四川某微细粒铜铁矿选矿试验研究①

王进明，董发勤，王肇嘉，杨飞华，杜明霞，傅开彬

（1.西南科技大学 环境与资源学院，四川 绵阳621010；2.北京建筑材料科学研究总院有限公司，北京100041；3.固体废物处理与资源化教育部重点实验室，四川 绵阳621010；4.固废资源化利用与节能建材国家重点实验室，北京100041）

铜和铁元素对国民经济增长具有重要的基础支撑作用［1－2］。铜主要来自于黄铜矿，其主要分离提取方法是浮选［3－4］。黄铜矿可浮性较好，当它与其他矿物（如黄铁矿、闪锌矿、方解石、石英、蛇纹石、高岭石等）共生时，黄铜矿的选别主要集中于对黄铜矿的选择性捕收和对其他矿物的强化抑制［5－6］。黄铜矿常用的选择性捕收剂有Z-200、乙硫氮、硫胺酯类等［7－8］。对其他矿物的强化抑制剂有石灰、腐殖酸钠、硫酸锌、亚硫酸钠、六偏磷酸钠、水玻璃、CMC等［9－10］。铁的一个重要来源就是磁铁矿，它是一种强磁性矿物，利用常规弱磁选机就可以获得指标较好的磁铁矿精矿，但对于细粒嵌布的磁铁矿，提高磨矿分级效率、减少磁铁矿过磨、利用“阶磨阶选”就显得非常重要，它不但能提高能量利用率，而且能减少过磨，粗粒磁铁矿得到优先回收，从而提高铁回收率［11－12］。

四川攀枝花某铜铁矿含泥量高，铁矿物粒度不均匀，部分微细粒嵌布，因此本文在铜浮选中对矿泥进行强化抑制，铁矿物磁选时对粗粒铁矿物优先回收、对微细粒铁矿物进行再磨再选，最终取得了较好的回收指标。研究成果不但为该矿山的建设、改造作出指导，而且对同类矿山开发具有重要的借鉴和指导意义。

1 原矿性质及试验方法

1.1 原矿性质

试验样品取自四川攀枝花某井下开采铜铁矿的原矿堆场，样品经实验室颚式破碎机破碎、对辊破碎机破碎，破碎后样品用3 mm筛子筛分，筛上样品继续对辊破碎，直到全部通过3 mm筛孔，筛下样品经过堆锥、缩分、混匀后均匀取样装袋，每袋500 g，以备后续使用。化学分析和矿物组成结果分别如表1和表2所示。从表中可以看出，该矿中有价金属元素为铜和铁，铜以黄铜矿形式产出，铁主要为磁铁矿。脉石矿物主要有石英、长石、绿泥石等。

表1 原矿多元素分析结果（质量分数）／%

表2 原矿矿物组成分析结果（质量分数）／%

1.2 试验方法

浮选试验在1.5 L XFD型单槽式浮选机中进行，每次试验样品500 g，经球磨机磨矿后进行浮选试验。试验中所用到的药剂有石灰、水玻璃、乙黄药、丁黄药、戊黄药、Z-200、乙硫氮、2＃油等，均为工业纯。浮选尾矿进行磁选试验，磁粗选在逆流型湿式筒式磁选机（CTN）上进行，磁精选在半逆流型湿式筒式磁选机（CTB）上进行。试验原则流程如图1所示。

图1 试验原则流程

2 结果与讨论

2.1 铜浮选试验

2.1.1 磨矿细度试验

该铜铁矿石中矿物间嵌布粒度较细，矿石中脉石矿物含量较高，脉石矿物主要以石英、长石为主，属于硬度较大矿物，因此选择合理的磨矿细度是铜、铁及脉石矿物分离的关键。首先进行铜粗选磨矿细度试验，固定添加药剂为调整剂石灰1 500 g／t、捕收剂丁黄药150 g／t、起泡剂2＃油80 g／t，试验结果如图2所示。

图2 磨矿细度试验结果

从图2可以看出，随着磨矿细度增加，粗精矿中铜回收率逐渐提高。当磨矿细度为－0.074 mm粒级占80%时，铜精矿回收率达到最大值，继续提高磨矿细度，铜回收率反而降低，这可能是产生了过磨，绿泥石、蛇纹石等脉石矿物发生了泥化，对浮选药剂产生了吸附并消耗。增大磨矿细度，铜品位有先升高后降低的趋势。考虑到品位、回收率、磨矿成本及矿石特性等因素，后续试验中铜粗选磨矿细度确定为－0.074 mm粒级占80%。

2.1.2 捕收剂筛选试验

磨矿细度－0.074 mm粒级占80%，石灰用量1 500 g／t、2＃油用量80 g／t，考查了捕收剂种类对铜粗选指标的影响，结果如表3所示。从表3可以看出，随着碳链长度增大，乙黄药、丁黄药、戊黄药对铜的捕收能力逐渐增大，戊黄药所得铜回收率最高，但戊黄药选择性较差。乙硫氮对铜也有一定捕收作用，但所得铜回收率低于戊黄药。Z-200所得铜回收率高于戊黄药，并且Z-200具有更好的选择性，因此后续试验选用Z-200为捕收剂。

表3 捕收剂筛选试验结果

随即进行了Z-200用量试验，其中石灰用量1 500 g／t，不添加2＃油，结果如图3所示。从图3可以看出，Z-200用量在100 g／t时，铜回收率达到90.03%，继续增加Z-200用量，铜回收率增加非常微小。随着铜精矿产率增大，铜品位缓慢降低。基于对铜品位、回收率及药剂成本的综合考虑，后续试验中确定Z-200用量为100 g／t。

图3 Z⁃200用量试验结果

2.1.3 抑制剂用量试验

试验中发现浮选矿浆黏度大，泥化严重，铜粗精矿中仍含有一些微细矿泥，导致铜品位不高，矿泥的存在会产生夹带，降低铜浮选指标，并消耗大量药剂［13］。因此在磨矿细度－0.074 mm粒级占80%，石灰用量1 500 g／t、Z-200用量100 g／t条件下选择常用的水玻璃为矿泥抑制剂，进行了水玻璃用量试验，结果如表4所示。从表4可以看出，添加水玻璃能有效提升铜品位，随着水玻璃用量增加，铜精矿品位也逐渐增大，当水玻璃用量为600 g／t时，铜精矿品位达到最大值，考虑到药剂成本因素，后续试验中确定水玻璃用量为600 g／t。

表4 水玻璃用量试验结果

2.2 铁磁选实验

2.2.1 铁粗选磁场强度试验

经过铜选别后，浮选尾矿中还有大量磁铁矿，呈粗、细粒不均匀分布，部分矿物颗粒解离不完全。为了节省磨矿成本，并减少已经解离铁矿物的过磨，本文拟采用对已解离粗粒铁矿物优先回收、细粒嵌布铁矿物再磨再选的工艺。首先考察粗选磁场强度对铁回收率的影响，磁选条件为：矿浆浓度25.0%，辊筒转速25 r／min，结果如表5所示。从表5可以看出，随着磁场强度增大，铁回收率逐渐增大，但铁品位降低，说明增大磁场强度，夹杂脉石或连生体进入铁精矿。当磁场强度为0.30 T时，铁精矿回收率达到最大值，此时抛掉了产率54.20%的尾矿，铁损失只有8.40%，铁磁选作业回收率达到91.60%。因此确定铁粗选磁场强度为0.30 T。

表5 铁粗选磁场强度试验结果

2.2.2 铁精选磁场强度试验

铁粗选后，铁精矿品位只有40.80%，远达不到铁冶炼要求品位。因此对铁粗精矿进行了精选试验，磁选条件为：矿浆浓度25.0%，辊筒转速25 r／min，不同磁场强度对铁回收指标的影响如表6所示。从表6可以看出，当磁场强度为0.15 T时，铁精矿品位达到60.80%，继续增大磁场强度，铁品位降低。因此确定铁精选磁场强度为0.15 T。

2.2.3 铁再磨精选试验

经过铁粗选抛掉大部分脉石，精选得到了合格铁精矿，但是精选尾矿铁品位较高，其中还有大量连生体及微细粒嵌布磁铁矿，因此对精选尾矿进行了再磨，细磨后返回铁粗选。经过对精选尾矿的磨矿细度试验，可知磨矿细度为－0.074 mm粒级占90%时，磁选指标较好，已经无连生体。本流程针对矿样中铁矿物粗细粒不均匀分布，对已经解离的铁矿物优先回收，既可以保护粗粒铁矿物，避免过磨，又可以减少磨矿量，降低能耗。铁磁选试验流程见图4，结果如表7所示。从表7可知该流程可以较好地回收铁矿物，与精选铁精矿合并综合铁品位达到60.20%，磁选作业回收率达到90.30%。

表6 铁精选磁场强度试验结果

图4 铁再磨精选试验流程

表7 铁再磨精选试验结果

2.3 闭路试验

经过铜粗选条件试验和开路试验，确定了最佳工艺条件。在此基础上进行了闭路试验，试验流程如图5所示，结果如表8所示。该铜铁矿经过闭路选别可以得到铜品位22.50%、铜回收率90.38%的铜精矿和TFe品位60.20%、铁回收率88.20%的铁精矿。该铜铁矿资源得到了较好的回收。

图5 闭路试验流程

表8 闭路试验结果

3 结 论

1）四川某铜铁矿中有价金属矿物以黄铜矿和磁铁矿形式存在，脉石矿物主要有石英、长石、绿泥石等。该矿含泥量高，矿物颗粒粗细分布不均匀。

2）采用石灰为黄铁矿抑制剂、水玻璃为脉石抑制剂、Z-200为铜捕收剂，经过“一粗两精一扫”闭路浮选，得到了铜精矿铜品位22.50%、铜回收率90.40%的指标。

3）铜浮选尾矿进行铁磁选，采用“一粗一扫、中矿再磨再选”的闭路磁选，最终获得了铁精矿TFe品位60.20%、铁回收率88.20%的指标。