云南某硫化铜矿降砷试验研究①

夏榆钦， 欧乐明， 王晨亮

（中南大学 资源加工与生物工程学院，湖南 长沙 410083）

铜具有良好的导电性和延展性。 铜精矿中含砷较高，不仅会增加冶炼成本，而且严重影响铜产品的导电性和延展性［1］，并且对后续冶炼和企业经济效益［2］造成消极作用。 与此同时，我国地表水Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类（水源冰或饮用水）规定总砷含量不大于0.05 mg／L［3］。因此，提铜降砷是铜冶炼的主要目标之一，这对提高铜本身性能、提升企业经济效益以及保护环境都将起到积极作用。

云南某高硫高砷高铁铜锡多金属共生矿石选矿厂在原矿含砷2.53%的情况下，采用现场药剂制度得到的铜精矿含砷量为2.22%，不能满足厂家对铜精矿的含砷要求。 鉴于此，本文对原矿性质进行了详细分析，研究出高效的毒砂抑制剂和铜矿物捕收剂，增大毒砂与铜矿物的分选差异性；对现场浮选制度进行了改良，采用一粗四精两扫两精扫、粗磨与精选段再磨的浮选流程，使用新型捕收剂OL⁃ZN2、砷抑制剂OL⁃3C，得到了Cu 品位20.12%、As 含量1.16%的铜精矿，同时Cu回收率达到75.77%。

1 矿石性质

云南某高硫高砷高铁铜锡多金属共生矿石组成成分非常复杂，铜矿物主要是黄铜矿和极少量的辉铜矿、铜蓝、黝铜矿、砷黝铜矿及自然铜，砷矿物主要是毒砂。原矿主要元素分析结果见表1。 从表1 看出，该矿石中主要可供回收的有用组分为Sn 和Cu，有害成分主要是As。 表2 为矿石中砷化学物相分析结果。 砷主要赋存于毒砂中，占比87.70%。

表1 矿样多元素分析结果（质量分数）／%

表2 矿石中砷化学物相分析结果

2 实验方法与仪器

工艺矿物学研究结果表明，区内矿石属高硫高砷高铁含铋钨的铜锡多金属共生矿石。 矿石种类复杂，可采用优先浮选浮出黄铜矿，但因毒砂与黄铜矿化学性质相似，在铜矿物连生体中，与其嵌连关系最密切的矿物中包含毒砂，少数毒砂可呈微细的交代残余包含在黄铜矿中从而导致铜精矿中砷含量偏高［4-6］。 所以需制定出一套高效分离的浮选方案，在保证铜回收率的同时，降低铜精矿中砷的富集。

根据原矿性质，为达到提铜降砷的目标，拟采用图1 所示的浮选流程。 采用XFDIV⁃1.5L 和XFDIV⁃0.75L型单槽浮选机，浮选所用捕收剂OL⁃ZN2 为中南大学自行研发的高效硫化铜矿捕收剂，为硫铵酯类捕收剂；抑制剂OL⁃3C 为中南大学自行研发的新型组合抑制剂，含有大量羧基、羟基和磺酸基等官能团。 石灰、MIBC 为分析纯药剂。

图1 浮选原则流程

3 实验结果与讨论

3.1 捕收剂实验

3.1.1 捕收剂种类实验

黄铜矿常用捕收剂为黄药、黑药、硫氮等［7-8］。 为了得到对铜砷分离效果较好的选择性捕收剂，固定粗选捕收剂用量32 g／t，采用3 种捕收剂乙硫氮、OL⁃IIA 和OL⁃ZN2 进行了浮选实验，并与现场混合捕收剂（混合黄药）进行对比，结果如表3 所示。 结果表明，混合黄药和OL⁃ZN2 对铜的捕收能力较其他两者强；各捕收剂对砷的捕收选择性顺序为：乙硫氮＞混合黄药＞OL⁃IIA＞OL⁃ZN2。 综合考虑，选择OL⁃ZN2 作为铜砷分离捕收剂。

表3 捕收剂种类实验结果

3.1.2 捕收剂用量实验

以OL⁃ZN2 为捕收剂，进行了粗选用量实验，结果如图2 所示。 结果表明，铜回收率和砷品位随捕收剂用量增加而上升，当捕收剂用量为32 g／t 时，铜回收率较高，且砷品位较低。 综合考虑，后续实验粗选捕收剂OL⁃ZN2 用量选择32 g／t。

图2 捕收剂OL⁃ZN2 用量实验结果

3.2 起泡剂实验

3.2.1 起泡剂种类对比实验

为了考察起泡剂对铜砷分离的影响，选择2＃油（用量25 g／t）与MIBC（用量16 g／t）进行了粗选对比试验，结果如表4 所示。 结果表明，与现场药剂2＃油相比，在保证铜回收率的情况下，使用MIBC 砷含量降低了0.91 个百分点。 MIBC 可以减轻泡沫夹带现象、提高铜砷分离选择性，后续起泡剂采用MIBC。

表4 起泡剂种类对比实验结果

3.2.2 起泡剂用量实验

以MIBC 为起泡剂进行了粗选用量实验，结果如图3 所示。 在其他条件相同的情况下，MIBC 用量16 g／t时，粗精矿中铜回收率最高且砷品位最低。 综合考虑，后续实验MIBC 用量选择16 g／t。

图3 起泡剂MIBC 用量实验结果

3.3 抑制剂用量实验

以OL⁃3C 为抑制剂，固定石灰用量1 000 g／t、捕收剂OL⁃ZN2 用量32 g／t、起泡剂MIBC 用量16 g／t，按图1 所示流程进行了OL⁃3C 用量实验，结果如图4 ～5所示。 图4～5 表明，OL⁃3C 对砷矿物有明显的抑制作用，随着OL⁃3C 用量增加，铜精矿中砷含量逐渐降低；当OL⁃3C 用量为15 g／t 时，铜精矿砷品位达到最低；继续加大OL⁃3C 用量，铜回收率降低，说明OL⁃3C 过量对铜的回收不利。 综合考虑，抑制剂OL⁃3C 用量选择15 g／t。

图4 OL⁃3C 用量对铜精矿中As 指标的影响

图5 OL⁃3C 用量对铜精矿中Cu 指标的影响

3.4 闭路实验

根据现场粗磨细度-0.074 mm 粒级占58.63%、再磨粒度-0.037 mm 粒级占79.1%，通过单因素条件实验确定了以捕收剂OL⁃ZN2（32 g／t）和起泡剂MIBC（16 g／t）进行粗选，得到的粗精矿经再磨解离。 pH＝9.5时毒砂基本不可浮，pH＞11 时则完全不浮［9］，所以以石灰作为pH 调整剂，OL⁃3C（15 g／t）为砷矿物抑制剂作用于精选段，即可达到铜精矿降砷的目的。 闭路流程如图6 所示，结果如表5 所示。 由表5 可知，采用新的药剂制度和工艺流程，得到了Cu 品位20.12%、含砷1.16%的铜精矿，Cu 回收率达到75.77%；与现场指标相比，铜品位提高了6.48 个百分点，砷含量降低了1.06 个百分点。 通过使砷矿物富集在精扫选尾矿中，基本达到了降低精矿中砷含量的目的。

图6 新药剂制度闭路实验流程

表5 新旧药剂制度闭路实验对比浮选结果

4 工业实验结果及分析

在实验室实验和验证实验基础上，连续展开了20个班次、日处理量4 000 t 的工业实验，结果见图7。 由图7 可知，工业实验中联合使用OL⁃ZN2、MIBC 和OL⁃3C，砷含量基本稳定在2%以下、铜品位15%以上，受原矿性质和生产条件的影响，Cu 回收率波动较大。经过工业实验调试，最终可得到平均Cu 品位18.76%、As 含量1.60%、Cu 回收率69.59%的铜精矿，达到了铜精矿降砷的目的。

图7 工业实验铜精矿指标

5 结 论

1） 云南某高硫高砷高铁含铋钨的铜锡多金属共生矿石原矿Cu 品位0.54%、As 含量1.87%，砷矿物主要以毒砂形式产出。

2） 在粗选段磨矿细度-0.074 mm 粒级占58.63%，捕收剂OL⁃ZN2 用量32 g／t、起泡剂MIBC 用量16 g／t，精选段磨矿细度-0.037 mm 粒级占79.1%，调整剂CaO用量1 000 g／t、砷抑制剂OL⁃3C 用量15 g／t 条件下，采用一粗两扫三精两精扫浮选流程，可得到Cu 品位20.12%、含砷1.16%的铜精矿，铜品位提高了6.48 个百分点，砷含量降低了1.06 个百分点。

3） 工业实验可获得平均Cu 品位18.76%、As 含量1.60%的铜精矿，达到了选厂降砷的目的。