某微細粒難選銅礦選礦試驗研究①

胡志凱， 趙志強， 羅思崗， 趙 杰， 湯亦婧， 陸紅羽

（1.礦冶科技集團有限公司，北京 100160； 2.礦物加工科學與技術國家重點試驗室，北京 102628）

銅是國家的重要戰略資源，因其具有良好的延展、導電和導熱性能，在電氣、建筑工業、輕工、國防工業、機械制造等領域被廣泛應用。 銅硫礦是重要的銅礦資源，是銅資源開發利用常見的重要礦石。 某銅硫礦含銅0.75%、含硫8.21%，銅礦物主要為黃銅礦，硫礦物主要為黃鐵礦，其次為磁黃鐵礦。 磁黃鐵礦［Fe1－xS］具有單斜、六方、斜方三種同質多象變體，不同晶系的磁黃鐵礦磁性和可浮性差異較大［1-4］，部分磁黃鐵礦具有與黃銅礦相似的可浮性，在浮選過程中容易混入銅精礦，嚴重影響銅精礦品質，磁黃鐵礦［Fe1－xS］化學式中x值在0 ～0.233 之間，當x接近于0.233 時為單斜晶體結構，隨著x值降低，晶胞中空位減少，結構對稱性上升，磁黃鐵礦從鐵磁性降至反鐵磁性，即從強磁性向無磁性過渡［4］。 黃銅礦嵌布粒度不均，部分黃銅礦嵌布粒度較細，容易損失于尾礦中。 探索科學的藥劑制度及合理的流程結構對提高此類難選銅礦資源利用率具有重要意義。

1 原礦性質

某銅硫礦主要化學成分分析結果見表1。 將原礦振磨至－0.074 mm 粒級占100%后進行物相分析，結果見表2，礦石礦物組成見表3。 從表1 ～2 可以看出，礦石中主要有價金屬元素為銅，銅主要以原生硫化銅形式存在。 從表3 可以看出，礦石中銅礦物絕大部分為黃銅礦，少量輝銅礦，微量黑銅礦；硫大部分以黃鐵礦形式存在，少量以磁黃鐵礦和黃銅礦形式存在。 其他金屬礦物主要為菱鐵礦和褐鐵礦，微量磁鐵礦、赤鐵礦等。 非金屬礦物主要為輝石和石英，其次為方解石和綠泥石，少量鈣長石、陽起石、白云母和白云石。 原礦含3.34%的磁黃鐵礦，主要為單斜晶系，具有強磁性以及與黃銅礦類似的可浮性，是影響銅精礦品質的重要因素。

表1 礦石化學成分分析結果（質量分數） %

表2 礦石銅化學物相分析結果

表3 礦石礦物組成及相對含量（質量分數） %

采用線段法測定了礦石中黃銅礦的嵌布粒度，結果見表4。 由表4 可知，黃銅礦嵌布粒度細，＋0.074 mm 粒級含量僅27.02%，－0.020 mm 粒級含量為23.18%。

表4 黃銅礦嵌布粒度測定結果

對不同磨礦細度條件下黃銅礦的解離度進行了測量統計，結果見表5。 由表5 可知，在磨礦細度－0.074 mm粒級占80%條件下，黃銅礦單體解離度僅46.53%。 因此，提高黃銅礦品位和回收率難度較大，有必要增加粗精礦再磨作業。

表5 不同磨礦細度下黃銅礦的解離特征

2 試驗流程的確定

單斜晶系磁黃鐵礦可浮性與黃銅礦相似，容易混入銅精礦，影響銅精礦品質。 可考慮采用磁選工藝優先脫除磁黃鐵礦，以降低其對精礦品質的影響。 原礦磨礦后，有部分黃銅礦已經單體解離，根據“能收早收”的選礦原則，可采用快速浮選，盡早回收已解離的銅礦物，有利于減少再磨礦物量、降低能耗、防止過磨、提升選礦指標。 針對快速浮選的尾礦，強化對銅連生體的回收，并通過再磨作業，提高黃銅礦解離度，實現對黃銅礦連生體的回收，保證黃銅礦的回收率［5-9］。 綜上，確定采用磁選-銅快速浮選-快速浮選尾礦強化選銅-銅粗精礦再磨精選的聯合流程，原則流程見圖1。

圖1 原則流程

3 試驗流藥劑及設備

試驗所用藥劑CaO 為分析純試劑；乙基黃藥、丁基黃藥、Z200 及酯105 均為工業品試劑；BK916 和BK204均為礦冶科技集團有限公司生產的工業級特效藥劑，BK916 為選擇性銅捕收劑，BK204 為起泡劑。 試驗所用主要設備有XMQ-Φ240×90 錐形球磨機、XCGS 型磁選管、XFDⅢ實驗室用單槽浮選機、雷磁PHB-4 pH 計、鼓風干燥箱DHG-9620（A）、水循環真空泵（2BV2061）等。

4 試驗結果及討論

4.1 磁選試驗

原礦磨至－0.074 mm 粒級占80%后，采用XCGS型磁選管進行磁選試驗，研究磁場強度對磁黃鐵礦脫除的影響，結果見圖2。 結果表明，隨著磁場強度提升，磁精礦產率逐漸升高，當磁場強度達到198.94 kA／m后，磁精礦產率增加緩慢。 確定適宜的磁場強度為198.94 kA／m。

圖2 磁場強度試驗結果

4.2 浮選試驗

4.2.1 捕收劑種類試驗

以磁選尾礦作為給礦，開展捕收劑種類試驗，捕收劑用量40 g／t，起泡劑BK204 用量8 g／t，浮選時間4 min，結果見圖3。 結果表明，BK916 具有較強的捕收力。 選擇BK916 為銅捕收劑。

圖3 捕收劑種類試驗結果

4.2.2 快速浮選捕收劑用量試驗

磨礦細度－0.074 mm 粒級占80%條件下，黃銅礦單體解離度為46.53%，根據“能收早收”的選礦原則，采用快速浮選工藝，盡快回收已經單體解離的黃銅礦。 磨礦過程中加入3 000 g／t 石灰作為pH 值調整劑，磁選尾礦作為給礦，快速浮選粗選以BK916 作為捕收劑，8 g／t BK204 作為起泡劑，浮選時間2 min，快速浮選粗精礦進行2 min 空白精選得到快速浮選銅精礦，捕收劑BK916用量試驗結果見圖4。 結果表明，隨著BK916 用量增加，銅回收率幾乎成直線增長，BK916 用量超過8 g／t后，銅精礦品位降低較多。 確定快速浮選BK916 用量8 g／t 為宜。

圖4 快速浮選BK916 用量試驗結果

4.2.3 再磨細度試驗

快速浮選回收了大部分單體解離的黃銅礦，快速浮選尾礦通過兩次粗選強化回收未解離的部分黃銅礦，以提高銅回收率。 將磁選尾礦作為給礦，兩次粗選精礦與快速浮選精選中礦合并進行再磨，以增加黃銅礦的單體解離度，再磨細度試驗流程見圖5，結果見圖6。 結果表明，隨著再磨細度提高，銅精礦品位逐漸提高，銅精礦回收率逐漸降低。 當再磨細度達到－0.020 mm 粒級占75%后，銅精礦品位增加緩慢，而回收率降低較多。 綜合考慮，再磨細度確定為－0.020 mm 粒級占75%。

圖5 再磨細度試驗流程

圖6 再磨細度試驗結果

4.3 閉路試驗

以條件試驗為基礎，結合開路試驗結果進行了磁選-銅快速浮選-快速浮選尾礦強化選銅-銅粗精礦再磨精選閉路試驗，試驗流程見圖7，結果見表6。 閉路試驗獲得了銅品位23.57%、銅回收率83.23%的銅精礦。

圖7 閉路試驗流程

表6 閉路試驗結果

5 結 論

1） 礦石中主要有價金屬元素為銅，銅礦物絕大部分為黃銅礦。 硫大部分以黃鐵礦形式存在，少量以磁黃鐵礦和黃銅礦形式存在。 磁黃鐵礦主要以單斜晶系結構存在，可浮性與黃銅礦相似，具有強磁性。 黃銅礦嵌布粒度細，＋0.074 mm 粒級含量27.02%，－0.020 mm 粒級含量23.18%。

2） 可通過磁選工藝脫除礦石中的磁黃鐵礦，降低其對銅精礦品質的影響；通過快速浮選回收大部分單體解離的黃銅礦，防止過磨；快速浮選尾礦通過兩次粗選強化對黃銅礦連生體的回收，兩次粗選精礦與快速浮選精選中礦合并進行再磨作業，提高黃銅礦單體解離度，以保證銅的回收率。

3） 通過磁選-銅快速浮選-快速浮選尾礦強化選銅-銅粗精礦再磨精選閉路試驗，獲得了銅品位23.57%、銅回收率83.23%的銅精礦。