某含金铜硫矿浮选分离试验研究_冯泽平.pdf

矿物加工工程某含金铜硫矿浮选分离试验研究冯泽平1，李国利2，杨紫洋2，程宏伟3,41.中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司,陕西 西安 710065；2.鹤壁恒源矿业集团有限公司,河南 鹤壁 458000；3.中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所,河南 郑州 450006；4.自然资源部多金属矿综合利用评价重点实验室,河南 郑州 450006中图分类号：TD923；TD952.1文献标识码：A文章编号：10010076（2023）01011208DOI：10.13779/ki.issn1001-0076.2023.07.005摘要为了合理开发利用某含金硫化铜矿资源，开展了工艺矿物学和选矿综合利用试验研究。研究显示，矿石中主要有价元素铜品位为 0.57%，伴生元素金品位为 1.56 g/t；铜主要以黄铜矿的形式存在，金主要以自然金和银金矿的形式赋存，其载体矿物多为黄铁矿和黄铜矿。以 YZ-05 为捕收剂，采用“铜金硫混合浮选铜硫分离硫精矿再磨金硫分离”的分选试验流程，闭路试验得到了铜精矿、金精矿和硫精矿，其中铜精矿 Cu 品位为 19.57%、回收率 88.7%，Au 品位为 36.93 g/t、回收率 65.5%，Ag 品位为 61.00 g/t，回收率 46.70%；金精矿 Au 品位 42.27 g/t、回收率 21.1%金综合回收率为 86.6%；硫精矿中 S 品位为 48.24%，回收率为 69.70%。该研究为此矿石的综合回收利用提供了技术依据。关键词硫化矿；捕收剂；金；铜硫分离；浮选 引言铜是人类最早发现和使用的有色金属之一，在电力、基础设施建设、新能源汽车以及建筑等领域具有广泛应用1。我国铜资源短缺，对外依存度为 80%左右2。黄金具有商品、货币以及金融等多重属性，金矿资源是一种特殊的矿产资源，其储量直接影响国际社会及金融安全3-4。因此，铜和金都被我国列为战略性矿产资源。铜具有强烈的亲硫性，自然界中铜主要以硫化矿物的形式存在，硫化铜矿物常与黄铁矿、硫化铅锌矿物等共生，铜矿石中还常常伴生金银等贵金属。我国的金矿资源主要包括砂金、岩金以及伴生金，伴生金多伴生于黄铜矿、斑铜矿和毒砂等硫化矿中5-7。含金硫化铜矿石是重要的铜矿物和金矿物来源，具有矿物组成复杂、伴生元素多、品位低、嵌布粒度细等特点，导致铜硫分离难度大、伴生元素综合回收率低，因此含金硫化铜矿石的分选和有价成分综合回收一直是选矿研究的热点和难点之一8-10。本研究以某含金硫化铜矿石为对象，在矿石性质研究的基础上，开展了选矿工艺研究和新型捕收剂 YZ-05 试验研究，目的是为该含金硫化铜矿石的综合回收提供技术依据，为同类矿石的开发利用提供参考。1矿石性质1.1矿石的化学组成原矿的主要化学成分分析结果见表 1。表 1 结果表明，样品中主要的有价元素是 Cu，品位为 0.57%，达到了铜硫化矿床工业品位，其伴生元素 Au 品位为1.56 g/t，可考虑综合回收。1.2铜和金的物相组成原矿中铜和金物相分析结果分别见表 2 和表 3。由表 2 可知，该矿样中铜矿物主要以硫化铜的形式存在，硫化相铜含量为 0.51%，占全铜的 95.51%，该矿样中铜氧化率 4.49%，依据矿石类型划分标准，属于硫化型铜矿石。由表 3 可知，矿石中金主要以自然金的形式存在，含量为 0.98 g/t，占全金的 60.87%；硫化相包裹金含量为 0.42 g/t，占全金的 26.09%。1.3矿石的矿物组成为了进一步查明矿石中的矿物组成，采用能谱分 收稿日期：2022 07 18作者简介：冯泽平（1990），男，硕士，工程师，主要从事选矿、固废综合利用等方面研究工作。通信作者：程宏伟（1990），男，硕士，工程师，主要从事矿产资源综合利用、浮选理论与工艺等方面研究工作。E-mail:。第 1 期矿产保护与利用No.12023 年 2 月Conservation and Utilization of Mineral ResourcesFeb.2023析、X 射线衍射分析、光学显微镜鉴定等手段对矿石的主要矿物组成进行了测定。矿石中主要矿物组成见表 4。由结果可知，该矿石中金属硫化矿物含量较高，约占 14%，其中黄铁矿含量最多，其次为黄铜矿、辉铜矿等；脉石矿物含量为 85.37%，主要有石英、长石、云母、绿泥石。1.4主要矿物的嵌布特征1.4.1铜矿物矿石中铜主要以黄铜矿的形式赋存，多为他形，常形成不规则集合体分布。大多数黄铜矿形成单矿物集合体分布于脉石中，少量与黄铁矿伴生。该矿石中黄铜矿成矿较晚，因此，部分形成细脉状或放射状或网脉状充填分布于矿石的裂隙中，部分呈不规则他形集合体沿黄铁矿充填脉边缘或周围不连续分布。矿石中黄铜矿粒度大小悬殊，细小的仅为 10 m，较大颗粒的直径多在 100 m 以上；黄铜矿平均粒度为89 m，约 80%的黄铜矿粒度在 24 m 以上。矿石中黄铜矿的嵌布特征如图 1 所示。1.4.2金矿物矿石中金主要以自然金和银金矿的矿物形式存在。金的粒度以中细粒为主，其中粒度在 5 m 以下的约 13%，520 m 的约 48%，50 m 以上的约 39%。矿石中金矿物的嵌布特征如图 2 所示。金矿物与载体矿物嵌布关系的统计结果见表 5。从统计结果可见，该矿石中金矿物的载体矿物以黄铁矿为主，其次是黄铜矿，分布于其他矿物中的可测明金很少。黄铁矿裂隙中的金和包裹于黄铁矿中的金约占总体金的 67%，其次为单体金（占比为 15%），包裹于黄铜矿中的金为9%。表 1 原矿化学多项分析结果/%Table 1 Main chemical composition analysis of the ore成分CuSFeSiO2Al2O3K2ONa2O含量0.576.576.5961.6013.037.721.78成分MgOCaOCO2AuAgPbZn含量0.850.530.501.563.200.001 70.006 5注：Au和Ag含量单位为g/t。表 2 原矿铜物相分析结果/%Table 2 Copper phase analysis result of the raw ore相别硫酸铜自由氧化铜结合氧化铜次生硫化铜原生硫化铜合计含量0.0020.0180.0040.130.380.534分布率0.373.370.7524.3471.17100.00 表 3 原矿金物相分析结果Table 3 Gold phase analysis result of the raw ore相别裸露和半裸露自然金 碳酸盐包裹金 铅锌铜硫化矿物包裹金 褐铁矿包裹金黄铁矿包裹金 石英和硅酸盐包裹金合计含量/(gt1)0.980.100.410.010.010.101.61分布率/%60.876.2125.470.620.626.21100.00 表 4 矿石中主要矿物组成/%Table 4 Minerals composition of the raw ore矿物组矿物名称相对含量小计金属硫化物黄铜矿1.5913.97斑铜矿微量辉铜矿0.01铜蓝微量黄铁矿12.34方铅矿0.01闪锌矿0.02铁氧化物磁铁矿0.280.38钛铁矿0.09铬铁矿0.01脉石矿物石英25.1185.37钾长石35.19斜长石12.56斜帘石2.16白云母（绢云母）4.94黑云母1.91方解石0.56白云石0.04绿泥石1.88滑石1.02其他矿物磷灰石0.130.28榍石0.08独居石0.03锆石0.03重晶石0.01合计100.00100.00第 1 期冯泽平，等：某含金铜硫矿浮选分离试验研究 113 2试验研究2.1试验方案的确定该矿石属于含金硫化铜矿石，目前，该类矿石的分选工艺主要有铜硫混合浮选铜硫分离浮选、优先浮选铜、部分优先混合浮选和等可浮等流程。由矿石性质可知，该矿石硫化矿物含量低，脉石含量高，部分黄铜矿与黄铁矿伴生，且铜、金矿物嵌布粒度较细，宜采用混合浮选工艺流程，另外金主要包裹在黄铁矿中，采用混合浮选能够提高金的回收率。通过探索试验，最终确定了“铜金硫混合浮选铜金硫分离浮选”的浮选原则流程。2.2原则工艺流程的确定采用混合浮选流程得到铜金硫混合精矿，再进行铜金硫混合精矿分选即可得到精矿产品。对比了 3种铜金硫混合精矿分选工艺流程：（1）混合精矿不再磨；（2）混合精矿再磨；（3）硫精矿再磨。分选试验流程见图 3，试验结果见表 6。从表 6 结果可以看出，混合精矿再磨工艺，铜精矿金的品位略微提高，但是由于铜精矿产率较小，导 表 5 金与载体矿物的嵌布关系统计结果Table 5 Statistical results of the embedment relationshipbetween gold and carrier minerals嵌布状态单体金黄铁矿裂隙包裹于黄铁矿中包裹于黄铜矿中合计个数5194334比例/%1556119100.0 图 1矿石中黄铜矿的嵌布特征Fig.1 Distribution characteristics of chalcopyrite in ores 图 2金矿物的嵌布特征Fig.2 Distribution characteristics of gold minerals 原矿石灰：3000铜精矿丁基黄药：100松醇油：40石灰：2000 -0.074mm72%343尾矿药剂用量：g/t15金精矿硫精矿3丁基黄药：253混合 浮选铜硫 分离金硫 分离水玻璃：5003原矿铜精矿丁基黄药：100松醇油：40石灰：2000 丁基黄药：25-0.074mm72%344尾矿药剂用量：g/t1-0.038mm 60%石灰：3000金精矿硫精矿33混合 浮选铜硫 分离金硫 分离水玻璃：5003(1)混合精矿不再磨(2)混合精矿再磨原矿铜精矿丁基黄药：100松醇油：40石灰：2000 丁基黄药：25-0.074mm72%344尾矿药剂用量：g/t15石灰：3000金精矿硫精矿33-0.038mm80%混合 浮选铜硫 分离金硫 分离水玻璃：5003(3)硫精矿再磨图 3 铜金硫混合精矿分选工艺流程图 3铜金硫混合精矿分选工艺流程Fig.3 Separation process of copper-gold-sulfur bulk concentrate 114 矿产保护与利用2023 年致铜精矿中的铜和金回收率比其他两种方案低。硫精矿再磨方案，硫精矿中的含金量大大减少，得到的金精矿产品金品位和回收率都远远高于另外两种方案。同时硫精矿再磨方案降低了再磨处理量，节省了能耗。综合考虑，采用硫精矿再磨工艺优势明显。2.3磨矿细度试验在确定了铜金硫分选的原则工艺流程后，对该矿石进行了粗选磨矿细度条件试验。试验工艺流程如图 4，试验结果见图 5。图 5 结果显示，当磨矿细度为0.074 mm 占 60%时，铜精矿中铜、金的品位分别为15.85%和 21.96 g/t。随着磨矿细度的增加，铜精矿的产率减少，铜精矿中金、铜的品位略微提高，但是回收率降低。当磨矿细度0.074 mm 占比为 80%时，铜精矿中铜、金的品位达到 22.06%和 37.20 g/t。综合考虑，铜金硫粗选磨矿细度0.074 mm 占 80%较为适宜。2.4调整剂试验通过探索试验可知，磨矿作业添加氢氧化钠相比添加石灰，混合浮选的产率基本不变，尾矿中铜的损失量也基本不变，但是金在尾矿中的损失量大大减少。金是回收的主要目的矿物之一，所以混合浮选调整剂使用氢氧化钠效果远远优于石灰。本试验考察了混合浮选作业氢氧化钠用量对铜金硫的分选效果的影响，试验流程见图 6，试验结果见表 7。表 7 结果表明，随着 pH 值的升高，铜精矿中的铜品位和金品位逐渐升高，铜的回收率先升高后降低，尾矿中的金损失率逐渐降低；当氢氧化钠用量为4 200 g/t时，铜精矿中铜品位为 13.62%，金品位为 25.6 g/t，回收率分别为 76.1%和 52.2%，尾矿中金的损失量为 2.4%；当 pH=12 时，铜精矿中铜和金的品位较高，但是回收率有所下降，因此，调整