南美洲某斑岩型铜矿弱碱性矿浆中浮选铜的试验研究.pdf

:106:doi:10.3969/j.issn.1671-9492.2023.05.014南美洲某斑岩型铜矿弱碱性矿浆中浮选铜的试验研究李利潘1.2,邓久帅1,2（1.中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京10 0 0 8 3；2.中国矿业大学（北京）内蒙古研究院，内蒙古鄂尔多斯0 17 0 0 0）有色金属（选矿部分）2023年第5期摘要：南美洲某铜矿为伴生金银的斑岩型铜矿，矿石中铜矿物主要为黄铜矿，少量为蓝辉铜矿，偶见铜蓝及铜矿、孔雀石；其他金属矿物主要为黄铁矿，另有微量金红石、毒砂、磁铁矿、磁黄铁矿等；非金属矿物主要为石英、绢云母，其次为正长石、钠长石、绿泥石、方解石、白云石、黑云母等。EC药剂在弱碱性矿浆中对铜矿物具有选择性强且对伴生金银矿物也有较好浮选效果的特点。以相同的粗磨抛尾、粗精矿再磨浮选的原则流程，通过采用选择性捕收剂EC并以丁基黄药为粗选辅助捕收剂的新药剂条件，在弱碱性浆中EC药剂粗选加丁基黄药粗扫选的流程方案，小型闭路试验获得铜精矿铜品位2 6.2 1%及回收率8 7.49%，指标较理想，其总尾矿水pH值 9，达到属地淡水体排放标准要求。关键词：铜矿；捕收剂；尾水pH值中图分类号：TD952；T D 92 3+.13Experimental Study on Copper Flotation in Weak Alkaline Pulp of a Porphyry(1.School of Chemistry and Environmental Engineering,China University of Mining&2.Inner Mongolia Research Institute,China University of Mining and Technology(Beijing),Abstract:A copper deposit in South America was a porphyry copper deposit associated with gold andsilver.The copper minerals in the ore were mainly chalcopyrite,a small amount of digenite,andoccasionally covellite,tetrahedrite and malachite.Other metallic minerals were mainly pyrite,and tracerutile,arsenopyrite,magnetite,pyrrhotite,and so on,The nonmetallic minerals were mainly quartz andsericite,followed by orthoclase,albite,chlorite,calcite,dolomite and biotite.EC reagent had strongselectivity to copper minerals and good flotation effect to associated gold and silver minerals in weak alkalinepulp.Based on the same principle flowsheet of rough grinding for discarding tailings and rough concentrateregrinding for flotation,a flowsheet scheme of EC reagent roughing plus butyl xanthate rough scavengingin weakly alkaline pulp was proposed by using a new reagent condition of selective collector EC and butylxanthate as roughing auxiliary collector.Small-scale closed-circuit tests obtained copper concentrate withcopper grade of 26.21%and recovery of 87.49%,the index was ideal,the total tailings water pH value9,which meet the requirements of territorial fresh water discharge standards.Key words:copper mine;collector;tailing water pH value文献标志码：ACopper Deposit in South AmericaLI Litaol-2,DENGJiushuail.?Technology(Beijing),Beijing 100083;Ordos 017000,Inner Mongolia,China)文章编号：16 7 1-9492（2 0 2 3)0 5-0 10 6-0 7南美洲某铜矿为伴生金银的低品位斑岩型铜硫矿床。选矿工艺流程采用SABC流程，粗磨浮选抛尾、粗精矿再磨精选产出铜精矿，伴生金银富集到铜精矿中加以回收。实际生产情况是铜的生产选别指标整体上较好，但其尾水碱度较高，总尾矿pH值为11.011.5左右，致使尾矿库水pH值较高，不能满足收稿日期：2 0 2 3-0 1-14基金项目：国家重点研发计划重点专项（2 0 2 2 YFC2904603）；中国矿业大学（北京）中央高校优秀青年团队项目（2 0 2 3YQTD03）作者简介：李利滔（1993-），男，北京人，硕士研究生，主要从事新能源金属资源矿物加工的研究。2023年第5期当地水体排放标准（当地水体排放标准pH=69)。该矿石类型为伴生少量金银的斑岩型铜矿石，对于伴生金银的斑岩型铜矿，降低石灰用量，低碱度（低石灰用量）浮选，能达到总尾水pH值排放要求，且提高铜的选矿指标，伴生金属指标将同步获得改善1-2 ，与此同时，必须兼顾伴生金银矿物浮游特性，辅之使用适宜的选择性捕收剂组合3。对于该矿的选矿工艺4-5，在降低石灰用量等方面，前期开展了大量的流程调试，取得了很好的试验效果，应用于生产中也取得较好指标。为了降低尾水碱度，进一步提高和优化该矿铜指标以及伴生金Table 1 Results of main chemical composition analysis of ore组分Cu含量0.63组分C含量0.070注：1)单位为g/t。1.2矿石中铜化学物相分析对粒度为一0.0 7 4mm占10 0%的样品进行铜的化学物相分析，分析结果见表2。由表2 可知，铜铜相别含量占有率1.3矿石中矿物组成及相对含量矿石中铜矿物主要为黄铜矿，少量为蓝辉铜矿，偶见铜蓝及铜矿、孔雀石；其他金属矿物主要为黄铁矿，另有微量金红石、毒砂、闪锌矿、磁铁矿、方铅Table 3 Composition and relative content of minerals in the ore矿物名称黄铜矿辉铜矿孔雀石黄铁矿毒砂石英绢云母正长石2试验药剂及其性能本试验采用的EC药剂是根据矿石性质，将几种酯类物质和极性或非极性有机助剂进行复配而成，药剂主要成分的分子官能团含有N和S原子，其中N原子比例高，N原子含有孤对电子，易于形成反馈李利滔等：南美洲某斑岩型铜矿弱碱性矿浆中浮选铜的试验研究1.1矿石主要化学成分分析对代表性矿石样品进行了主要化学成分分析，分析结果见表1。由表1可知，矿石中主要金属铜含量为0.6 3%，伴生组分金、银含量分别为0.08、3.7 9g/t，金、银含量虽然较低，但具有综合回收价值。表1矿石主要化学成分分析结果STFe3.354.14Al2O3SiO213.5565.63表2 铜的化学物相分析结果Table 2Results of copper chemical phase analysis of ore自由氧化铜0.0182.85:107银的选矿指标，本试验着重研究选择性捕收剂EC及与之匹配的碱度（石灰用量），从而使尾水碱度达标，提升选矿效果。1矿石性质K20Na203.650.81AsP2Os0.060.16矿物具有一定程度的氧化，次生硫化矿含量较高，原生硫化铜占有率为7 1.8 3%。/%次生硫化铜原生硫化铜0.160.45425.3271.83矿、赤铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿等。非金属矿物主要为石英、绢云母，其次为正长石、钠长石、绿泥石、高岭石和中长石，另有微量磷灰石、方解石、白云石、黑云母、重晶石、锆石等。矿石中矿物组成及相对含量见表3。表3矿石中矿物组成及相对含量/%含量矿物名称1.31钠长石0.21绿泥石0.03高岭石5.23中长石0.13磷灰石46.78白云石23.84方解石8.17其他J健，而铜矿物的铜原子最外层具有能量匹配的2 s空轨道，因而药剂分子和铜矿物中铜原子易发生共价键性质的化学作用，选择性或者靶向性强。此外，从晶体结构化学的角度，黄铜矿等铜矿物颗粒表面暴露的铜原子数量较多，扩大了选择性药剂与铜原子的作用机会。主要利用药剂对铜矿物的这两大/%CaoMgo0.521.40Aul)Agl0.083.79合计0.632100.0含量5.465.051.211.040.390.300.260.59:108作用特点产生的选择性捕收性，进行铜的浮选回收。2.1利用对铜矿物的高选择性提高精矿指标针对江西某矽卡岩铜矿石含铜0.59%，同时含硫达到10.6 5%，铜氧化率15.2 5%，是高硫、高氧化率、泥化程度严重的复杂难选铜矿，应用优先浮选流程使浮游性差、上浮速度慢的铜矿物得到充分上浮，选用铜高效捕收剂EC提高对铜矿物的捕收能力和选择性，通过对铜捕收剂、矿浆pH值、药剂用量、搅拌充气能力等工艺条件进行优化，闭路试验获得较高的选矿技术指标：铜精矿铜品位2 4.6 5%、铜回收率7 7.6 7%，硫精矿硫品位48.30%、硫回收率82.69%6。针对南方某矿首采矿体矿石含铜0.6 0%、含硫高达19.94%，含铜矿物以黄铜矿为主采用铜优先浮选的原则流程，通过采用高效捕收剂EC和丁基黄药组合，并添加与之匹配的调整剂，小型闭路试验获得铜品位和回收率分别为2 0.7 9%和8 1.8 5%的铜精矿，与生产指标相比，铜品位和回收率提高了3.2 7和1.2 9 个百分点。在日处理量8 0 0 0 t/d的选厂，进行了连续7 d的工业试验，在原矿品位基本一致且不影响铜回收率的情况下，获得铜精矿铜品位为20.07%，提高了2.31个百分点，取得了显著效果门。2.2采用弱碱性矿浆条件进行伴生金银的回收云南某矿一期开采的矿石属斑岩型硫化铜矿，矿石中铜、钼、金的含量分别为0.6 8%、0.0 0 6%和0.16g/t，这些金属品位较低，但都具有回收价值。采用粗磨抛尾、粗精矿再磨浮选的工艺流程，以EC-2为捕收剂并在弱碱性矿浆条件下进行浮选闭路试验，获得了铜品位2 4.6 2%、钼品位0.15%、金品位4.08g/t，铜回收率93.2 4%、钼回收率6 0.8 2%、金回收率6 7.8 6%的铜精矿，浮选指标较好。与药剂条件相比，铜精矿铜品位略低0.45个百分点，但铜精矿中铜、钼、金回收率分别提高2.44、5.46、6.37 个百分点8。3试验结果与讨论3.1pH条件试验3.1.1丁基黄药作捕收剂时pH值试验考察丁基黄药作捕收剂时pH值（石灰用量）对粗选选别指标的影响，试验流程见图1，试验结果见图2。由图2 可见，用丁基黄药作捕收剂时，在较低pH条件下，铜回收率较低，随着pH值升高，铜回收有色金属（选矿部分）率呈现上升趋势。因此，用丁基黄药作捕收剂时，pH值较高有利于铜的浮选，pH值大于11,即石灰用量为16 0 0 g/t较好。结果说明用丁基黄药作捕收剂时需要较高的pH值即较高的石灰用量。原矿药剂用量单位：g/t搅拌、浮选时间单位：min下同磨矿O-0.074mm占57.5%2*石灰（变量）2丁基黄药(或EC）30(或2 0)BK20130铜粗选I5铜精矿图1粗选石灰用量试验流程Fig.1Flowsheet of roughing lime dosage tests10010995上8790F%/率回8580个75F7050图2 丁基黄药作捕收剂时粗选石灰用量试验结果Fig.2Results of roughing lime dosage testsusing butyl xanthate as collector3.1.2EC作捕收剂时pH试验EC作捕收剂时粗选pH值（石灰用量）试验流程同图1，试验结果见图3。由图3可见，用EC作捕收剂时，在整个pH范围内铜回收率均较高。因此，确定合适的石灰用量为0 40 0 g/t,此时矿浆pH值小于8。试验结果说明，用EC作捕收剂，当pH=711(对应的石灰用量为0 16 0 0 g/t)时，均能获得较好且基本一致的指标,EP适用的碱度范围宽，尤其当pH值小于8 时具有优良的浮选性能。2023年第5期2丁基黄药(EC)10BK201 10铜粗选5800400石灰用量/gt)尾矿一铜品位铜回收率1101200160065322023年第5期1009590%/率动回85807570%图3EC作捕收剂时粗选石灰用量试验结果Fig.3Results of roughing lime dosage testsusing EC as collector3.2推捕收剂添加试验考虑到选择性药剂EC单独使用时，部分铜硫连生体很可能由于对铜的选择性捕收而受到影响，考虑将EC和丁基黄药的组合作为捕收剂，进行粗选捕收剂添加试验，在该试验中，粗选以EC药剂为主捕收剂，而以丁基黄药为辅助捕收剂，设计了试验方案1和试验方案2,试验在矿浆接近中性pH(约7.5)条件下进行，试验流程见图4。方案1中粗选开始添加辅助捕收剂丁基黄药，具体药剂条件为粗选I:EC28g/t,BK20130g/t；粗选I:EC 12 g/t+丁基黄药5g/t,BK20110g/t;粗选II:EC 4g/t+丁基黄药10 g/t,BK20110g/t。方案2 中粗选才开始添加辅助捕收剂丁基黄药，具体药剂条件为粗选I:EC28g/t,BK20130g/t；EC和丁基黄药添加地点方案1方案23.3全全流程试验根据条件试验结果，采用生产上实际能达到的磨矿细度，进行了EC和丁基黄药辅助配合作为捕收剂的全流程闭路试验，试验流程见图5，试验结果见李利等：南美洲某斑岩型铜矿弱碱性矿浆中浮选铜的试验研究试验方案2:EC12铜粗选3522*蓝验方案：BC4千辈薄藜19BK201 10试验方案2:EC4于基黄药15铜品位铜粗选+铜回收率10400800石灰用量/gtl)产品名称铜粗精矿中矿尾矿原矿铜粗精矿中矿尾矿原矿109:10原矿987%/智聘5412001600表4捕收剂添加试验结果Table 4Results of collector addition tests品位产率Cu15.124.183.280.5781.600.048100.00.6913.384.573.240.6883.380.046100.00.67表5。闭路试验分为两个方案进行，方案1:EC和丁基黄药配合粗选；方案2：EC粗选十丁基黄药配合粗扫选（虚线部分）。磨矿Q-0.074mm占6 5%2*石灰 40 0 (pH=7.5)2*EC28BK20130铜粗选152*斌验方案2:BC 12丁基黄药5BK201.10BK201 105铜粗精矿中矿图4捕收剂添加试验流程Fig.4Flowsheet of collector addition tests粗选：EC 12 g/t+丁基黄药0,BK20110g/t;粗选II:EC 4g/t+丁基黄药15g/t,BK20110g/t。试验结果见表4，从表4可知，方案2 铜粗精矿铜品位4.18%、铜回收率91.6 1%，方案1铜粗精矿铜品位4.57%、铜回收率91.0 1%，方案1的铜精矿铜品位高0.39 个百分点、铜回收率低0.6 0 个百分点；对比两个方案损失率时，方案2 尾矿铜品位0.0 46%、铜损失率5.7 1%，方案1尾矿铜品位0.048%、铜损失率5.6 8%，两个方案的尾矿铜损失情况几乎一致。因此，在矿浆pH约7.5的条件下，方案2 的粗选获得了与方案1相比略高的铜粗精矿铜品位，和几乎一致的铜回收率，但重要的是脱除了约10 个百分点的硫回收率，为铜的精选创造了有利条件。/%回收率SCu24.7291.611.552.710.185.683.94100.021.1091.012.873.280.415.713.26100.0尾矿S94.981.293.73100.086.652.8510.49100.0110有色金属（选矿部分）原矿磨矿-0.0 7 4mm占58.5%2*石灰40 0 pH=7.52*EC28BK20130铜粗选I52023年第5期2*EC12丁基黄药5BK20110铜粗选I52*EC4丁基黄药10BK20110铜粗选5尾矿2再磨（0.043mm占7 5%2*石灰30 0 pH=11.52*EC2精52*石灰50pH=12精42*石灰2 0pH=12精I3铜精矿试验方案产品名称铜精矿尾矿1方案1尾矿2总尾(1+2)原矿铜精矿尾矿1方案2尾矿2总尾矿（1+2)原矿从表5试验结果可见，方案2 采用EC粗选十丁基黄药配合粗扫选的试验指标较好。方案2 的尾矿1硫回收率6 9.32%，较方案1的尾矿1的硫回收率2*石灰10 0pH=11.52*EC0.5精扫52*EC0.5精扫5尾矿1图5闭路试验流程Fig.5Flowsheet of closed-circuit tests表5闭路试验结果Table 5Results of closed-circuit tests产率Cu2.3324.7519.890.2677.780.04897.670.091100.00.662.3026.2113.480.3284.220.05197.700.088100.00.6974.16%，低4.8 4个百分点，有利铜精选，方案2 铜的浮选指标为铜精矿铜品位2 6.2 1%、铜回收率87.49%，较方案1高1.46、0.8 9个百分点。/%品位回收率SCu28.7186.6013.237.780.325.622.9513.403.55100.024.2287.4915.676.270.456.242.5512.513.05100.0S18.8274.167.0281.18100.018.2569.3212.4381.75100.02023年第5期3.4伴生金银回收为了考察药剂EC对伴生金银的浮选效果，在该铜矿选厂实地开展了伴生金银的回收效果试验。采取球磨给矿，在选矿厂自身试验室，用选厂自身水，以EC和丁基黄药组合作为捕收剂，在一段磨矿细度一0.0 7 4mm占6 0%，粗选pH值8.5左右，粗选添加丁基黄药5g/t的条件下，粗选作业铜回收率达到92%94%，粗精矿铜品位为4%5%，含硫20%左右；在二段磨矿细度一0.0 43mm占7 5%，精选作业pH值11.0 11.5的条件下，铜精矿铜品位达到2 6%左右、金含量4 5g/t、含银约50 g/t、含硫32%左右，铜、金、银回收率分别为8 9%、6 5%、55%左右。与高碱度条件下使用丁基黄药相比，铜精矿中的金银品位略有提高，而铜精矿中的金银回收率分别提高约8 个百分点和5个百分点。对伴生金银回收的浮选条件有待于进一步优化。3.5试验方案选择方案1是在中性矿浆中使用选择性药剂EC和丁基黄药配合，进行粗选抛尾、粗精矿再磨精选（pH值约11.5)的流程，该方案闭路试验获得铜精矿铜品位2 4.7 5%、回收率8 6.6 0%。方案2 是在中性矿浆中选择性药剂EC进行粗选，然后采用药剂EC加上丁基黄药进行粗扫选后抛尾、粗精矿再磨精选（pH值约11)的流程，该方案闭路试验获得铜精矿铜品位26.21%、回收率8 7.49%。对指标进行对比，方案2的铜精矿品位和回收率均较好，方案1的粗精矿（铜精矿十尾矿2）产率为2 2.2 2%，比方案2 的粗精矿产率15.7 8%高6.44个百分点，且从试验现象来看，方案1的粗精矿含泥量较大，影响了铜粗精矿对铜的精选效果。对方案2 的总尾矿水进行检测，总尾矿水pH值 8.5，尾矿水碱度符合要求，所以，选择方案2 的流程作为推荐流程方案即在中性矿浆采用选择性药剂EC粗选十丁基黄药粗扫选抛尾、粗精矿再磨精选（pH值约11)流程。由于原矿的氧化率为9.10%、且次生硫化铜占2 5.37%，在磨矿细度一0.0 7 4mm占58.5%的条件下进行闭路试验，该指标较为理想。4结论1)矿石铜品位0.6 7%、氧化率为9.10%、原生硫化铜占6 5.53%、次生硫化铜占2 5.37%。药剂EC是根据该南美洲某斑岩型铜矿的矿石性质，将几种酯类物质及极性或非极性有机助剂复配而成。李利滔等：南美洲某斑岩型铜矿弱碱性矿浆中浮选铜的试验研究参考文献1李崇德.低碱度浮选分离黄铜矿和黄铁矿及新捕收剂PAC应用的研究D.北京：北京矿冶研究总院，2 0 0 0.LI Chongde.Separation of chalcopyrite and pyrite bylow alkalinity flotation and reagents used by newcollector PACD.Beijing:Beijing General ResearchInstitute of Mining and Metallurgy,2000.2朱玉霜，朱建光.浮选药剂的化学原理M.长沙：中南工业大学出版社，198 7.ZHU Yushuang,ZHU Jianguang.Chemical principle offlotation reagents M J.C h a n g s h a:C e n t r a l So u t hUniversityof TechnologyPress,1987.3孙传尧.当代世界的矿物加工技术与装备第十届选矿年评M.北京：科学出版社，2 0 0 6.SUN Chuanyao.The 1oth annual review of mineralprocessingtechnologyandequipmentinthecontemporary worldM.Beijing:Science Press,2006.4栾和林，姚文.新型捕收剂PAC铜锌分选性能初探JI.有色金属（选矿部分），1997（5）：2 8-32LUAN Helin,YAO Wen.Preliminary study onseparation performance of new collector PAC for 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