主要硫化铜矿物及其可浮性

    一、硫化铜的矿石类型
    按选别的有用成分不同，与铜有关的矿石可分为如下几类：
    （一）单一铜矿：其矿石比较简单，可以回收的有用成分只有铜。脉石矿物主要为石英、碳酸盐及硅酸盐类。
    （二）铜硫矿：这种矿石称为含铜黄铁矿，矿石中除铜矿物外，还有硫化铁的矿物可以回收。硫的主要矿物是黄铁矿。
    （三）铜硫铁矿：其矿石中除铜矿物可以回收外，还有黄铁矿和磁铁矿值得回收。我国的矽卡岩型铜矿中有不少属于此类型。
    （四）铜钼矿：这种矿石的有用成分除铜物外，还含有辉钼矿。有的矿石除铜钼矿物以外，还有磁铁矿和黄铁矿可以回收。
    （五）铜镍矿：其矿石中除铜矿物以外，还有含镍的矿物，如硫化镍矿和含镍的黄铁矿、磁黄铁矿等。
    （六）铜钴矿。其有用成分除铜矿物以外，还有含钴的黄铁矿及其他钴矿物。
    （七）含砷硫化铜矿。其矿石中砷含量很高，砷主要以毒砂形式存在。这类矿石的浮选主要是解决铜砷分离问题，尽可能降低铜精矿中的含砷量。
    二、主要硫化铜矿物及其可浮性
    自然界硫化铜矿物种类很多，但有工业价值的主要硫化铜矿物有：黄铜矿、辉铜矿。斑铜矿、铜蓝、黝铜矿、砷黝铜矿等。
    （一）黄铜矿（CuFeS₂）。黄铜矿（含Cu34.57%）是我国铜矿中最常见的铜矿物，有原生的、也有次生的，可浮性较好。黄铜矿不易受氧化，在中性及弱碱性矿浆中，能较好长时间保持天然可浮性。但在强碱性（pH＞10）的矿浆中，由于表面受OH^－侵蚀，形成亲水性的氢氧化铁薄膜，可浮性变差。位于矿床表层的黄铜矿，长期受氧化，硬度较小，易过粉碎，可浮性也变差。
    浮选黄铜矿最常用的捕收剂是黄药，在较宽的pH值范围（3～12）黄铜矿易为黄药类捕收剂全部浮出。而黑药、硫氮类及硫氨酯在处理含铜黄铁矿时更有选择性。黄铜矿在碱性矿浆中易受氰化物及氧化剂的作用而被抑制。过量的石灰以及硫化钠和硫化铵在碱性矿浆中也可抑制黄铜矿。被氰化物抑制的黄铜矿可用硫酸铜进行活化。
    （二）辉铜矿（Cu₂S）：辉铜矿是一种最常见的次生铜矿物，性脆，易过粉碎泥化，在酸性和碱性矿浆中，都有良好的可浮性。国内外许多大型斑岩铜矿的铜矿物为辉铜矿。
    由于辉铜矿中铜硫结晶的晶格能较小，铜离子半径小，硫离子半径大，易于暴露受到氧化，所以辉铜矿比黄铜矿易氧化。氧化以后，有较多的铜离子进入矿浆。在多金属硫化物，或者消耗药剂，使浮选过程复杂化，增加分选困难。
    辉铜矿的捕收剂主要是黄药和黑药。有效的抑制剂是硫化硫酸钠、亚硫酸钠、铁氰化钾和亚铁氰化钾，大量的硫化钠对辉铜矿也有抑制作用。氰化物对辉铜矿的抑制作用较弱，这是因为辉铜矿表面的铜离子不断溶解并与氰化物作用生成络离子，使氰化物的抑制作用下降。
    （三）斑铜矿（Cu₅FeS₄）：斑铜矿有原生和次生两种，它的表面性质及可浮性介于辉铜矿和黄铜矿这间。
    当用黄药作捕收剂时，在酸性及弱碱性介质中均可浮，当pH值大于10以后，其可浮性下降。在强酸性介质中，其可浮性也显著变坏，容易受氰化物抑制。
    其他硫化铜矿物，如铜蓝（CuS）的可浮性与辉铜矿相似。黝铜矿（4Cu₂S·Sb₂S₃）、砷黝铜矿（4Cu₂S·As₂S₃）的可浮性与黄铜矿相似。
    根据上面对各种硫化铜矿可浮性分析，得出以下几条规律：
    （1）其化学组织中不含铁的铜矿物（如辉铜矿、铜蓝）可浮性相似。氰化物、石灰对它们的抑制作用较弱，所以在铜硫分离时可以加入大量石灰去抑制黄铁矿，而不至于严重影响铜矿物的可浮性。
    （2）其化学组成中含铁的铜矿物（如黄铜矿、斑铜矿）可浮性相似，在碱性矿浆中易受氰化物和石灰抑制，所以铜硫分离较难，要求严格控制氰化物和石灰的用量。
    （3）在矿物的化学组成中，铜含量高，可浮性好，较易获得高品位的精矿；铁含量高，可浮性差。常见的硫化铜矿物可浮性按下列顺序减小：辉铜矿＞铜蓝＞斑铜矿＞黄铜矿。
    （4）硫化铜矿物的可浮性，还受到结晶粒度、嵌布粒度和原生、次生等因素影响。结晶及嵌布粒度过细的，比较难浮。次生硫化铜矿容易氧化，比原生铜矿难浮。
    三、主要硫化铁矿物的可浮性
    几乎所有的硫化铜矿石都有含有铁的硫化物，因此从某种意义上来说，硫化铜矿的浮选实质是解决硫化铜与硫化铁的分离。铜矿石中常见的硫化铁矿物有黄铁矿和磁黄铁矿。
    （一）黄铁矿（FeS₂）：黄铁矿是分布最广泛的硫化物，几乎各类矿床中都有。由于黄铁矿是制硫酸的主要原料，所以习惯上常把黄铁矿精矿称为硫精矿。
    黄铁矿的表面状态，与矿浆pH值有关，在强酸性（pH=2）介质中，其表面会产生FeS₂→FeS＋S的反应，而元素硫可改善其表面疏水性。但在碱性（pH=11～12）介质中，其表面会罩盖着FeO（OH），使可浮性大为降低。
    黄铁矿在酸性、中性及弱碱性矿浆中都可以用黄药、黑药、硫氮类作捕收剂。其中二乙基M硫代氨基甲硫盐（乙硫氮）在pH＜10.5的矿浆中对黄铁矿捕收能力最强。黄药是黄铁矿用的最广泛的捕收剂，吸附产物为双黄药；在酸性、弱碱性矿浆中，用黄药作捕收剂也是工业上最经济有效的方法。
    （二）磁黄铁矿（Fe₅S₆～Fe₁₆S₁₇）：磁黄铁矿含硫量一般比黄铁矿低，容易氧化和泥化，可浮性变差，最容易被抑制，是最难浮的一种硫化铁矿物。
    磁黄铁矿在弱酸性矿浆中可用长链黄药或脂肪酸捕收，在弱碱性矿浆中一般先加硫酸铜或少量硫化钠活化后，再用长链黄药捕收。
    磁黄铁矿的抑制剂有石灰、氰化物、亚硫酸及盐等，其中SO₂加充气、石灰加SO₂加充气最有效。要活化磁黄铁矿时，将硫酸铜、硫化钠、氟硅酸钠与硫酸配用比单用硫酸更有效。
    磁黄铁矿易氧化，在矿浆中氧化时，会消耗矿浆中的氧，对其他硫化物的浮游不利，因此，含有磁黄铁矿的硫化矿浮选时，矿浆搅拌充气调节显得十分重要。
    我国的矽卡岩型铜铁矿中，含硫化物有很大一部分是磁黄铁矿。由于磁黄铁矿不易浮又兼有磁性，常常夹杂于磁选铁精矿中，是造成铁精矿中含硫高的主要原因。
    （三）白铁矿（FeS₂）：白铁矿的化学成分与黄铁矿相同，但结晶不同。白铁矿的可浮性与黄铁矿相似，但比黄铁矿好浮。
    几种硫化铁矿的可浮性顺序为：白铁矿＞黄铁矿＞磁黄铁矿。