莫振軍

(黑龍江多寶山銅業(yè)股份有限公司，黑龍江 黑河 164343)

銅是使用量最大的3種金屬之一，僅次于鐵和鋁，被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施、機(jī)械電子設(shè)備、建筑和交通系統(tǒng)中[1]。我國(guó)精煉銅年消費(fèi)量超全球50%，然而我國(guó)銅礦資源并不豐富，對(duì)外依存度已超70%[2]。我國(guó)銅礦具有分布較為分散、品位低、采選難度大等特點(diǎn)，萬(wàn)噸級(jí)以上銅礦山18個(gè)，平均出礦品位0.75%，最高品位2.3%，最低的僅有0.36%[3]。焦文亞等[4]對(duì)湖北某泥化銅尾礦進(jìn)行浮選試驗(yàn)研究，對(duì)入浮樣品進(jìn)行脫泥及再磨后浮選，用一次浮選脫泥—磨礦—1粗3精浮銅—1粗3精1精掃浮硫，獲得了銅品位為18.31%、回收率為60.71%的銅精礦。王誠(chéng)華[5]為了考查石灰對(duì)銅礦物回收的影響，在掃選時(shí)間分別為6 min和9 min條件下進(jìn)行了石灰用量條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明適量添加石灰有利于提高銅的作業(yè)回收率，pH值為9.6～10時(shí)，有利于銅礦物的回收。鄭雪華[6]研究了礦漿pH值對(duì)黃銅礦、黃鐵礦浮選動(dòng)力學(xué)漸近線的影響，結(jié)果表明礦漿pH值影響浮選速率系數(shù)K和常數(shù)A，pH值增加K增加，當(dāng)pH值超過(guò)10時(shí)呈K減小趨勢(shì)。黑龍江多寶山銅礦屬大型低品位斑巖型銅鉬礦，該礦中黃銅礦多呈微細(xì)粒、粗粒他形粒狀集合體團(tuán)塊狀或脈狀嵌布于脈石中[7]。為了減少藥劑用量同時(shí)提高浮選效果，必須依靠對(duì)浮選從定性認(rèn)識(shí)向定量規(guī)律建立過(guò)渡[8]。在浮選過(guò)程中，礦漿pH值對(duì)藥劑能否正常發(fā)揮性能有著較大的影響。相同藥劑在不同的pH值中其性能會(huì)有所改變，甚至產(chǎn)生較大差異，因此某些藥劑需要在特定的pH值下才能達(dá)到其最優(yōu)性能。幾乎所有浮選藥劑的作用都不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的，不管是捕收作用，還是抑制作用，只有在配合使用時(shí)，找到最佳的用量，才能獲得最佳的效果，表現(xiàn)為浮選指標(biāo)最優(yōu)[9]。本文研究了尾礦再選過(guò)程中礦漿pH值對(duì)銅回收率的影響，通過(guò)試驗(yàn)研究得出最佳礦漿pH值條件，再進(jìn)一步指導(dǎo)生產(chǎn)調(diào)整合適的pH值增加掃選的金屬回收率，該研究不僅為生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)，同時(shí)對(duì)資源節(jié)約利用也具有重要意義。

1 試驗(yàn)原料及性質(zhì)

1.1 原料

原料采自多寶山銅礦二選廠一系列第三次掃選最終尾礦，在生產(chǎn)穩(wěn)定情況下，班中每隔1 h采樣一次，采樣后放入不透光的塑料桶中密封保存，礦漿樣品存放時(shí)間不超過(guò)24 h，避免礦漿性質(zhì)因長(zhǎng)時(shí)間存放發(fā)生改變。浮選試驗(yàn)前將尾礦樣品充分混勻，確保浮選濃度一致，混勻后用1 000 mL量杯量取等量礦漿轉(zhuǎn)移至浮選機(jī)中進(jìn)行浮選實(shí)驗(yàn)。

樣品經(jīng)過(guò)礦物組成測(cè)定及物相結(jié)果分析，主要礦物組成見(jiàn)表1，物相分析見(jiàn)表2。表1結(jié)果表明，尾礦樣品中主要有用礦物為斑銅礦、黃銅礦、輝鉬礦及少量的赤鐵礦和銅蘭等礦物，脈石礦物為石英、斜長(zhǎng)石、絹云母、綠泥石以及少量的方解石和微量的磷灰石、鋯石等礦物。物相分析結(jié)果顯示，尾礦樣品的銅品位為0.045%，氧化銅占12.06%，硫化銅占87.94%，屬于氧化礦與硫化礦混合礦石。因所取樣品為現(xiàn)場(chǎng)尾礦，礦漿中存在藥劑，所以后續(xù)試驗(yàn)只針對(duì)捕收劑進(jìn)行了補(bǔ)充。

表1 樣品礦石的主要礦物組成Table 1 Main mineral composition of sample ore /%

表2 樣品物相分析結(jié)果Table 2 Phase analysis results of samples /%

表3 尾礦粒度分析結(jié)果Table 3 Tailings particle size analysis results /%

1.2 尾礦樣品粒度分析

由表3可知，尾礦中主導(dǎo)粒級(jí)為-0.038 mm，粒級(jí)品位為0.022%。+0.15 mm粒級(jí)產(chǎn)率12.2%，銅品位為0.104%，銅金屬分布率占尾礦樣品的28.7%。-0.15+0.1 mm粒級(jí)產(chǎn)率8.2%，銅品位0.068%，銅金屬分布率占尾礦樣品的12.6%。+0.075 mm粒級(jí)綜合產(chǎn)率為35.90%，尾礦細(xì)度-0.075 mm為64.10%。+0.075 mm粒級(jí)銅金屬綜合分布率為60.70%，大部分銅金屬分布在+0.075 mm粒級(jí)中，說(shuō)明浮選過(guò)程對(duì)粗粒級(jí)捕收效果不佳，粗粒級(jí)回收率較差。尾礦粒級(jí)品位隨粒級(jí)的減小逐漸降低，說(shuō)明細(xì)粒級(jí)捕收效果較好。尾礦再選實(shí)驗(yàn)通過(guò)進(jìn)一步降低尾礦中-0.075 mm粒級(jí)品位，降低金屬流失。對(duì)于+0.075 mm粒級(jí)產(chǎn)物，若不經(jīng)磨礦解離，很難進(jìn)一步降低其品位，本文主要研究pH值變化對(duì)尾礦再選回收率的影響，故不考慮對(duì)尾礦分級(jí)再磨。

2 尾礦再選試驗(yàn)

2.1 尾礦再選丁基黃藥用量條件試驗(yàn)

采用吉林探礦機(jī)械廠XFD-0.5型單槽實(shí)驗(yàn)室浮選機(jī)進(jìn)行浮選試驗(yàn)，浮選調(diào)漿轉(zhuǎn)速1 992 r/min、調(diào)漿時(shí)間4min、刮泡時(shí)間3 min。以現(xiàn)場(chǎng)所采最終尾礦礦漿為入浮產(chǎn)品，充分混勻后量取相同體積的礦漿，移入XFD-0.5型單槽實(shí)驗(yàn)室浮選機(jī)進(jìn)行浮選試驗(yàn)。丁基黃藥用量分別設(shè)為0、5、10、15、20、30 g/t，由于現(xiàn)場(chǎng)礦漿中已經(jīng)有起泡劑及硫化鈉，故本實(shí)驗(yàn)中不添加起泡劑。用1 000 mL量杯量取礦漿500 mL，記錄量杯質(zhì)量為G量，量杯與礦漿總質(zhì)量G總，烘干后記錄烘干樣質(zhì)量G干，按公式(1)計(jì)算礦漿濃度為23.15%。每次實(shí)驗(yàn)前確保礦漿混合均勻，保證入浮礦漿濃度在23.15%±0.5%。試驗(yàn)流程如圖1所示，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

(1)

圖1 丁基黃藥用量對(duì)比試驗(yàn)流程圖Fig.1 Flowsheet of butyl xanthate dosage comparison test

表4 丁基黃藥用量試驗(yàn)結(jié)果Table 4 Test results of xanthate dosage /%

表4結(jié)果表明，隨著丁基黃藥用量的增加，精礦品位逐漸逐漸下降，丁基黃藥用量為20 g/t時(shí)泡沫產(chǎn)率最高，尾礦再選后品位由0.044%降低至0.030%，銅回收率為57.72%，用量超過(guò)30 g/t時(shí)，精礦品位升高，尾礦品位升高，泡沫產(chǎn)率明顯下降，銅回收率下降。故丁基黃藥用量設(shè)定為20 g/t。

2.2 尾礦再選礦漿pH值條件試驗(yàn)

根據(jù)尾礦再選丁基黃藥用量條件試驗(yàn)結(jié)果，丁基黃藥用量選取20 g/t，通過(guò)改變石灰用量調(diào)節(jié)礦漿pH值。表中A代表尾礦原樣品，A0～A5分別代表隨不同石灰用量而改變的礦漿pH值，其中A0只添加丁基黃藥，石灰添加量為0，可作為對(duì)照組。尾礦再選不同礦漿pH值對(duì)比試驗(yàn)流程如圖2所示。試驗(yàn)條件見(jiàn)表5，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。由表6作出不同pH值條件下的精礦品位、產(chǎn)率和回收率的關(guān)系圖，具體內(nèi)容見(jiàn)圖3、圖4。

圖2 尾礦再選不同礦漿pH值試驗(yàn)流程圖Fig.2 Flowsheet of different pulp pH values for tailings reconcentration

表5 試驗(yàn)條件表Table 5 Test conditions

表6 不同礦漿pH值浮選結(jié)果Table 6 Flotation results of different pulp pH value

圖3 尾礦再選精礦品位隨pH值變化曲線Fig.3 Variation curve of concentrate grade of tailings re concentration with pH value

圖4 尾礦再選精礦產(chǎn)率及回收率隨pH值變化曲線Fig.4 Variation curve of concentrate yield and recovery rate of tailings re concentration with pH value

由圖3可知，精礦品位隨pH值增加急劇下降，石灰用量為0時(shí)精礦品位最高。由圖4可知，隨著pH值的增加，尾礦再選的精礦產(chǎn)率呈先升高再降低的變化趨勢(shì)，在pH值為11時(shí)的精礦產(chǎn)率最高，但此時(shí)品位較低。如圖4所示，精礦回收率在pH值為10時(shí)取得最大值，并結(jié)合表6中A1尾礦再選實(shí)驗(yàn)結(jié)果，pH值為10時(shí)，取得精礦品位0.159%，精礦產(chǎn)率10.77%，精礦回收率49.01%的最佳浮選效果，此時(shí)尾礦品位為0.020%，再選尾礦品位對(duì)比未再選前原樣品位下降了0.024個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 精礦的銅硫化物粒度解離情況分析

對(duì)尾礦再選銅精礦進(jìn)行篩析，篩析粒級(jí)為0.045 mm。對(duì)各粒級(jí)解離度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定結(jié)果如表7所示，+0.045 mm粒級(jí)中基本為貧連生體(X<50%)，富連生體(50≤X<100)和解離單體(X=100)含量較少；-0.045 mm粒級(jí)中，大部分為解離單體，其次為貧連生體，富連生體含量不多。尾礦中有用礦物的嵌布粒度較細(xì)，-0.045 mm粒級(jí)中銅硫化物通過(guò)再磨進(jìn)一步解離的可能性不大。增加尾礦再選工藝，只能進(jìn)一步降低-0.074 mm粒級(jí)品位，粗顆粒回收率較低是制約尾礦指標(biāo)降低的主要原因。

表7 尾礦再選精礦中銅硫化物粒度及解離連生情況Table 7 Particle size and dissociation of copper sulfide in tailings reconcentration concentrate /%

2.4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，增加礦漿pH值可提高浮選尾礦再選回收率，在現(xiàn)場(chǎng)中掃二與掃三中間箱添加石灰，提高掃三礦漿pH值，從而提高掃三回收率，驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。pH值由8.2升高至8.8，精礦產(chǎn)率提高0.95個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高3.02個(gè)百分點(diǎn)，最終尾礦品位降低0.002個(gè)百分點(diǎn)，說(shuō)明尾礦再選過(guò)程中，添加石灰能夠有效提高金屬回收率。

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)表明，隨pH值增加，掃選泡沫層加厚，泡沫黏度增加，所以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用中石灰的添加量不可過(guò)高，否則容易造成泡沫罐溢流，影響流程穩(wěn)定性。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)尾礦再選pH值調(diào)整至原礦入浮礦漿pH值較為合適。

表8 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用情況Table 8 Field application condation

3 結(jié)論

1)通過(guò)改變不同的石灰用量改變礦漿pH值，A1試驗(yàn)條件下取得最優(yōu)的浮選效果，此時(shí)pH值為10，對(duì)比A0試驗(yàn)結(jié)果，A1精礦品位0.159%，下降了0.023個(gè)百分點(diǎn)。A1精礦產(chǎn)率10.77%，上升了7.17個(gè)百分點(diǎn)。A1精礦回收率為49.01%，上升了30.26個(gè)百分點(diǎn)。

2)對(duì)尾礦再選精礦進(jìn)行解離度分析表明+0.045 mm粒級(jí)基本為貧連生體，-0.045 mm粒級(jí)中大部分為解離單體。說(shuō)明尾礦中有用礦物嵌布粒度較細(xì)，-0.045 mm粒級(jí)中銅硫化物通過(guò)再磨進(jìn)一步解離的可能性不大，即掃選泡沫中礦的磨礦解離效果不佳，通過(guò)對(duì)掃選泡沫磨礦解離提高品位的方法不適用。

3)在實(shí)際生產(chǎn)中，入浮礦漿pH值隨流程的向后延伸而下降，在適當(dāng)位置增加石灰提高掃選pH值，有助于提高掃選的回收率，當(dāng)掃選pH值上調(diào)至與入浮礦漿pH值基本一致時(shí)，掃選精礦產(chǎn)率提高0.95個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高3.02個(gè)百分點(diǎn)，最終尾礦品位降低0.002個(gè)百分點(diǎn)。