在极短浮选时间内即可选出高质量的一步铜精矿。闪速浮选方案与常规选铜方案相比（见表4），所获铜精矿铜回收率相近，但铜品位较高。

表4  闪速浮选方案与常规选铜方案指标对比

（三）浮选工艺条件

1、粗选适宜的pH值

原矿中含有大量黄铁矿，因此采用石灰作为矿浆pH值调整剂，同时在磨矿过程中添加石灰还可以较好地抑制黄铁矿。石灰用量的多少对浮铜指标有较大影响，不同石灰添加量对浮铜粗选试验的影响如图2所示，试验流程参见图l。随石灰添加量的增加，铜粗精矿品位及回收率均逐渐增高，铜粗精矿品位则先逐渐升高，至1500g／t以后降低，选择石灰适宜用量为1000～1500g／t。

图2  石灰用量试验结果

    2、浮铜捕收剂种类及用量试验

闪速浮铜，铜矿物捕收剂的选择非常重要。本试验考察了黄药、Z－200、乙硫氮、SP、黄药／丁基铵黑药等铜捕收剂的选择性，进行了捕收剂的筛选试验。试验结果见表5，试验流程参见图1。结果表明，SP具有较好的浮选效果，其铜品位和回收率均较高。随着其用量的增加，铜回收率随之增加，但品位亦随之下降。适宜的捕收剂用量为10g／t左右。SP捕收剂用量试验结果如图3所示。

表5  铜捕收剂选择试验结果

图3  捕收剂SP用量试验结果

3、铜硫混合浮选捕收剂试验

铜硫混浮在弱碱性介质中进行。丁基黄药在弱碱性介质中对黄铁矿有较强的捕收能力，作为铜硫矿物的捕收剂，考虑选用混合捕收剂。试验条件：将闪速浮铜后的尾矿作为给矿，为抑制脉石矿物的夹带上浮，捕收剂前添加适量的水玻璃，进行不同比例混合捕收剂用量条件试验。铜硫混浮捕收剂用量试验结果见表6。试验结果表明，丁基黄药与丁基铵黑药混用，其适宜比例为丁基铵黑药∶丁基黄药＝l∶2。组合捕收剂适宜的用量为丁基铵黑药、丁基黄药分别为15、30g／t。

表6  铜硫混浮捕收剂用量试验结果

4、铜硫分离试验

石灰是铜硫分离中有效而廉价的抑制剂。由于部分铜矿物与黄铁矿关系密切，粗磨条件下难以单体解离，须通过再磨使金属矿物进一步解离，为铜硫分离创造条件。同时再磨还可脱除矿物表面吸附的残余药剂，出现新鲜的矿物表面，有利于CaO对黄铁矿的充分抑制，从而提高铜硫分离效果。试验条件：将铜硫混浮精矿作为给矿，进行再磨与不再磨，及添加不同抑制剂等条件试验。铜硫分离试验结果见表7。试验结果表明，对混合精矿进行再磨并同时添加以石灰为主的抑制剂，铜粗精矿的品位和回收率都有明显提高，硫粗精矿的回收率也有所提高。由此可见，再磨可以明显改善铜硫分离效果。由表7结果可知在磨机中添加石灰800g／t和亚硫酸钠200g／t后铜硫分离指标略佳，综合考虑，选择铜硫分离作业条件为再磨细度－74μm95%，同时在磨机中添加石灰l000g／t。

表7  铜硫分离试验结果

表8  小型闭路试验结果

图4  闭路试验工艺流程

    四、结语

    （一）本试验研究紧密结合矿石特性，使用简单的SP－石灰工艺，在低捕收剂用量情况下，采用粗磨抛尾、闪速浮铜、铜硫混浮再磨分选工艺，选别低品位铜矿，获得了良好的选矿指标。

（二）在较粗磨矿细度下应用对铜选择性好的捕收剂SP，闪速浮选出部分已单体解离、可浮性好的铜矿物，减少铜矿物在中矿循环造成的损失，有利于铜的回收。

（三）本试验研究结果可作为经济开发该低品位铜矿的技术依据。