西藏某氧化铜矿工艺矿物学特征及浮选技术研究_崔波.pdf

书书书 年第期有色金属（选矿部分）：收稿日期：作者简介：崔波（），女，辽宁鞍山人，硕士研究生，主要从事浮选技术与工艺研究。通信作者：姜效军（），男，山东济南人，教授，博士生导师，主要从事浮选药剂及浮选工艺研究。西藏某氧化铜矿工艺矿物学特征及浮选技术研究崔波，姜效军，张琦，李颖，刘鸿（辽宁科技大学 矿业工程学院，辽宁 鞍山 ）摘要：为探索西藏某氧化铜矿的难选原因，提高铜矿资源回收率，利用矿物 自 动 分 析 系 统（）分 析 了 矿物组成、元素含量，以及分布、矿物连生定量关系和包 裹 程 度。矿 石 中 铜 含 量 为 ，其 中 氧 化 铜 矿 为 孔 雀 石 和硅孔雀石，占比为 ，硫化铜矿为斑铜矿、辉铜矿和黄铜矿。矿石难选的主要原因：）含有明显的孔 雀 石 和 硅孔雀石；）辉铜矿与硅孔雀石连生明显，孔雀石与石英 包 裹 夹 杂 严 重。利 用 组 合 捕 收 剂 二 甲 基 二 硫 代 次 磷 酸 铵、表面活性剂和羟肟酸的协同作用，粗精矿中铜的回收率从 提高到 。对 难 选 氧 化 铜 矿 的 分 选 研 究、实际生产具有参考价值。关键词：矿物自动分析系统；氧化铜矿；难选结构原因分析；工艺矿物学；协同作用中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，）：，：；随着铜矿资源的开采与利用，难处理铜矿资源不断增加，而这类难选的矿石通常含有赤铜矿、孔雀石、硅孔雀石等氧化性铜矿物，品位远高于硫化铜矿。西藏地区铜矿资源储量丰富，伴生金属较多，具有矿石性质复杂、氧化率高和包裹严重等问题，现有的分选工艺技术和药剂不能有效的对其进行分选，铜回收率较低，导致大量的铜矿资源进入尾矿中，造成铜矿资源的流失，对于复杂难选铜矿资源的开发和处理变得愈加迫切。目前，国内外大多选厂采用硫化浮选的方法对氧化性铜矿物进行回收，氧化铜比硫化铜的天然可浮性差，所以氧化铜的硫化浮选效果将影响整个铜有色金属（选矿部分）年第期矿资源的回收效果。对于结合氧化铜，硫化效果较差，采用浮选的方式较难回收。有研究人员曾通过矿物解离分析仪（）、扫描电镜（）、能谱仪（）、电子探针（）等进行矿石的工艺矿物学研究。矿物自动分析系统（）相比于 分 析 区 域 进 行 细 化，在 点 分 析 的 基 础上，采用了全新的图形处理技术和矿物边界区分法，增强了图像识别的准确性。姜永良等 利用 研究了铁矿物与脉石的连生包裹关系，确定难选的原因是菱铁矿、绿泥石的含量偏高，菱铁矿的嵌布粒度细，菱铁矿与赤铁矿包夹杂严重，不易单体解离。白旭等 通过化学分析、射线衍射分析、等检测赞比亚难浸氧化铜矿的矿石性质发现，铜矿物主要分布在云母矿物中，还有少量分布在孔雀石、硅孔雀石、赤铜矿以及硫化矿中，属于高氧化率、高结合率的难浸氧化铜矿。近年来，国内外对于氧化铜矿硫化浮选的捕收剂组合使用的类型包括黄药与黑药组合，黄药与螯合剂组合、异型捕收剂组合和多种捕收剂组合等 。有研究人员深入研究了黄药与黑药组合使用的作用机理，发现黄药与黑药组合使用时发生共吸附并形成稳定的矿化泡沫层，提高铜的回收率。路亮等 对孔雀石硫化浮选的捕收剂进行研究，采用 捕收剂和丁基黄药、辛基羟肟酸、羟基喹啉等传统的捕收剂进行对比试验，发现 在较少用量下产生与辛基羟肟酸等同的浮选效果，组合药剂仅与单一捕收剂进行比较。本文以西藏地区难处理氧化铜矿为研究对象，利用矿物自动分析系统分析矿石的组成成分、元素含量及分布、粒度分布、连生体定量关系以及包裹程度等工艺矿物学特征，研究其难选的结构原因；结合结构状态对药剂组合进行优化改进，达到提高铜矿回收 率 的 目 的，铜 回 收 率 从 提 高 到 ，效果明显。试验部分 矿样制备矿样是来自西藏地区的氧化铜矿，全部试样用颚式破碎机中碎和对辊破碎机细碎至 全部通过，通过堆锥法将矿样混匀，装袋用于结构测试和浮选分离。浮选试验取 试样作为给矿，通过实验室球磨机磨至 过筛 左右，利用 型单槽浮选机进行一次粗选两次扫选试验，参照现场浮选药剂制度，石灰作为调整剂；硫氢化钠为硫化剂，配置成浓度为 的溶液，用量为 ；捕收剂总用量为 ；松醇油用量，浮选后测定各段矿物的质量和品位。矿样 测试德国蔡司 扫描电子显微镜和矿物自动分析系统（），型离子溅射蒸 碳 仪，金 相 抛 光 机。样 品 制 备 方 法如下：）取混 合均 匀 的矿样 ，使 用 和 的标准筛进行筛分，筛分后的个粒级混匀后分别取，用环氧树脂和三乙醇胺，按:比例充分混匀，在 条件下进行固化。）固化后，将三个粒级的样品纵向切割，轻重颗粒展示在同一平面，对样品切面进行二次固化，用 和 金相砂纸研磨抛光样品表面 。）测试前做喷金处理，将样品置于离子溅射仪中，在抛光面镀金膜，控制电流为 ，抽真空 ，后采用背散射探头进行电镜扫描，在 高速流、光阑参数下，将图像调至清晰打开能谱，测试样品。结果与讨论 工艺矿物学 矿物组成及含量 分析矿物颗粒图像见图，矿物组成及重量百分比结果见表。由表可知，矿石所含矿物共 种，矿石组成复杂，矿物种类较多。铜矿物包括种，氧化铜矿物为孔雀石和硅孔雀石，硫化铜矿为斑铜矿、黄铜矿，辉铜矿；脉石矿物包括硅酸盐矿物和碳酸盐矿物，主要为钙铁榴石、方解石、石英、铁钙蔷薇辉石，其次为沸石、硅钛锂钙石、透辉石、拉长石、铁辉石等，属于典型的难选氧化铜矿。含铁脉石矿物含量较高，矿浆中暴露在矿物表面的铁离子与结合，对硫化效果产生干扰。年第期崔波等：西藏某氧化铜矿工艺矿物学特征及浮选技术研究图 分析矿物颗粒图像 表矿物组成及含量 矿物名称含量矿物名称含量矿物名称含量斑铜矿 辉石 磷灰石 黄铜矿 钾长石 铁钠透闪石 硅孔雀石 菱铁矿 绿泥石 辉铜矿 高岭石 白钨矿 孔雀石 角闪石 斜绿泥石 钙铁榴石 伊拉克石 赤铁矿 方解石 针碲金银矿 铂钯矿 石英 铈烧绿石 钼钨钙矿 铁钙蔷薇辉石 方铅矿 龙胆石 沸石 三斜铁辉石 自然铁 硅钛锂钙石 钙铁橄榄石 钙蔷薇辉石 透辉石 萤石 拉闪石 拉长石 黑云母 菱镁矿 铁辉石 黄铁矿 钙铁辉石 伊利石 黑柱石 钙锆榴石 钙长石 白云石 纤磷钙铝石 黄硅铌钙石 闪锌矿 其他 叶蜡石 榍石 合计 原矿中铜的含量及分布利用 检测得到矿石元 素 含 量分 析结果、铜的物相分析结果及铜在各矿物中的分布，见表。有色金属（选矿部分）年第期表矿石元素含量分析结果 组分含量组分含量组分含量）注：）、单位为表铜的物相分析结果 铜相别原生硫化铜次生硫化铜自由氧化铜结合氧化铜总计含量 分布率 表铜在各矿物中的分布 矿物名称孔雀石辉铜矿硅孔雀石斑铜矿黄铜矿其他总计矿物含量 铜含量 分布率 结果表明，矿石中 品位为 ，主要分布在斑铜矿、辉铜矿、硅孔雀石中，其次是孔雀石、黄铜矿，其他矿物中不含铜。孔雀石和硅孔雀石是氧化铜矿，总分布率为 ，且 在硅孔雀石中分布率为 ，硅酸盐类矿物具有亲水性，难以硫化捕收，所以尾矿中硅孔雀石的含量严重影响浮选指标，在分选过程中，硅孔雀石在矿浆中的流向至为关键。的品位为 ，伴生金属金、银的含量为 、，具有一定的回收价值。铅、锌总含量未达到可选指标，不考虑其回收问题。矿石粒度分析利用 绘制原矿粒度分布、铜矿物粒度分布和尾矿粒度分布曲线，见图。图、表明，原矿中 筛下累计产率为 ，筛下累计含量为 。孔雀石 和 筛下累计产率分别为 和 ，辉铜矿 和 筛下累计产率分别为 和 ，硅孔雀石 和 筛图原矿粒度分布曲线 下累 计 产 率 分 别 为 和 ，斑 铜 矿 和 筛 下 累 计 产 率 分 别 为 和 ，黄铜矿 和 筛下累计产率分别为 和 。孔雀石、辉铜矿、斑铜矿和硅孔雀石的 筛下累计产率较大，呈细粒级分布。年第期崔波等：西藏某氧化铜矿工艺矿物学特征及浮选技术研究图铜矿物粒度分布曲线 图主要脉石矿物粒度分布曲线 图为主要脉石矿物的粒度分布曲线，钙铁榴石 和 筛下累计产率分别为 和 ，石英 和 筛下累计产率分别为 和 ，方解石 和 筛下累计产率分别为 和 ，铁钙蔷薇辉石 和 筛下累计产率分别为 和 。方解石和铁钙蔷薇辉石的粒度较细，钙铁榴石和石英的粒度较粗。矿物连生包裹定量关系和难选结构原因分析根据 测试结果，得出主要矿物连生体定量关 系 如 表所 示，铜 矿 物 包 裹 关 系 如 表所示。表主要矿物连生定量关系 矿物名称斑铜矿黄铜矿硅孔雀石辉铜矿孔雀石钙铁榴石方解石石英铁钙蔷薇辉石斑铜矿 黄铜矿 硅孔雀石 辉铜矿 孔雀石 钙铁榴石 方解石 石英 铁钙蔷薇辉石 表铜矿物包裹关系 包裹关系孔雀石辉铜矿硅孔雀石斑铜矿黄铜矿单体 两相包裹 三相及以上包裹 合计 表、结 果 表 明，斑 铜 矿 的 两 相 包 裹 为 ，主要与钙铁榴石和方解石连生，其次是石英；辉铜矿和硅孔雀石的单体百分比低于，单体 解 离 度 较 小，辉 铜 矿 的 两 相 包 裹 产 率 为 ，与硅孔雀石连生关系最为明显，连生系数为 ；孔 雀 石 单 体 解 离 较 好，以 两 相 包 裹 为主，与钙铁榴石和石英连生。结合粒度分析结果可以得出，孔雀石在较粗的粒度下，单体解离较好；硅孔雀石粒度粗但解离情况较差，与之连生的钙铁榴石和石英的粒度也较粗；粒度较细的斑铜矿与粒度较粗的钙铁榴石连生系数偏高；细粒度的辉铜矿单体解离情况并不好。图分别为孔雀石、辉铜矿和硅孔雀石连生关系图。有色金属（选矿部分）年第期图孔雀石连生关系 图辉铜矿连生关系 图硅孔雀石连生关系 从图中可以看出，孔雀石与硅孔雀石伴生，主要与脉石矿物方解石、钙铁榴石、钾长石和沸石呈毗邻型连生，微细粒与石英呈包裹型连生，包裹夹杂程度明显，被石英包裹的矿物颗粒不易形成矿化气泡，难以浮选，最终进入尾矿产品，造成铜矿物损失。从图中矿物颗粒的包裹状态可以发现，辉铜矿与斑铜矿和黄铜矿伴生，值得注意的是辉铜矿与钙铁榴石以及铁钙蔷薇辉石呈包裹型连生，然而这类连生体一般颗粒较粗，不易被矿化气泡拱抬至泡沫层，容易成为尾矿产品，影响回收率。图为硅孔雀石的嵌布图，伴生矿为斑铜矿、辉铜矿和孔雀石，与辉铜矿的连生关系最为明显，硅孔雀石和脉石矿物的连生关系极为复杂，包裹于钙铁榴石、石英和铁钙蔷薇辉石中，部分与沸石部分与高岭石、沸石、钙蔷薇辉石和菱铁矿呈毗邻型连生，极少部分半包裹于铁钙蔷薇辉石、石英中，且发现硅孔雀石呈细脉型连生于石英中，呈细脉型连生的组合体只有粉碎颗粒粒度明显小于脉宽时，该脉状矿物才可能从连生体中解离，其分选性质与高产率的矿物相近，但是硅孔雀石和石英都具有亲水性，性质相似，不易浮选。分选方法探究现场的分选工艺流程如图所示，原捕收剂组合为丁 基 黄 药、丁 铵 黑 药 和 硫 氨 酯，用 量 分 别 为 、和 ，松醇油用量为，扫阶段不添加药剂。其他条件不变，改为提高捕收剂对氧化铜矿的吸附作用，采用配位能力更强的二甲基二硫代次磷酸铵、羟肟酸为捕收剂，同时加入具有捕收作用和分散作用的阴离子表面活性剂，利用协同效应改善浮选效果，用量为 ，起泡剂用量为，开路试验对比结果见表。图分选工艺流程 表开路试验结果 试验产品名称产率铜品位铜回收率原药剂组合粗精矿 中矿 尾矿 原矿 新药剂组合粗精矿 中矿 尾矿 原矿 年第期崔波等：西藏某氧化铜矿工艺矿物学特征及浮选技术研究根据开路试验结果可知，使用丁基黄药、丁铵黑药、硫氨酯组合得到铜粗精矿品位为 、铜回收率为 ，当组合使用二甲基二硫代次磷酸铵、表面活性剂和羟肟酸作为捕收剂时，在总药剂用 量 增 加 基 础 上，粗 精 矿 中 铜 品 位 为 ，比原药剂的粗精矿中铜品位增加 个百分点，铜的回收率从 提高至 。结论）利用矿物自动分析系统（）分析矿石的矿物组成成分、元素含量及分布、矿石粒度分布、矿物连生关系和包裹关系等工艺矿物学参数，结果表明，铜主要赋存于斑铜矿和硅孔雀石中，其次为孔雀石、辉铜矿和黄铜矿，其中氧化铜矿物占 ，脉石矿物包含多种硅酸盐矿物和碳酸盐矿物。）矿石难选的主要原因是可浮性差的硅孔雀石含量高，铜分布率达到了 ，细粒级辉铜矿与硅孔雀石的连生现象明显，孔雀石与石英包裹夹杂现象严重也是难选的关键原因。）利用二甲基二硫代次磷酸铵、阴离子表面活性剂和羟肟酸的协同作用，对比丁基黄药、丁铵黑药、硫氨酯的原捕收剂组合，铜的回收率从 提高至 。参考文献任彦瑛中国铜矿资源的现状及潜力分析中国金属通报，（）：，（）：武薇，童雄氧化铜矿的浮选及研究进展矿冶，（）：，（）：成金华，刘凯雷，徐德义，等 战略性关键矿产资源可供性研 究 现 状 与 展 望 河 北 地 质 大 学 学 报，（）：，（）：，（）：孙忠梅，龙翼，阙朝阳，等氧化铜矿硫化强化浮选研究与应用分析有色金属（选矿部分），（）：，（），（）：张琳，方建军，赵敏捷，等 硅孔雀石活化浮选研究进展 矿产综合利用，（）：，（）：郜伟，方明山新疆某氧化铜矿的工艺矿物学特征有色金属（选矿部分），（）：，（），（）：，王艳，巴正晨，高歌，等西藏甲玛矽卡岩型铜钼矿石工艺矿物学研究黄金，（）：，（）：于宏东西藏玉龙铜矿氧化矿工艺矿物学研究 有色金属（选矿部分），（）：，（），（）：肖仪武，方明山，付强，等工艺矿物学研究的新技术与新理念矿产保护与利用，（）：，（）：姜永良，付泳贺，姜效军，等鞍钢弓长岭选厂反浮选原料相分 析 及 难 选 原 因 中 国 矿 业，（）：，（）：白旭，林伊琳，文书明，等非洲赞比亚难选混合铜矿工艺矿物学研究有色金属（选矿部分），（）：，（），（）：（下转第 页）有色金属（选矿部分）年第期硼矿床地质论评，（）：，（）：，：温汉捷，顾汉念，朱丽，等 离子交换法提取碳酸盐粘土型锂矿中锂的方法：，：朱丽，杨永琼，顾汉念，等 黏土型锂矿中锂的浸出试验有色金属（冶炼部分），（）：，（），（）：，（）：朱丽，顾汉念，杨永琼，等黏土型锂矿资源提锂工艺研究进展轻金属，（）：，（）：王洪君含钒碳质金矿氯化焙烧提取钒和金的基础及工艺研究 北京：北京科技大学，：，蔡海立，宁寻安，白晓燕，等 氯化焙烧回收铁尾矿中的 重 金 属 、环 境 工 程 学 报，（）：，（）：黄礼煌 化学选矿 版 北京：冶金工业出版社，：，颜群轩锂云母中有价金属的高效提取研究长沙：中南大学，：，（本文编辑刘水红）（上接第页），（）：朱一民 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