難選低品位氧化銅礦浮選機理分析

楊旭紅

（酒鋼肅南宏興礦業有限責任公司，甘肅 嘉峪關 735100）

0 引言

當前，隨著中高品位的銅礦資源開采逐步殆盡，低品位的氧化銅礦開采成為礦業領域所重點關注的一項內容[1]。而在難選低品位氧化銅礦中，其存在著礦物組成復雜、結合率高、容易泥化等諸多特點，導致傳統的浮選工藝難以實現對氧化銅成分的精準浮選[2]。對此，就需要從材料、設備和方法等多個角度著手，進一步探究難選低品位氧化銅礦浮選過程中的主要影響因素，以此實現對難選低品位氧化銅更為精準的分選目標[3]。

1 案例概況

本次實驗所使用的原材料取自華中地區某礦山，該礦山區域內存在大面積的典型低品位氧化銅礦。在取得樣品后，對其進行粉碎和混勻，并進行抽樣分析，初步得到的分析結果如表1 和表2 所示。

表1 樣品主要組成成分分析結果

表2 銅化合物的物相分析結果

在此基礎上，采用SEM對樣品進行分析，結果顯示，從微觀結構分析角度來看，該樣品中的銅化合物多以嵌布的方式分布在脈石礦物當中，而脈石礦物則主要由二氧化硅和氧化鈣等物質所組成，嵌布特征相對較為復雜，需要采用浮選法進行分選。同時，該樣品中含泥量較高，泥化現象較為嚴重，傳統浮選工藝容易造成指標波動過高而難以進行過程控制，因此研究人員決定對浮選工藝進行優化。

2 實驗試劑、設備及方法

本次實驗中，所使用的主要試劑包括活化劑硫化鈉、捕收劑丁基黃藥、調整劑氧化鈣和起泡劑松醇油，以上化學試劑均為分析純，均采購自國藥集團化學試劑有限公司。在實驗設備及實驗流程方面，考慮到該樣品泥化現象嚴重的實際情況，本次首先采用旋流器進行脫泥處理，再進行后續步驟，主要步驟如圖1 所示。

圖1 浮選的主要實驗流程

由圖1 可知，本次主要實驗流程如下：

1）使用旋流器，對原礦進行脫泥處理；

2）對處理后的產物進行磨礦；

3）將磨礦產品放置于浮選槽中，控制浮選槽電機轉速為1 500 r/min，且控制環境溫度為25 ℃，加入上述三種藥劑進行浮選實驗；

4）浮選實驗完成后，對產品進行過濾和烘干處理，而后進行稱重和分析。

3 實驗結果與討論

3.1 磨礦細度的影響及討論

根據相關理論可知，礦物單體的解離程度與浮選效果之間存在顯著的正相關，而為了提高礦物單體的解離程度，則需要將磨礦細度控制在較低的水平。因此，為控制用藥含量不變，選取四個不同的磨礦細度水平進行實驗，實驗結果如表3 所示。

表3 不同磨礦細度下的銅礦浮選效果分析

根據表3 中的數據可見，在增加磨礦細度的趨勢下，銅精礦的品位呈現先降后升的趨勢，而回收率則先升后降。同時在磨礦細度-0.074 mm 的占比達到81.90%時，礦泥罩蓋問題也較為明顯，導致部分銅礦物未得到有效浮選。綜合考慮上述情況，將磨礦細度最終確定為-0.074 mm 占比69.2%。

3.2 氧化鈣用量的影響及討論

在本次實驗中，氧化鈣用量的調節主要用于調節浮選體系中的pH 值，以往研究表明，該pH 值對于浮選效果的影響頗為顯著。對此，基于最佳的磨礦細度指標，同時控制用藥含量不變，改變氧化鈣的用量進行實驗，結果如表4 所示。

表4 氧化鈣用量與銅精礦指標的關系

從表4 中可見，在增大氧化鈣用量后，銅精礦品位呈現先升后降再升的趨勢，而回收率則先升后降，在氧化鈣用量為2 kg/t 時達到峰值。綜合考慮以上兩個指標的變化趨勢后，確定氧化鈣用量為2 kg/t。

3.3 硫化鈉用量的影響及討論

在本次浮選實驗中，硫化鈉的主要作用是對氧化銅礦表面進行處理，使之轉換為硫化物，而后再使用丁基黃藥對硫化物進行捕集。為探究硫化鈉用量的影響，按照上文中的實驗結果控制磨礦細度和氧化鈣用量，改變硫化鈉用量，取得的結果如表5 所示。

表5 不同硫化鈉用量下的銅精礦指標

根據表5 中的數據可知，隨著硫化鈉用量的增加，銅精礦品位和回收率均呈現先降后升的趨勢，因此確定硫化鈉的用量為2 kg/t。

3.4 實驗優化

在以上分析的實驗數據中，無論如何調整氧化鈣和硫化鈉的用量，其所獲得的銅精礦的品位均處于較低水平，分選指標的理想程度也偏低，經初步推斷，造成這種情況的主要原因是藥劑之間存在協同作用。為此，分別設置以下試驗水平：氧化鈣添加量分別為0、1、2、3 kg/t；硫化鈉添加量分別為0.5、1.0、1.5、2.0 kg/t；丁基黃藥添加量分別為0.05、0.10、0.15、0.20 kg/t；松醇油添加量分別為0.011、0.022、0.033、0.044 kg/t，以此進行4×4 的正交實驗。實驗結果顯示，在F 指標檢驗方面，所有藥劑的F 檢驗值均較低，證明各種藥劑均對品位無明顯影響，而氧化鈣、丁基黃藥和松醇油對于回收率的影響則較為突出，其中又以松醇油的影響最為突出。因此，分別從品位和回收率兩個角度考慮，選擇兩組實驗，實驗參數及結果如表6 所示。

表6 品位和回收率分別最高時的實驗參數及結果

從表6 中的數據可見，以回收率最高為前提的實驗組在產品綜合指標上更具優勢，因此確定最優的實驗因素水平為氧化鈣用量3 kg/t、硫化鈉用量2 kg/t、丁基黃藥用量50 g/t，松醇油用量33 g/t，由此可取得較優的產率和回收率。

4 結語

在本次研究中，結合某地難選低品位氧化銅礦的浮選要求，對其進行浮選實驗，并逐步探究了各項參數對浮選實驗的影響，以此確定相對較優的參數組合。經預計，有望將該參數組合投入實際應用，從而推動浮選效果的提升。當然在今后的工作中，仍需考慮應用智能技術等對參數進行進一步優選，從而提高研究的深度。