高含磁黄铁矿铜硫矿石选矿试验研究

《高含磁黄铁矿铜硫矿石选矿试验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

高含磁黄铁矿铜硫矿石选矿试验研究收稿日期：2018-04-15基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题（2015BAB14B03）资助作者简介：谭欣（1968-），男，湖南长沙市人，博士研究生，教授级高工，中国有色金属学会会员，主要从事复杂难处理矿石分离技术，Email：tan_x@bgrimm.com。谭欣1,2，王中明2，肖巧斌2，刘方2（1.北京科技大学土木与资源工程学院，北京100083；2.矿物加工科学与技术国家重点实验室北京矿冶科技集团有限公司，北京市大兴区北兴路(东段)22号，北京102628）摘要：某高硫铜矿石磁黄铁矿和绿泥石等易泥化脉石矿物含量较高，且磁黄铁矿的可浮性和磁性差异较大，对铜硫分离浮选干扰很大。根据矿石性质，采用铜优先浮选—磁选回收磁黄铁矿—硫浮选工艺进行了选矿试验研究，即首先在较低碱度下采用铜选择性捕收剂组合(BK-306+TL-1)优先选铜；然后采用磁选回收磁性磁黄铁矿，再以高效硫活化剂BK546和组合捕收剂(丁基黄药+AT608)强化浮选回收硫矿物，实现了矿石中铜、硫的有效回收。闭路试验获得含铜24.81%、铜回收率86.31%的铜精矿，含硫37.83%、含铁58.21%、磁硫品位(Fe+S)96.04%、硫回收率40.60%的磁黄铁硫精矿，以及含硫46.05%、硫回收率47.90%的硫精矿，硫总回收率为88.50%。关键词：高硫铜矿石；磁黄铁矿；浮选；磁选MineralProcessingStudyonaHigh-pyrrhotiteCopper&SulfurOreTANXin1,2，WANGZhongming2，XIAOQiaobin2，LIUFang2（1.CivilandResourceEngineeringSchool,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China;2.StateKeyLaboratoryofMineralProcessing,BGRIMMTechnologyGroup,No.22,BeixingRd.East,Dist.Daxing,Beijing102628,China）Abstract:Ithasagreatinterferenceonseparationflotationofcopperandsulfurmineralsinahigh-sulfurcopperoreduetohighercontentofpyrrhotiteandeasily-slimedchlorite,etc.gangueminerals,andlargedifferencesoffloatabilityandmagnetismofpyrrhotite.Accordingtothecharacteristicsoftheoreproperty,themineralprocessingtestswereconductedbyadoptingthetechnologicalprocessofpreferentialflotationofcopper—magneticseparationofpyrrhotite—flotationofsulfur,namely,firstlypreferentialflotationofCuwithselectivecombinationcollector(BK-306+TL-1)underconditionofweakalkalipulpwasadopted,andthenmagneticseparationofpyrrhotite,finallyflotationofsulfurbyBK546asactivatorandcombinationcollector(butylxanthate+AT608)wasusedtofurtherrecoversulfurminerals,anditrealizedtheeffectiverecoveryofcopperandsulfurmineralsfromtheore.Theresultsofclosed-circuittestwereobtainedthecopperconcentratewithgrading24.81%Cuandarecoveryrateof86.31%,thepyrrhotiteconcentratewithgrading37.83%S,58.21%Fe,96.04%(Fe+S)10 andSrecoveryof40.60%,thesulfurconcentratewithgrading46.05%Sandarecoveryrateof47.90%,andthetotalSrecoveryofwas88.50%.Keywords:High-sulfurcopperore，Pyrrhotite，Flotation，Magneticseparation铜[1]是重要的有色金属，是现代农业、工业、国防和科学技术重要的金属原料。我国铜资源并不丰富，且以硫化铜矿为主，在已探明的储量中，硫化矿占87%。据国土资源部发布的《2016年中国国土资源公报》显示，截至2015年中国铜矿查明资源储量为9910.3万吨金属，但贫矿多、富矿少、品位低。随着国民经济的发展，对铜金属的需求量逐年增加。目前，中国已发展成为全球最大的铜消费国、铜加工制造业基地和铜基础产品输出国，但原料自给率不足30%。因此必须开发更加高效的选矿药剂和选矿工艺来开发和提高有限铜资源的综合利用率。硫化铜矿石主要采用浮选工艺处理[2-4]，由于不同产地的铜硫矿在矿物共生组合、矿石品位、嵌布特征和贵金属含量等方面存在差异，因此铜硫矿的选矿工艺也不尽相同，常见的有优先浮选、混合浮选、等可浮、部分优先—混合浮选等流程[5-6]。近年来选矿工作者针对不同产地矿石的特性，开发了一些新的选矿工艺，如快速浮选、铜分步优先浮选、浮—磁联合流程和选冶联合流程等新工艺受到广泛重视和推广应用[7-9]。本文针对某铜硫矿为试样进行铜硫选矿分离试验研究，该试样中除主要含有黄铜矿、磁黄铁矿和黄铁矿外，还伴生有微量的铜蓝、白钨矿、黑钨矿以及少量的闪锌矿、方铅矿、辉铋矿等硫化矿物。矿石中磁黄铁矿不仅含量高，而且其磁性和可浮性差异较大，此外，矿石中绿泥石等易泥化脉石矿物含量较高，这些均对铜硫分离浮选干扰很大。本文主要综合回收铜、硫（对于伴生钨的回收另文介绍），为矿山开发利用该类资源提供科学依据，并对影响该高含磁黄铁矿铜硫矿石选别的一些重要参数进行了研究。1矿石性质1.1原矿多元素分析该矿样为广东某铜硫矿的高含磁黄铁矿铜硫矿石。矿石中可回收的有价元素主要为铜、硫，其次还有少量伴生钨。矿石中铜矿物主要为黄铜矿，其次为微量铜蓝等；硫矿物主要为磁黄铁矿，其次为黄铁矿。钨矿物绝大部分为白钨矿，微量黑钨矿。脉石矿物主要是石英、正长石、白云母、透闪石、方解石、绿泥石，其次为榍石、钙铝榴石、钙铁榴石以及微量辉石等。原矿主要元素化学分析见表1。表1矿石主要元素化学分析结果Table1Chemicalanalysisresultsofrun-of-mineore/%成分CuSWO3PbZnFeAu*Ag*SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2O含量0.5119.270.100.0180.2426.450.047.3129.406.806.414.412.430.089注:Au*、Ag*单位:g.t-11.2原矿的铜硫物相分析铜、硫的化学物相分析结果分别见表2。该矿石中的铜主要以原生硫化铜的形式存在，其次为次生硫化铜，二者合计占99.41%；矿石中硫主要以非磁性硫化物的形式存在，分布率为62.11%，其次以磁性硫铁矿的形式存在，分布率为37.52%。表2铜、硫的化学物相分析结果Table2Analysisresultsofcopper，sulfurphase/%相别原生硫化铜次生硫化铜自由氧化铜总铜相别磁性硫化物非磁性硫化物其它矿物包裹总硫铜含量0.4450.060.0030.508硫含量7.23011.9680.0719.268占有率87.6011.810.59100.00占有率37.5262.110.36100.001.3主要矿物产出特征黄铜矿是矿石中重要的铜矿物和主要的回收对象，其主要呈不规则状嵌布在脉石矿物中，其中10 少量呈微细粒嵌布或包裹在脉石矿物中。其次，黄铜矿与磁黄铁矿等硫化铁矿物的嵌布关系密切，多表现为黄铜矿与磁黄铁矿以不规则边界共生嵌布在脉石矿物中，部分黄铜矿被包裹在磁黄铁矿中。少量黄铜矿与黄铁矿共生嵌布，边界不规则，偶见微粒黄铜矿被包裹在黄铁矿中。另外，偶见微粒黄铜矿在闪锌矿中呈不规则状嵌布或呈乳滴状分布。微粒黄铜矿被包裹在磁黄铁矿、黄铁矿、闪锌矿以及脉石矿物中难以完全单体解离，对铜的回收率会造成一定的影响。磁黄铁矿是矿石中重要的含硫矿物和回收硫的主要对象之一，大部分呈不规则状嵌布于脉石矿物中。其次磁黄铁矿与黄铜矿共生嵌布在脉石矿物中，边界不规则，有时磁黄铁矿包裹黄铜矿。少量磁黄铁矿与黄铁矿共生嵌布在脉石矿物中。黄铁矿也是矿石中重要的含硫矿物和回收硫的主要对象之一，绝大部分呈它形-半自形粒状嵌布在脉石矿物中，其中部分黄铁矿中包裹脉石矿物。其次黄铁矿与磁黄铁矿呈共边接触关系。少量黄铁矿与黄铜矿呈简单共边和包裹等接触关系产出。矿石中白钨矿主要以半自形-它形粒状嵌布在脉石矿物中，其中部分白钨矿中包裹细粒脉石矿物颗粒，少量白钨矿与磁黄铁矿等硫化物嵌布在一起。白钨矿嵌布粒度主要分布在0.020～0.300mm之间。2研究方法及试验设备2.1试验方案试样为高含磁黄铁矿的铜硫矿石，就铜、铁硫化矿物而言，可供选择的浮选分离方案主要有：（1）铜、硫依次优先浮选[3]；（2）铜硫混选—铜硫分离[6]；（3）铜浮选—铜粗精矿再磨后磁选脱硫铁—硫浮选[8]；（4）铜硫混选—混合精矿浸出的选冶联合流程[9]。根据本研究试样的性质，对于这种磁黄铁矿含量较高且其磁性和可浮性差异较大的高硫铜矿石的选别，试验采用铜优先浮选—磁选回收磁黄铁矿—硫浮选的分离工艺，原则工艺流程见图1。图1选矿工艺原则流程Fig.1Principleflowsheetofmineralprocessing2.2试验方法与设备试验采用XMQ-240x10 90锥形球磨机进行磨矿，采用XFD系列单槽浮选机和XFG系列挂槽浮选机进行浮选，容积分别为1.5L和0.75L。试验用水为北京自来水，试验所用浮选药剂石灰、TL-1、BK-306、BK-201、BK546、丁基黄药、AT608、水玻璃均为工业纯，其中TL-1、BK-306、BK-201、BK546和AT608为北京矿冶科技集团有限公司研发，TL-1和BK-306在低碱条件下对铜具有较强的选择性捕收作用，BK546为硫化铁矿物的活化剂，AT608与黄药类配合使用对硫铁矿具有较强的捕收作用。丁基黄药和水玻璃配成1%的溶液加入，油类药品BK-306、BK-201、AT608和固体调整剂石灰和BK546、捕收剂TL-1直接加入。3试验结果及分析3.1铜优先浮选试验对该矿石进行了铜优先浮选条件试验，以确定铜粗选的磨矿细度、石灰用量、捕收剂种类及用量以及铜精选的石灰用量、再磨精选试验。3.1.1铜粗选磨矿细度试验磨矿细度是影响铜、硫矿物浮选分离效果的一个重要因素。在石灰用量为2500g/t，Z-200用量为90g/t，BK-201用量为12g/t的条件下，进行铜粗选磨矿细度试验，试验结果见图2。图2磨矿细度对铜浮选指标影响Fig.2EffectofgrindnessonCuflotationindex从图2可知，随着磨矿细度的增加，铜粗精矿中铜品位变化不大；在磨矿细度（-74µm）65%~80%的范围内，铜回收率缓慢增加，当磨矿细度大于80%时，铜回收率呈下降趋势。综合考虑，选取磨矿细度为-74µm含量占65%。3.1.1捕收剂种类试验在铜优先浮选过程中，使用高效的铜捕收剂能大大提高铜硫分离效果。在石灰用量为2500g/t，磨矿细度为65%-74µm，BK-201用量为12g/t的条件下，进行铜粗选捕收剂种类试验，试验结果如图3所示。从图3可知，TL-135g/t+BK-30660g/t组合捕收剂对铜具有较强的选择性捕收作用。图3捕收剂种类对铜浮选指标影响Fig.3EffectofkindofcollectorsonCuflotationindex（1-铜品位；2-硫品位；3-铜回收率；4-硫回收率。下同）10 3.1.3粗选石灰用量试验该矿含硫达19.27%，属于高硫铜矿。在铜浮选时，必须对硫化铁矿物进行有效的抑制才能达到较好的铜硫分离效果。石灰是硫化铜矿浮选时常用的调整剂，对矿石中伴生的磁黄铁矿、黄铁矿和白铁矿等硫化铁矿物具有较强的抑制作用。石灰用量试验结果见图4。图4铜粗选石灰对铜浮选指标影响Fig.4EffectoflimeinrougheronCuflotationindex从图4可知，当石灰用量小于2000g/t时，随着石灰用量的增加，铜粗精矿中铜品位和回收率逐渐增加；当石灰用量增加到2500g/t时，铜粗精矿的铜品位继续缓慢增加，而铜回收率则呈现一个“平台”；当石灰用量2500~4000g/t的范围时，铜回收率缓慢降低；当石灰用量大于4000g/t时，铜回收率显著降低。另外，在试验过程中发现，当石灰用量低于1000g/t（此时矿浆的pH值低于9）时，部分硫矿物上浮，铜粗精矿产率较大，而铜回收率不高。综合考虑，铜粗选适宜的石灰用量为2500g/t，此时矿浆pH值为10.9。3.1.4粗选水玻璃用量试验由于矿石中含有5.49%的绿泥石及其他易泥化的脉石矿物，因此，考察了水玻璃对铜粗选指标的影响，试验结果见图5。从图5可知，水玻璃对铜浮选指标没有改善作用。因此，铜粗选以不加水玻璃为宜。图5水玻璃对铜浮选指标影响Fig.5EffectofwaterglassinrougheronCuflotationindex3.1.5粗选硫化钠用量试验考察了硫化钠对铜浮选指标的影响，试验结果见图6。从图6可知，硫化钠对铜浮选指标没有明显改善作用。因此，铜粗选以不加硫化钠为宜。10 图6硫化钠对铜浮选指标影响Fig.6EffectofsodiumsulfideinrougheronCuflotationindex3.1.6铜精选石灰用量试验为获得含铜18.5%以上的铜精矿，进行了铜精选石灰用量试验，试验结果见图7。从图7可知，随着铜精选石灰用量的增加，铜精矿的铜品位逐渐增加，而铜作业回收率则逐渐降低。综合考虑，铜精选(I+II)适宜的石灰用量为400+200g/t，此时铜粗精矿经过两次精选后可获得含铜19.22%、铜作业回收率为87.11%的铜精矿。图7石灰对铜精选指标影响Fig.7EffectoflimeincleaneronCuflotationindex3.1.7铜粗矿再磨精选试验考察了铜粗精矿再磨对铜精选指标的影响，试验结果如图8所示。从图8可知，随着再磨细度的提高，铜精矿的铜品位逐渐增加，而铜作业回收率则逐渐降低。综合考虑，铜粗精矿以不再磨精选为宜。图8粗精矿再磨对铜精选指标影响Fig.8EffectofregrindingincleaneronCuflotationindex3.2磁选试验以铜浮选(粗选+扫选)尾矿作为磁选给矿，进行磁滚筒（逆流式）磁场强度试验，试验流程如图10 9，试验结果见表3。从表3可知，磁黄铁硫精矿中硫对原矿的回收率占31.88%，与理论回收率37.52%接近。因此，磁滚筒的磁场强度以3000奥斯特为宜。图9磁选试验流程Fig.9Flowsheetofmagneticseparation表3磁场强度试验结果Table3Resultsofmagneticseparation/%磁场强度，奥斯特产品名称作业产率，%品位，%S回收率，%SFe对作业对原矿1600磁黄铁硫精矿7.0137.1656.7715.6910.84磁选尾矿92.9915.0584.31给矿100.0016.60100.003000磁黄铁硫精矿19.7237.2158.0343.3631.88磁选尾矿80.2811.9456.64给矿100.0016.92100.003.3硫浮选试验以磁选(场强3000奥斯特)尾矿作为硫浮选给矿（下同），进行了硫浮选条件试验，以确定硫粗选的活化剂种类及用量、捕收剂种类及用量。3.3.1活化剂种类试验在丁基黄药用量为100g/t，BK-201用量为12g/t的条件下，考察了不同种类活化剂对硫浮选指标的影响，试验流程见图10，试验结果见图11。由图11中结果可知，硫浮选活化剂以BK546为宜。图10硫浮选试验流程图11活化剂种类对硫浮选指标影响Fig.10FlowsheetofsulfurflotationFig.11EffectofkindofactivatorsonSflotationindex3.3.2活化剂BK546用量试验在丁基黄药用量为100g/t，BK-201用量为12g/t的条件下，考察了活化剂BK546用量对硫浮选指标的影响，试验流程见图10，试验结果见图12。由图12中结果可知，随着活化剂BK546用量的增加，硫浮选作业回收率逐渐增加；当BK546用量增加到3000g/t时，硫作业回收率增加的幅度很小。因此，活化剂BK546用量以3000g/t左右为宜。10 图12活化剂用量对硫浮选指标影响Fig.12EffectofdosageofactivatorindexonSflotation3.3.3捕收剂试验在活化剂BK546用量为3000g/t，BK-201用量为12g/t的条件下，考察了捕收剂对硫浮选指标的影响，试验流程见图10，试验结果见图13。由图13中结果可知，随着捕收剂丁基黄药用量的增加，硫浮选作业回收率逐渐缓慢增加；当丁基黄药与AT608组合使用时，在相同药剂用量下能显著提高硫作业回收率。因此，后续试验以丁基黄药100g/t+AT608100g/t作硫浮选捕收剂。图13捕收剂种类对硫浮选指标影响Fig.13EffectofkindofcollectorsonSflotationindex3.4闭路试验研究在优化工艺条件试验的基础上，进行了铜优先浮选—磁选回收磁黄铁矿—硫浮选工艺的闭路试验研究，试验流程见图14，试验结果见表5。从表5可知，闭路试验获得了含铜24.81%、铜回收率86.31%的铜精矿，含硫37.83%、含铁58.21%、磁硫品位(Fe+S)96.04%、硫回收率40.60%的磁黄铁硫精矿，以及含硫46.05%、硫回收率47.90%的硫精矿，硫总回收率为88.50%。表5闭路试验结果Table5Resultsofclosed-circuittest/%产品名称产率品位回收率CuSCuS铜精矿1.7724.8134.8586.313.18磁黄铁硫精矿20.790.04837.831.9640.60硫精矿20.150.1046.053.9647.90硫尾矿57.290.0692.817.778.32原矿100.000.5119.37100.00100.004结论（1）该矿石是高含磁黄铁矿的高硫硫化铜矿石。要回收的有价元素主要为铜、硫，其次还10 有少量伴生钨。矿石中铜矿物主要为黄铜矿，其次为微量铜蓝等；硫矿物主要为磁黄铁矿，其次为黄铁矿。钨矿物绝大部分为白钨矿，其次为微量黑钨矿。此外，矿石中还有少量的赤铁矿、闪锌矿以及微量的方铅矿、辉铋矿等其它金属矿物。脉石矿物主要是石英、正长石、白云母、透闪石、方解石、绿泥石，其次为榍石、钙铝榴石、钙铁榴石以及微量辉石等。（2）采用铜优先浮选—磁选回收磁黄铁矿—硫浮选工艺，即首先在较低碱度下采用铜选择性捕收剂组合(BK-306+TL-1)优先选铜；然后根据磁黄铁矿的磁性和可浮性差异，采用磁选回收磁性磁黄铁矿，再以高效硫活化剂BK546和组合捕收剂(丁基黄药+AT608)浮选回收硫矿物，实现了矿石中铜、硫的有效回收。闭路试验获得含铜24.81%、铜回收率86.31%的铜精矿，含硫37.83%、含铁58.21%、磁硫品位(Fe+S)96.04%、硫回收率40.60%的磁黄铁硫精矿，以及含硫46.05%、硫回收率47.90%的硫精矿，硫总回收率为88.50%。图14闭路试验流程Fig.14Flowsheetoftheclosed-circuittest参考文献[1]翁存建，马鹏飞，王鹏程，等．我国铜硫矿选矿技术研究进展[J]10 ．有色金属科学与工程，2014，5(5)：117-122.[2]吴彩斌，刘瑜，周意超，等．低金高硫铜矿石回收金选矿试验研究[J]．黄金科学技术，2014，22(5)：74-78.[3]谭欣，王中明，刘书杰，等．提高某高硫铜矿石伴生金银指标的试验研究[J]．有色金属(选矿部分)，2018(2)：35-42.[4]谭欣，刘亚辉，李军．新型浮选剂TF-3浮选铜钴矿石的试验研究[J]．有色金属(选矿部分)，1999，(6)：22-25.[5]邹来昌，李伟英，邱廷省．福建某铜矿石选铜试验[J]．金属矿山，2013(3)：90-92.[6]温于龙，林海，董颖博，等．西宁某低品位铜矿选矿试验研究[J]．有色金属(选矿部分)，2013(1)：12-16.[7]朱穗玲，吴熙群，李成必．快速浮选新工艺的研究与应用[J]．有色金属(选矿部分)，2003(6)：1-5.[8]喻连香，汤玉和，刘聪，等．一种含复杂磁黄铁矿铜硫铁矿石磁浮联合分选的方法[J]．中国：CN102151607A[P].2011-08-17.[9]Sosa—BlancoCA，Lara—ValenzuelaC．Leachingofbulkflotationconcentrateasanalternativetotreatacomplexsulfideore[J]．MineralProcessing，2007:63-71.10