礦產(chǎn)資源是一種不可再生的資源。在過去的幾十年中，由于對礦石的工藝特性研究不夠，或者選礦技術(shù)水平所限，我國的礦產(chǎn)資源綜合利用率較低，資源流失較嚴重。一些礦山的尾礦中常含有大量可綜合回收利用的有價元素。隨著世界各國礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)利用，有色金屬礦產(chǎn)資源正面臨著日漸枯竭的問題，在礦產(chǎn)資源日益減少和環(huán)保呼聲日漸高漲的今天，選礦廠尾礦中有價礦產(chǎn)資源的綜合回收與利用技術(shù)研究倍受世界各國政府與礦山企業(yè)的重視[1-2]。本文針對某銅鉬選礦廠的
浮選尾礦進行研究，該選礦廠自1950年投產(chǎn)以來，尾礦庫已堆存有近6000萬噸尾礦。尾礦中含有黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦等硫化礦物和磁鐵礦。本研究的關鍵是綜合回收銅、鉬、硫、鐵礦物，為礦山開發(fā)提供科學依據(jù)。
1 銅鉬浮選尾礦工藝礦物學研究
1.1 主要化學成分分析
銅鉬浮選尾礦的化學成分分析結(jié)果見表1。分析結(jié)果表明，尾礦中有利用價值的元素有銅、鉬、硫和鐵，伴生金、銀含量低。
1.2 化學物相分析
銅鉬浮選尾礦中銅、鉬、硫、鐵化學物相分析結(jié)果分別見表2、表3、表4、表5。
表2結(jié)果表明，銅鉬浮選尾礦中銅氧化率很高。礦樣中銅的賦存狀態(tài)很復雜，礦樣中浮選可回收銅主要以硫化銅礦物形式產(chǎn)出，其次以自由氧化銅形式存在。與鐵、錳及硅的結(jié)合銅在目前的條件下很難浮選回收利用。
表3結(jié)果表明，礦樣中鉬主要以硫化鉬形式存在，理論上來說，該礦樣中大部分硫化鉬礦物可浮選回收。
表4結(jié)果表明，該礦樣中硫主要以硫化物形式存在，理論上來說，該礦樣中大部分硫礦物可浮選回收。
表5結(jié)果表明，該礦樣中鐵主要以硅酸鐵形式存在，磁鐵礦中的鐵僅占全鐵的9.07%。
表2 銅鉬浮選尾礦中銅的化學物相分析結(jié)果
表3 銅鉬浮選尾礦中鉬的化學物相分析結(jié)果
表4 銅鉬浮選尾礦中硫的化學物相分析結(jié)果
表5 銅鉬浮選尾礦中鐵的化學物相分析結(jié)果
1.3 礦物組成
銅鉬浮選尾礦中鉬礦物主要為輝鉬礦;銅礦物主要為黃銅礦和斑銅礦，其次為輝銅礦、藍輝銅礦和銅藍，另有少量的孔雀石和藍銅礦，微量的硫砷銅礦;鐵礦物主要為磁鐵礦和赤鐵礦，另有少量的褐鐵礦;其它金屬礦物主要為黃鐵礦和金紅石等。非金屬礦物主要為石英、斜長石和鉀長石、高嶺石，其次為金云母、鐵白云石、菱鐵礦和方解石，還可見少量綠泥石、磷灰石、鈣鋁榴石、角閃石、重晶石和炭質(zhì)等。
1.4 主要金屬礦物嵌布特征
黃銅礦：尾礦中主要的原生硫化銅礦物，其粒度分布范圍為0.010~0.104mm。常呈不規(guī)則狀或他形粒狀與脈石礦物呈貧連生體形式產(chǎn)出;部分黃銅礦呈微細粒浸染于脈石礦物中，這部分黃銅礦即便細磨也很難達到單體解離，不但影響銅的回收率，同時也影響銅精礦的品位;有時可見黃銅礦與磁鐵礦連生呈集合體形式嵌布在脈石礦物中，這部分黃銅礦粒度小于0.015mm;有時還可見黃銅礦被褐鐵礦交代，或呈交代殘余嵌布于褐鐵礦中，并與孔雀石緊密連生，在浮選過程中，這部分銅易損失在尾礦中;偶爾可見黃銅礦與硫砷銅礦、褐鐵礦緊密連生產(chǎn)出在脈石礦物中。
斑銅礦：尾礦中的次生硫化銅礦物之一，以微粒、細粒為主產(chǎn)出，其粒度分布范圍為0.010~0.038mm。與黃銅礦關系最為密切，常沿黃銅礦邊緣或裂隙處交代呈不規(guī)則狀集合體產(chǎn)出于脈石礦物中，部分斑銅礦在黃銅礦中呈葉片狀固溶體分離結(jié)構(gòu)產(chǎn)出;有時可見斑銅礦與輝銅礦、藍輝銅礦和銅藍等次生硫化銅礦物呈格子狀、葉片狀、細脈狀集合體形式緊密連生產(chǎn)出于脈石礦物中;偶爾可見不規(guī)則狀斑銅礦與脈石礦物連生產(chǎn)出。
輝銅礦、藍輝銅礦和銅藍：尾礦中主要的次生硫化銅礦物。主要以微粒、細粒產(chǎn)出，其粒度分布范圍一般為0.010~0.038mm。常連晶并與黃銅礦連生呈不規(guī)則狀集合體的形式產(chǎn)出在脈石礦物中;此外，輝銅礦、藍輝銅礦和銅藍與斑銅礦緊密連生在一起呈不規(guī)則狀產(chǎn)出在脈石礦物中;有時可見銅藍與藍輝銅礦緊密連生產(chǎn)出在脈石礦物中;偶爾可見銅藍呈不規(guī)則狀與脈石礦物緊密連生。
輝鉬礦：尾礦中主要的鉬礦物，主要呈微粒、細粒產(chǎn)出，其粒度分布范圍為0.005~0.038mm。主要與脈石礦物連生，常呈鱗片狀、葉片狀、針狀晶體與脈石礦物呈貧連生體形式產(chǎn)出，有時可見輝鉬礦呈束狀甚至呈類似變形巖石中的“膝折”產(chǎn)出在脈石礦物中;部分輝鉬礦呈纖維狀、毛發(fā)狀和不規(guī)則狀單體形式產(chǎn)出，這部分輝鉬礦單體的粒度較細，其粒度范圍一般為0.005~0.015mm。在-0.010mm粒級中輝鉬礦的占有率高達31.64%，這部分輝鉬礦即便細磨單體解離難度也很大，浮選時易損失在尾礦中，影響鉬的回收率。
黃鐵礦：尾礦中主要的硫礦物，其粒度分布范圍為0.010~0.074mm。主要呈半自形、他形粒狀或不規(guī)則狀產(chǎn)出在脈石礦物中，部分破碎的黃鐵礦裂隙中充填脈石礦物，少量黃鐵礦呈微細粒浸染狀產(chǎn)出在脈石礦物中，另有少量黃鐵礦以粒狀或不規(guī)則狀單體形式產(chǎn)出;此外，黃鐵礦與褐鐵礦的關系較為密切，褐鐵礦常沿黃鐵礦邊緣或裂隙交代形成環(huán)邊結(jié)構(gòu)或交代殘余結(jié)構(gòu)產(chǎn)出，兩者有時以集合體形式產(chǎn)出在脈石礦物中;偶爾可見黃鐵礦與黃銅礦連生產(chǎn)出在脈石礦物中。-0.010mm粒級中黃鐵礦的占有率高達11.41%，這部分黃鐵礦即便細磨也很難達到單體解離，最終影響其回收率。
磁鐵礦：尾礦中最重要的金屬氧礦物，也是主要的回收對象之一，其粒度范圍一般為0.010~0.074mm。主要呈不規(guī)則狀或半自形、他形晶粒狀單體形式產(chǎn)出;部分脈石礦物沿磁鐵礦晶粒間隙或裂隙充填，由于有的脈石礦物的脈寬較細，一般小于0.010mm，在磨礦過程中較難與磁鐵礦解離，故將影響磁選鐵精礦品位;有時可見微細粒磁鐵礦浸染于脈石礦物中，這部分磁鐵礦嵌布粒度細，且與脈石礦物結(jié)合緊密，不易在磨礦過程中與脈石礦物解離，將有部分損失于尾礦中;磁鐵礦與赤鐵礦集合體中有時可見細粒黃銅礦包裹體，偶爾可見磁鐵礦沿黃銅礦邊緣交代產(chǎn)出;偶爾還可見磁鐵礦與金紅石緊密連生。
2 選礦工藝試驗結(jié)果與討論
2.1 試驗方案的選擇
由工藝礦物學研究結(jié)果可知，該銅鉬浮選尾礦硫化物總量低，脈石礦物以石英、長石和高嶺石為主。其特點是：(1)可回收的銅、鉬、硫、鐵等有價元素含量較低;(2)銅氧化率較高，且硫化銅礦物以次生硫化銅為主，結(jié)合氧化銅含量較高;(3)輝鉬礦、硫化銅礦物、黃鐵礦的產(chǎn)出粒度較細，且大部分與脈石礦物呈貧連生體的形式產(chǎn)出;(4)含泥量較大(-10μm粒級占有率為14.54%)，易泥化的高嶺石和綠泥石含量較高。根據(jù)試驗用浮選尾礦的特點，研究中采用礦石預先脫泥，粗砂磨礦后銅鉬混合浮選然后分離，混合浮選尾礦浮選硫，硫浮選尾礦弱磁選回收磁鐵礦。
2.2 銅鉬浮選試驗研究
2.2.1 脫泥試驗
考慮到尾礦含泥量大，且易泥化的高嶺石和綠泥石含量較高，進行了尾礦預先脫泥試驗，脫泥礦漿濃度為22%，攪拌速度為520rpm，攪拌時間為6min，沉降高度為123mm。脫泥試驗結(jié)果見圖1。
圖1 尾礦脫泥試驗結(jié)果
Fig. 1 Test results of desliming in the ore
結(jié)果表明，采用尾礦預先脫泥銅鉬的損失較低。脫泥產(chǎn)率控制在8%以下，銅鉬的損失率可控制在10%以內(nèi)，此時脫泥粒度約為-16微米。
2.2.2 銅鉬混合浮選試驗
銅鉬混合浮選給礦為尾礦脫-16微米后的粗砂(以下簡稱粗砂)。銅鉬混合浮選的工藝條件見圖2，在此工藝條件下進行了各藥劑用量試驗。
圖2 銅鉬混合浮選試驗流程
Fig. 2 Bulk flotation flowsheet of Cu-Mo in the ore
(1)粗選石灰用量試驗。在磨礦細度75%-0.074mm，水玻璃用量500g/t，煤油用量100g/t，Z-200用量8g/t，2#油用量48g/t條件下，進行粗選石灰用量試驗，試驗條件見圖2，試驗結(jié)果見圖3。由圖3試驗結(jié)果可見，隨著石灰用量的增大，銅鉬硫回收率都是先呈上升趨勢，后又下降，石灰用量以500g/t左右為宜。
圖3 Cu-Mo粗選石灰用量試驗結(jié)果
Fig. 3 Test results of limestone dosage in Cu-Mo roughing
(2)粗選水玻璃用量試驗。在磨礦細度75%-0.074mm，石灰用量500g/t，煤油用量100g/t，Z-200用量8g/t，2#油用量48g/t條件下，進行粗選水玻璃用量試驗，試驗條件見圖2，試驗結(jié)果見圖4。由圖4試驗結(jié)果可見，隨著水玻璃用量的增大，銅鉬回收率變化不大，而硫回收率則逐漸降低，綜合考慮，水玻璃用量以1000g/t左右為宜。
圖4 Cu-Mo粗選水玻璃用量試驗結(jié)果
Fig. 4 Test results of sodium silicate dosage in Cu-Mo roughing
(3)粗選煤油用量試驗。在磨礦細度75%-0.074mm，石灰用量500g/t，水玻璃用量1000g/t，Z-200用量8g/t，2#油用量48g/t條件下，進行粗選煤油用量試驗，試驗條件見圖2，試驗結(jié)果見圖5。由圖5試驗結(jié)果可見，隨著煤油用量的增大，銅鉬回收率都是先呈上升趨勢，后又下降，而硫回收率變化不大，綜合考慮，煤油用量以32g/t左右為宜。
圖5 Cu-Mo粗選煤油用量試驗結(jié)果
Fig. 5 Test results of kerosene dosage in Cu-Mo roughing
(4) 粗選捕收劑種類試驗。在磨礦細度75%-0.074mm，石灰用量500g/t，水玻璃用量1000g/t， 2#油用量48g/t條件下，進行粗選捕收劑種類試驗，試驗條件見圖2，試驗結(jié)果見圖6。由圖6試驗結(jié)果可見，綜合考慮銅、鉬和硫的回收，銅鉬混合浮選捕收劑以煤油+柴油(1:3)+TF-3為宜，而BK901可作為后續(xù)硫浮選的捕收劑。
圖6 Cu-Mo粗選捕收劑種類試驗結(jié)果
Fig. 6 Test results of kind of collector in Cu-Mo roughing
(5)粗選起泡劑用量試驗。在磨礦細度75%-0.074mm，石灰用量500g/t，水玻璃用量1000g/t，煤油用量8g/t，柴油用量24g/t條件下，進行粗選起泡劑2#油用量試驗，試驗條件見圖2，試驗結(jié)果見圖7。由圖7試驗結(jié)果可見，隨著2#油用量的增大，銅鉬回收率都是先呈上升趨勢，后又變化不大，而硫回收率變化不大，綜合考慮，2#油用量以48g/t左右為宜。
圖7 Cu-Mo粗選起泡劑2#油用量試驗結(jié)果
Fig. 7 Test results of frother No. 2 oil dosage in Cu-Mo roughing
(6)粗選捕收劑TF-3用量試驗。在磨礦細度75%-0.074mm，石灰用量500g/t，水玻璃用量1000g/t，煤油用量8g/t，柴油用量24g/t，2#油用量48g/t條件下，進行粗選捕收劑TF-3用量試驗，試驗條件見圖2，試驗結(jié)果見圖8。由圖8試驗結(jié)果可見，TF-3用量以8g/t左右為宜。
圖8 Cu-Mo粗選捕收劑TF-3用量試驗結(jié)果
Fig. 8 Test results of collector TF-3 dosage in Cu-Mo roughing
(7)粗選磨礦細度試驗。銅鉬浮選尾礦在未磨的條件下，硫化銅礦物、輝鉬礦和黃鐵礦的單體解離度分別僅為17.11%、42.58%和38.52%，要提高銅鉬回收率，需要進一步磨礦。磨礦細度試驗結(jié)果見圖9，從試驗結(jié)果來看，隨磨礦細度的增加，銅鉬的回收率增加。綜合考慮，磨礦細度確定為80%-0.074mm。
圖9 粗選磨礦細度試驗結(jié)果
Fig. 9 Effect of grinding fineness in roughing
(8)銅鉬分離試驗研究。對銅鉬混合精礦進行了銅鉬分離粗選硫化鈉用量試驗。試驗結(jié)果見圖10。結(jié)果表明，硫化鈉用量從67g/t增加到400g/t，鉬粗精礦中鉬品位從12.83%提高到30.32%，鉬粗精礦中銅回收率從14.71%降低到1.41%，說明隨著硫化鈉用量的增加，對銅的抑制效果加強。銅鉬浮選分離粗選硫化鈉用量以400g/t左右為宜。
圖10 Cu-Mo分離粗選硫化鈉用量試驗結(jié)果
Fig. 10 Test results of Na2S dosage in Cu-Mo separation roughing
2.3 硫浮選試驗
硫浮選給礦為銅鉬混合浮選(粗選+掃選)的尾礦。硫粗選的工藝條件見圖11，在此工藝條件下進行了各藥劑用量試驗。
圖11 硫粗選試驗流程
Fig. 11 Flotation flowsheet of roughing for sulfur
2.3.1 活化劑BK313用量試驗
在銅鉬混合浮選條件不變的前提下，按照圖11所示流程進行了活化劑BK313用量試驗，試驗結(jié)果見圖12。由圖12中結(jié)果可見，活化劑BK313對硫礦物有較好的活化作用，用量以400g/t左右為宜。
圖12 活化劑BK313用量對硫浮選影響
Fig. 12 Effect of activator Bk313 dosage on flotation of sulfur
2.3.2 活化劑硫酸銅用量試驗
按照圖11所示流程進行了活化劑硫酸銅用量試驗，試驗結(jié)果見圖13。由圖13中結(jié)果可見，活化劑硫酸銅對硫礦物有較好的活化作用，用量以200g/t左右為宜。
圖13 活化劑硫酸銅用量對硫浮選影響
Fig. 13 Effect of activator copper sulfate dosage on flotation of sulfur
2.3.3 丁基黃藥用量試驗
按照圖11所示流程進行了硫粗選捕收劑丁基黃藥用量試驗，試驗結(jié)果見圖14。由圖14中結(jié)果可見，隨著丁基黃藥用量的增加，硫粗精礦回收率逐漸提高;當丁基黃藥用量超過40g/t以后，硫粗精礦回收率增加不明顯，而硫粗精礦的品位呈下降之勢。故確定丁基黃藥用量為40g/t。
圖14 丁基黃藥用量對硫浮選影響
Fig. 14 Effect of collector butyl xanthate dosage on flotation of sulfur
2.3.4 BK901用量試驗
按照圖11所示流程進行了硫粗選捕收劑BK901用量試驗，試驗結(jié)果見圖15。由圖15中結(jié)果可見，BK901用量以24g/t左右為宜。
圖15 BK901用量對硫浮選影響
Fig. 15 Effect of collector BK901 dosage on flotation of sulfur
2.4 全流程試驗
在詳細的條件試驗基礎上，采用原尾礦預先脫泥，粗砂通過二次粗選、粗精礦再磨后四次精選作業(yè)，獲得銅鉬混合精礦;銅鉬混合精礦再磨后經(jīng)一次粗選、二次掃選、五次精選作業(yè)分離，獲得鉬精礦和銅精礦;銅鉬混合浮選尾礦通過二次粗選、四次精選、一次精掃選作業(yè)，獲得硫精礦。閉路試驗結(jié)果見表6。
表6 全流程閉路試驗結(jié)果
Table 6 Results of closed-circuit test
2.5 硫浮選尾礦選鐵試驗
對全流程浮選閉路試驗的硫浮選尾礦采用弱磁選回收鐵、鐵粗精礦再磨磁精選的工藝方案進行了磁鐵礦回收試驗。經(jīng)過試驗，在磁場強度為96kA/m時回收的鐵粗精礦再磨(83.47%-0.038mm)后經(jīng)磁場強度為64kA/m的磁精選，獲得了產(chǎn)率為0.417%，含鐵68.40%，回收率為6.85%的鐵精礦(磁鐵礦相回收率為75%)。
3 結(jié)論
1) 該銅鉬浮選尾礦中可綜合回收利用的元素有銅、鉬、硫和鐵，其品位分別為0.086%、0.011%、0.13%和4.03%。尾礦中鐵的主要回收對象為磁鐵礦，以磁鐵礦形式存在的鐵僅占原尾礦總鐵含量的9.07%。
2)銅鉬浮選尾礦銅氧化率較高，為45.46%，其中硫化銅礦物以次生硫化銅為主，結(jié)合氧化銅高達19.31%。
3)銅鉬浮選尾礦含泥量較大，且易泥化的高嶺石等含量較高。有用礦物(輝鉬礦、硫化銅礦物、黃鐵礦)的粒度較細，且大部分與脈石礦物呈貧連生體的形式產(chǎn)出，-10μm粒級中，銅、鉬分布率分別為24.04%、18.50%。
4)試驗采用銅鉬浮選尾礦預先脫泥—粗砂銅鉬混合浮選—銅鉬分離—混合浮選尾礦選硫—硫浮選尾礦弱磁選回收鐵的聯(lián)合工藝綜合回收銅、鉬、硫、鐵，閉路試驗獲得了銅品位20.61%、回收率28.52%的銅精礦，鉬品位36.00%、回收率43.35%的鉬精礦(鉬精礦含C 20%)，含硫35.66%、回收率42.58%的硫精礦和含鐵68.40%、回收率為6.85%的鐵精礦，并且鐵精礦含硫0.029%，含銅0.024%，雜質(zhì)含量達到國家鐵精礦粉礦一級品的質(zhì)量標準。
5)由于原尾礦中含有少量的炭質(zhì)，在銅鉬混合浮選時進入銅鉬混合精礦，并在銅鉬分離時大部分進入鉬精礦中而影響鉬精礦品位。
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聲明：
“某銅鉬浮選尾礦選礦試驗研究” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：北京科技大學、北京礦冶研究總院
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