崔 波，宋寶旭，姜效軍，侯 英，謝冬冬

(遼寧科技大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051)

國(guó)內(nèi)外針對(duì)銅精礦中的鉛鋅超標(biāo)難題，或者在銅浮選時(shí)強(qiáng)化對(duì)鉛鋅礦物的抑制，或者在銅粗精礦處新增抑銅浮選鉛鋅作業(yè)。當(dāng)原礦鉛鋅品位達(dá)到綜合利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，普遍采用第一種方法，常用的鉛抑制劑包括重鉻酸鉀[1]、亞硫酸鹽[2]、焦亞硫酸[3]、羧甲基纖維素[4]、磷酸鹽[5]等，鋅礦物抑制劑包括硫酸鋅、亞硫酸鈉等；當(dāng)原礦鉛鋅品位達(dá)不到綜合利用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，普遍采用第二種方法，但由于銅粗精礦中鉛鋅礦物與捕收劑作用，使銅鉛鋅礦物本就相近的可浮選性更難解決，因此在銅粗精礦分離前需要新增脫藥作業(yè)[6]。此外，如何在浮選鉛鋅時(shí)強(qiáng)化對(duì)銅礦物的抑制也非常關(guān)鍵，過(guò)去一直采用氰化物來(lái)抑制銅礦物，但隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益趨緊，次氯酸鹽、多硫化物等新型銅抑制劑[7]應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。

內(nèi)蒙古某銅選礦廠主要處理硫化銅礦石，隨著井下開(kāi)采的不斷深入，原礦中鉛鋅含量由原來(lái)的雙零級(jí)別逐步增加至0.18%左右，雖暫未達(dá)到銅礦床鉛鋅含量大于0.20%的綜合利用標(biāo)準(zhǔn)，但導(dǎo)致生產(chǎn)的銅精礦中鉛鋅嚴(yán)重超標(biāo)，有時(shí)銅精礦中鉛鋅的合計(jì)含量甚至高達(dá)10%以上，不僅嚴(yán)重影響了銅精礦的產(chǎn)品質(zhì)量，而且造成了鉛鋅資源的流失[8-9]。

為了解決上述問(wèn)題，本文借鑒國(guó)內(nèi)外技術(shù)，開(kāi)展了一系列選礦小型試驗(yàn)，在試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，確定了適宜該礦石的浮選藥劑和工藝流程，這樣不僅降低了銅精礦中的鉛鋅合計(jì)含量，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且綜合利用銅粗精礦中的鉛雜質(zhì)，提高了綜合利用價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了銅粗精礦的提質(zhì)增效，可為國(guó)內(nèi)外銅選廠的生產(chǎn)提供參考和借鑒。

1 礦石性質(zhì)及生產(chǎn)流程

1.1 礦石性質(zhì)

為了查明主要元素銅鉛鋅的含量和賦存狀態(tài)，取原礦破碎至-2 mm，混勻縮分取代表性樣品，振動(dòng)研磨后，進(jìn)行了主要元素含量測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1。

原礦鉛鋅含量不足0.20%，并未達(dá)到銅礦床共伴生組分的回收標(biāo)準(zhǔn)[10]，也難以直接通過(guò)原礦測(cè)定鉛鋅物相和賦存狀態(tài)，因此針對(duì)原礦，只對(duì)銅物相進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，原礦主要有價(jià)元素為銅，主要以原生硫化銅形式存在。此外，礦石中硫鐵含量分別為15.96%和28.03%，主要為黃鐵礦，是典型的銅硫共生礦床。

1.2 生產(chǎn)流程

選廠采用浮選法生產(chǎn)銅精礦，磨礦細(xì)度-0.074 mm占80%，并在磨礦作業(yè)中加入石灰做硫礦物的抑制劑，調(diào)整礦漿至強(qiáng)堿性，控制pH值為13，然后加入銅常規(guī)捕收劑Z200，用量為40 g/(t·給礦)，采用“一粗三掃三精”的流程結(jié)構(gòu)，浮選泡沫即為銅精礦，浮選尾礦給入選硫作業(yè)。原礦浮選銅作業(yè)的生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，雖然原礦鉛鋅含量達(dá)不到綜合利用的要求，但在銅粗精礦中的合計(jì)含量已經(jīng)達(dá)到了12%左右，超過(guò)了銅精礦鉛鋅含量不高于10%的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，直接導(dǎo)致銅精礦品位僅為13%左右，只能做銅粗精礦進(jìn)行銷售。

表1 原礦主要元素含量的測(cè)定結(jié)果

表2 原礦銅物相測(cè)定結(jié)果

表3 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(原礦浮選銅作業(yè))

圖1 銅粗精礦中鉛鋅的賦存狀態(tài)

為了查明銅粗精礦中鉛鋅的主要賦存狀態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)獲得的銅粗精礦進(jìn)行了掃描電鏡檢測(cè)，結(jié)果如圖1所示。由圖1可知，銅粗精礦中鉛鋅均以硫化礦形式存在，分別為方鉛礦和閃鋅礦。為了查明主要元素銅鉛鋅在不同粒度下的金屬分布，對(duì)銅粗精礦進(jìn)行了粒度組成測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，銅鉛鋅除少量集中在+0.074 mm粒級(jí)以外，主要集中在-0.074+0.043 mm粒級(jí)，屬浮選易回收粒級(jí)，這就為從銅粗精礦中脫除或綜合利用鉛鋅礦物創(chuàng)造了可能[11]。

2 選礦試驗(yàn)

為了獲得鉛鋅不超標(biāo)的銅精礦，一方面需要在原礦浮選作業(yè)中減少進(jìn)入銅精礦的鉛鋅金屬量；另一方面需要從原礦浮選作業(yè)中獲得的銅精礦中進(jìn)一步提取鉛鋅礦物，基于此，本文也主要從上述兩方面開(kāi)展了選礦小型試驗(yàn)研究。

2.1 原礦浮選銅試驗(yàn)

原生產(chǎn)工藝流程采用Z200做捕收劑，雖然銅回收率較高，但由于硫氨脂類捕收劑具有黏性，極易夾帶鉛鋅礦物進(jìn)入到銅精礦中。此外，硫氨脂類捕收劑會(huì)以化學(xué)吸附的形式牢固吸附在礦物表面，常規(guī)脫藥方式難以洗脫，也不利于后續(xù)的銅粗精礦提質(zhì)降雜[12]。基于此，將原捕收劑Z200改為乙基黃藥，并確定其用量為120 g/(t·給礦)，調(diào)整后的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)見(jiàn)表5。由表5可知，雖然銅回收率略有降低，但鉛鋅在銅粗精礦中的占有率明顯降低，鉛鋅累計(jì)含量也由原來(lái)的13%降至11%左右，為后續(xù)銅粗精礦品質(zhì)的進(jìn)一步提升創(chuàng)造了有利條件。

表4 銅粗精礦粒度組成測(cè)定結(jié)果

表5 調(diào)整后的生產(chǎn)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果(原礦浮選銅作業(yè))

2.2 銅粗精礦提質(zhì)增效試驗(yàn)

2.2.1 主要礦物的解離度測(cè)定結(jié)果

為了確定是否需要設(shè)置再磨作業(yè)，對(duì)銅鉛鋅礦物單體解離度進(jìn)行了測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，銅鉛鋅礦物單體解離度均在85%以上，鉛鋅礦物解離度更是高達(dá)90%以上，表明銅鉛鋅礦物已經(jīng)解離完全，因此無(wú)需設(shè)置再磨作業(yè)[13]。

表6 銅粗精礦中主要礦物的解離度測(cè)定結(jié)果

2.2.2 脫藥方式的選擇

對(duì)于銅粗精礦，各礦物表面仍殘留大量的浮選藥劑，使銅鉛礦物本就相近的可浮性更加接近[14]。為了解決上述問(wèn)題，分別采用硫化鈉和活性炭做脫藥劑進(jìn)行脫藥試驗(yàn)，銅粗精礦脫藥后采用“抑銅浮鉛”的工藝流程，分別加入銅礦物的高效抑制劑TY和鉛礦物的捕收劑乙硫氮，用量分別為5 000 g/(t·給礦)和30 g/(t·給礦)，流程結(jié)構(gòu)為“一粗一掃”。

值得注意的是，為了進(jìn)一步考查原礦浮選銅作業(yè)更改捕收劑的合理性，分別對(duì)原礦加入Z200做捕收劑時(shí)獲得的銅粗精礦和原礦加入乙基黃藥做捕收劑時(shí)的銅粗精礦進(jìn)行了上述脫藥試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果如圖2和圖3所示。由圖2和圖3可知，原礦采用乙基黃藥做捕收劑時(shí)，無(wú)論采用何種脫藥方式，鉛粗精礦中銅占有率均僅為10%，明顯低于原礦采用Z200做捕收劑時(shí)的20%。對(duì)比兩種脫藥方式，硫化鈉脫藥獲得的鉛品位明顯高于活性炭，并且銅在鉛粗精礦的占有率最低可降至5%，綜合考慮，最終選擇硫化鈉做脫藥劑，并固定硫化鈉用量為7 000 g/(t·給礦)。

圖2 銅粗精礦脫藥方式對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果(原礦銅浮選用乙基黃藥做捕收劑)

圖3 銅粗精礦脫藥方式對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果(原礦銅浮選用Z200做捕收劑)

2.2.3 銅抑制劑種類及用量試驗(yàn)

在“抑銅浮鉛”的分離作業(yè)中，銅抑制劑的選擇至關(guān)重要，常用的銅抑制劑包括石灰、次氯酸鹽等。近年來(lái)，多硫化物也常常被用來(lái)做銅礦物的抑制劑。基于此，針對(duì)脫藥后的銅粗精礦樣品，分別選擇多硫化物TY、次氯酸鈉和石灰做銅抑制劑進(jìn)行了用量試驗(yàn)，捕收劑仍然選擇乙硫氮，并確定其用量為120 g/(t·給礦)，試驗(yàn)流程仍然為“一粗一掃”作業(yè)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。 由圖4可知，與次氯酸鈉和石灰相比，多硫化物TY對(duì)銅礦物的抑制效果最為明顯，同時(shí)鉛回收率也明顯較高。 綜合考慮，最終選擇多硫化物TY做抑制劑，并固定其用量為5 000 g/(t·給礦)。

2.2.4 鉛捕收劑乙硫氮用量試驗(yàn)

在銅鉛分離作業(yè)中，乙硫氮是常用的選鉛捕收劑，為了確定其用量，進(jìn)行了乙硫氮用量試驗(yàn)，抑制劑采用多硫化物TY，用量為5 000 g/(t·給礦)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可知，適宜的乙硫氮用量為30 g/(t·給礦)。

2.2.5 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了銅粗精礦提質(zhì)增效的浮選閉路試驗(yàn)，脫藥劑選擇硫化鈉，用量為7 000 g/(t·給礦)，銅抑制劑選擇多硫化物TY，用量為5 000 g/(t·給礦)，鉛捕收劑為乙硫氮，用量為30 g/(t·給礦)，采用“一粗兩掃三精”的流程結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，從銅粗精礦中獲得了鉛品位大于50%的鉛精礦，并且銅精礦中鉛鋅含量降至8%以下，實(shí)現(xiàn)了銅粗精礦的提質(zhì)增效。

2.3 綜合試驗(yàn)指標(biāo)

最終確定的選礦流程如圖6所示，綜合試驗(yàn)指標(biāo)見(jiàn)表8。

2.4 效果與效益估算

上述流程調(diào)整后的效果和效益估算見(jiàn)表9。由表9可知，原生產(chǎn)流程每處理1 t原礦，產(chǎn)值為65.72元。 流程優(yōu)化后，估算銅精礦產(chǎn)值為85.86元/(t·原礦)，新增鉛精礦產(chǎn)值為9.40元/(t·原礦)，合計(jì)為95.26元/(t·原礦)，較原生產(chǎn)流程相比，新增產(chǎn)值為29.54元/(t·原礦)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

3 結(jié) 論

1) 原礦主要有價(jià)元素為銅，主要以原生硫化銅形式存在，鉛鋅含量分別為0.15%和0.18%，主要以方鉛礦和閃鋅礦形式存在，雖未達(dá)到銅礦床共伴生組分的回收標(biāo)準(zhǔn)，但導(dǎo)致生產(chǎn)的銅精礦中鉛鋅嚴(yán)重超標(biāo)，不僅嚴(yán)重影響了銅精礦的產(chǎn)品質(zhì)量，而且造成了鉛鋅資源的流失。

2) 原生產(chǎn)流程采用Z200做捕收劑，雖然銅回收率較高，但由于硫氨脂類捕收劑具有黏性，極易夾帶鉛鋅礦物進(jìn)入到銅精礦中，且牢固吸附在礦物表面，常規(guī)脫藥方式難以洗脫。據(jù)此把原捕收劑Z200改為乙基黃藥，解決了捕收劑夾帶鉛鋅礦物進(jìn)入到銅精礦中的問(wèn)題，雖然銅回收率略有降低，但鉛鋅在銅粗精礦中累計(jì)含量也由原來(lái)的13%降至11%左右。

圖4 銅抑制劑種類的選擇試驗(yàn)結(jié)果

圖5 鉛捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

表7 銅粗精礦提質(zhì)增效的浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果

表8 全流程綜合試驗(yàn)指標(biāo)

3) 針對(duì)銅粗精礦， 選擇硫化鈉為脫藥劑， 多硫化物TY為銅抑制劑， 乙硫氮為鉛捕收劑， 采用“一粗兩掃三精”的銅鉛分離流程，獲得了鉛品位大于50%的鉛精礦，鉛鋅含量可降至8%以下，銅品位提高到17%左右，銅回收率仍可維持在82%左右，實(shí)現(xiàn)了銅粗精礦提質(zhì)增效，經(jīng)濟(jì)效益也有了顯著增加。

圖6 選礦流程

表9 效果與效益估算表