銅多金屬?gòu)?fù)雜硫化礦選礦工藝探討

銅多金屬?gòu)?fù)雜硫化礦選礦工藝探討

四川匯利鋅礦是中國(guó)西南部一個(gè)大型的銀銅礦床。該礦床的主要有用礦物為閃鋅礦、方鉛礦,并伴生銀(金)等。隨著開(kāi)采深度不斷加深,礦石性質(zhì)發(fā)生了較大變化,主要體現(xiàn)在銅品位升高,形成銅鉛鋅多金屬?gòu)?fù)雜硫化礦。而會(huì)理鋅礦原有的選礦工藝是鉛鋅依次浮選[1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1],不能形成獨(dú)立的銅精礦。為此,江西理工大學(xué)與四川會(huì)理鋅礦合作,對(duì)會(huì)理含銅鉛鋅硫化礦礦樣進(jìn)行了系統(tǒng)的工藝礦物學(xué)研究和選礦新工藝研究,目的是在保持和提高現(xiàn)有鉛、鋅選礦指標(biāo)的前提下,同時(shí)獲得銅精礦產(chǎn)品,從而實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的高效開(kāi)發(fā)利用。1黃銅礦的特征試樣由四川會(huì)理鋅礦提供,其化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。對(duì)試樣中銅、鉛和鋅的物相進(jìn)行了分析,結(jié)果表明,銅、鉛、鋅的氧化率分別為16.98%、14.63%和10.35%。其中銅的物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。試樣中礦物的相對(duì)含量如表3所示?？梢?jiàn):閃鋅礦、黃銅礦和方鉛礦約占礦物總量的36%,其中黃銅礦含量還高于方鉛礦含量;其它金屬礦物如磁鐵礦、菱鋅礦等含量較少;脈石礦物主要為綠泥石、云母、方解石、白云石、石英等。礦石的構(gòu)造以塊狀構(gòu)造、斑雜狀構(gòu)造、浸染狀構(gòu)造與脈狀構(gòu)造為主,結(jié)構(gòu)以自然晶結(jié)構(gòu)、它形晶結(jié)構(gòu)、固溶體分離結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、骸晶結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、格子狀結(jié)構(gòu)、嵌晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)與交錯(cuò)結(jié)構(gòu)為主。礦石中的黃銅礦與閃鋅礦、方鉛礦連生關(guān)系較復(fù)雜,主要以它形粒狀集合體組成團(tuán)塊狀或脈狀穿切交叉閃鋅礦、黃鐵礦;有的與方鉛礦、銀黝銅礦組成微脈穿切閃鋅礦,一些黃銅礦沿閃鋅礦裂紋和解理充填,成格子狀分布于閃鋅礦中。黃銅礦還與閃鋅礦構(gòu)成固溶體分離結(jié)構(gòu),黃銅礦以出溶物形式分布于閃鋅礦中,呈乳滴狀、網(wǎng)狀定向排列。在黃銅礦中也可見(jiàn)到微細(xì)星狀、十字形、棒形的閃鋅礦出溶物分布。黃銅礦多包裹毒砂和金銀礦,毒砂呈串珠狀、短束脈狀在黃銅礦中分布。黃銅礦還呈不規(guī)則狀充填于方解石等脈石礦物中,有時(shí)還包裹脈石礦物。自然銀、金銀礦與毒砂連生分布于黃銅礦中,有的沿黃銅礦裂隙充填呈微脈狀。另有個(gè)別金銀礦,粒徑為0.005mm左右,與硫銻銅銀礦連生包裹于黃銅礦中。自然銀、金銀礦多數(shù)以幾個(gè)顆粒聚在一起與毒砂伴生包裹于黃銅礦中。自然銀、金銀礦粒度為0.01～0.05mm,最大可達(dá)0.1mm。銀黝銅礦/銀砷黝銅礦呈它形粒狀分布于閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦中,有的與方鉛礦組成微脈交叉閃鋅礦并被方鉛礦包裹。銀黝銅礦交代黃鐵礦,使黃鐵礦呈港灣狀、骸晶狀及交代穿孔狀。銀黝銅礦與脈石呈不規(guī)則毗鄰連生,分布于方解石中。銀黝銅礦還以顯微文象狀分布于閃鋅礦中。銀黝銅礦/銀砷黝銅礦還包裹毒砂微粒,也有的呈脈狀交叉黃銅礦。銀黝銅礦分布極不均勻,顆粒大小不等,局部有富集現(xiàn)象。硫銻銅銀礦與金銀礦、自然銀連生包于黃銅礦中。毒砂呈自然晶菱形、粒狀晶體。粒徑0.01～0.15mm,以0.01～0.05mm為主,呈聚?；蛭⒚}狀、串珠狀包于黃銅礦中。車輪礦多與毒砂連生,以包裹毒砂為主。還呈不規(guī)則狀與黃銅礦連生,顆粒大小不等。閃鋅礦與方鉛礦、黃銅礦三者連生關(guān)系復(fù)雜,呈犬牙交錯(cuò)狀,且多與黃銅礦呈相互包裹,或呈固溶體分離結(jié)構(gòu)互相包裹;閃鋅礦還呈微細(xì)不規(guī)則狀被方鉛礦、黃銅礦包裹。閃鋅礦與銀黝銅礦連生比較復(fù)雜,銀黝銅礦呈顯微文象狀分布于閃鋅礦中,還呈微細(xì)網(wǎng)狀交叉閃鋅礦。有的閃鋅礦呈細(xì)粒狀與粉砂巖的泥質(zhì)膠結(jié)物一起膠結(jié)石英碎屑。另見(jiàn)綠泥石、絹云母、方解石微脈穿切閃鋅礦。閃鋅礦呈各種不同的顏色,有淺褐黑色、淡黃色、淺黃褐色、灰黑色、淺黃綠色、棕褐色等,透明至半透明,解理發(fā)育。閃鋅礦電磁性強(qiáng)度差異較大,從中等電磁性到弱電磁性直至無(wú)電磁性。這些特征是閃鋅礦中混入含量不同的微量元素所造成的。黃鐵礦分布不均勻,局部聚集,受應(yīng)力作用多發(fā)生碎裂,被閃鋅礦、黃銅礦、銀黝銅礦、方鉛礦等充填呈網(wǎng)狀,或被上述礦物包裹溶蝕交代呈殘留。連生關(guān)系復(fù)雜。方鉛礦與閃鋅礦、黃銅礦、銀黝銅礦呈復(fù)雜連生。有的方鉛礦中包裹銀黝銅礦微粒,有的則包裹溶蝕交代閃鋅礦。還有的方鉛礦呈網(wǎng)狀沿黃鐵礦裂紋充填。銅蘭主要分布于黃銅礦邊緣,交代黃銅礦,呈不規(guī)則狀或鑲邊狀。對(duì)破碎到-2mm的礦樣測(cè)定銅礦物的粒度分布,結(jié)果如表4所示。從表4可見(jiàn),銅礦物主要分布在0.04～0.64mm粒級(jí)之間,其中-0.16+0.08、-0.32+0.16、-0.64+0.32mm3個(gè)粒級(jí)含量較高。在顯微鏡下對(duì)破碎到-2mm的礦樣測(cè)定了主要金屬礦物的單體解離度,結(jié)果表明:黃銅礦的單體解離比較高,全樣達(dá)72.29%。閃鋅礦的單體解離度也較高,全樣達(dá)74.12%,而且粗粒級(jí)的單體解離度在67%以上。方鉛礦全樣單體解離度較低,為41.47%,但-0.076mm粒級(jí)解離率較高,說(shuō)明方鉛礦嵌布特征較復(fù)雜,而且方鉛礦連生體中1/4連生體所占比例較大,這對(duì)鉛的回收不利。2銅、鉛、鋅礦浮選分離技術(shù)目前對(duì)于銅、鉛、鋅多金屬硫化礦的選礦,可以采用銅、鉛、鋅優(yōu)先浮選和銅、鉛混浮—銅、鉛分離—再浮鋅2種工藝流程。從國(guó)內(nèi)此類礦石的選礦情況看,多采用前者,但該工藝在銅鉛分離時(shí)須采用K2CrO7等強(qiáng)氧化劑抑制鉛礦物,對(duì)環(huán)境不友好,同時(shí)銅鉛分離效果也較差,所得銅精礦鉛、鋅含量高,影響鉛、鋅的回收率,另外在銅鉛分離過(guò)程中方鉛礦表面被K2CrO7強(qiáng)烈氧化,基本失去可浮性而無(wú)法采用浮選法進(jìn)行精選,致使鉛精礦品位難以進(jìn)一步提高。傳統(tǒng)的銅、鉛、鋅優(yōu)先浮選工藝多采用黃原酸鹽作銅礦物的捕收劑,難以將銅礦物與鉛鋅礦物有效分離,影響鉛、鋅主金屬的回收率,同時(shí)銅精礦質(zhì)量也不高,這使得此類資源的整體綜合利用率不高。從目前硫化礦選礦的技術(shù)動(dòng)向看,電位調(diào)控浮選將是最有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù);而從多金屬的浮選分離實(shí)踐看,流程越簡(jiǎn)單其可控性也越強(qiáng)。因此,本研究嘗試將電位調(diào)控浮選技術(shù)與優(yōu)先浮選流程相結(jié)合,形成會(huì)理銅鉛鋅多金屬硫化礦電位調(diào)控優(yōu)先浮選新工藝。3試驗(yàn)用水及試樣磨礦采用XMQ240×90型錐形球磨機(jī)與XMB200×240型三輥四筒磨礦機(jī),浮選采用XFD系列單槽和XFG系列掛槽浮選機(jī)。試驗(yàn)用水為自來(lái)水。試驗(yàn)藥劑除捕收劑、起泡劑為工業(yè)級(jí)外,其它均為分析純。單元試樣重1000g。礦漿pH值和礦漿電位用哈納pH211A型酸度離子計(jì)測(cè)定,所配電極為HI1131B玻璃復(fù)合電極。4試驗(yàn)結(jié)果與討論4.1銅粗選條件試驗(yàn)4.1.1捕收劑種類的確定取會(huì)理鋅礦選礦廠生產(chǎn)磨礦細(xì)度,采用石灰作礦漿電位調(diào)整劑,使礦漿電位為-75～-125mV,并采用ZnSO4+YN作鋅礦物的抑制劑,按圖1流程和條件進(jìn)行選銅捕收劑種類試驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可見(jiàn):硫氨酯、PAC、Z-200對(duì)銅礦物的捕收能力較差;丁黃藥、乙硫氮、苯胺黑藥、丁黃藥+丁銨黑藥、乙硫氮+苯胺黑藥不僅對(duì)銅礦物,對(duì)鉛礦物也有很強(qiáng)的捕收能力,適宜作銅鉛混浮的捕收劑;BK-901和LP-01對(duì)銅礦物有較強(qiáng)的捕收能力,同時(shí)對(duì)鉛礦物的捕收能力很弱,因此可作為優(yōu)先浮銅的捕收劑,而兩者相比,又以LP-01效果更好,因此選擇用LP-01選銅。4.1.2lp-0用量試驗(yàn)按圖1流程、磨礦細(xì)度及ZnSO4+YN用量進(jìn)行了粗選LP-01用量試驗(yàn)。為充分發(fā)揮LP-01的效果,起泡劑改用與LP-01配套的LQ-01,并固定其用量為7g/t。此外,由于在前面的試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)不用石灰效果可能更好,因此在進(jìn)行LP-01用量試驗(yàn)時(shí)取消了石灰。試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。由表6可見(jiàn),隨LP-01用量增大,銅粗精礦銅回收率有所提高,而雜質(zhì)鉛、鋅的含量增加不明顯,說(shuō)明LP-01對(duì)銅礦物有很好的選擇性捕收能力。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,LP-01的用量取21g/t已足夠。4.1.3磨礦細(xì)度對(duì)na2c3及znso4+yn的條件試驗(yàn)固定LP-01用量為21g/t、LQ-01用量為7g/t,嘗試以Na2CO3為電位調(diào)整劑,在-74μm占83%磨礦細(xì)度下,按圖1流程對(duì)Na2CO3及ZnSO4+YN進(jìn)行了條件試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。從表7可見(jiàn),ZnSO4+YN的用量對(duì)浮銅影響較大,而Na2CO3的用量對(duì)浮銅影響不顯著,可不添加。綜合比較,確定ZnSO4+YN用量為1000+1000g/t,此時(shí)礦漿電位為-20～-30mV,pH值為7.50～7.90。4.2粗選條件試驗(yàn)以乙硫氮為鉛礦物捕收劑、ZnSO4+YN(1∶1)為鋅礦物抑制劑、2#油為起泡劑、石灰為礦漿電位調(diào)整劑,按圖2流程,采用三因素二水平析因法進(jìn)行鉛粗選條件試驗(yàn),各因素各水平取值見(jiàn)表8,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。根據(jù)表9試驗(yàn)結(jié)果,鉛粗選石灰、ZnSO4+YN和乙硫氮用量分別定為6000、2000、20g/t,對(duì)應(yīng)的礦漿電位為-270～-300mV,礦漿pH值為11～12。4.3石灰對(duì)鋅的用量影響以CuSO4為活化劑、丁黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑,按圖3流程首先對(duì)鋅粗選是否要補(bǔ)加石灰進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明,添加石灰與否對(duì)選鋅影響不大。這可能是因?yàn)檫x鉛時(shí)加入的石灰量較大,在礦漿體系中形成了緩沖液所致,為此決定鋅粗選不再添加石灰。在此基礎(chǔ)上,按圖3流程對(duì)CuSO4和丁黃藥進(jìn)行了二因素三水平析因試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,確定鋅粗選CuSO4用量為600g/t,丁黃藥用量為130g/t。4.4銅鉛鋅礦的分離、包裝、分離在條件試驗(yàn)與開(kāi)路流程試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了如圖4的閉路流程試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。由表10可見(jiàn),采用電位調(diào)控優(yōu)先浮選新工藝處理會(huì)理銅鉛鋅多金屬硫化礦石,在原礦含銅0.94%、鉛0.92%、鋅10.30%的情況下,可獲得含銅21.74%、銅回收率62.31%的銅精礦,含鉛61.23%、鉛回收率55.07%的鉛精礦和含鋅56.43%、鋅回收率90.02%的鋅精礦,銀在銅、鉛、鋅精礦中的回收率分別為49.77%、4.16%、31.22%。5選優(yōu)選擇性捕收劑(1)會(huì)理鋅礦隨著開(kāi)采的延深,礦石中銅含量加大,而原浮選流程只能產(chǎn)出鉛精礦和鋅精礦,已不能適應(yīng)礦石性質(zhì)的變化,因此必須研究新的選別工藝,以實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的高效利用。(2)LP-01優(yōu)先浮銅的優(yōu)良選擇性捕收劑。(3)以LP-01為銅礦物的捕收