某铜矿浮选药剂用量优化及技术应用探讨

程国柱,李从尧,张 鹏

（1.大冶有色设计研究院有限公司，湖北 黄石 435005；2.大冶有色金属集团控股有限公司，湖北 黄石 435005）

1 引言

我国矿产资源总量不少，但禀赋差、品位低、颗粒细、多金属共生复杂难处理，随着矿产资源的开发利用，原矿品位日趋降低，大量的矿石需要经过选矿加工才能利用，而且在入选矿石中难选矿石愈来愈多［1］，矿产资源和二次资源综合利用率都较低［2］。

湖北某铜矿经过50多年的开采，露采资源早已消耗殆尽，已经全部转为井下开采，井下矿石随着多年的开采呈现以下特点：一是矿体多，有III、IV和XI矿体；二是生产中段多，有-365、-425、-485、-545、-605、-665、 -725、-785等；三是供矿采场多，经初步估算有60多个。不同采场的矿石性质存在较大差异，当不同性质的矿石混合进入选矿流程后，分选难度大幅增加。据现场浮选操作员反映，今年矿石性质与往年有较大不同，在常规加药条件下，浮选前两槽不能有效形成泡沫层，浮选液面经常出现“翻花”现象，以致选矿指标波动大，同时起泡剂用量大幅上升。针对以上问题，对井下矿石进行了选矿试验研究。

2 矿石制备

2.1 矿样采集与加工

试样的代表性是决定试验研究工作有无价值的关键［3］。地质人员根据采场矿石储量分布及实际供矿生产情况，从井下10个采场采集生产矿样，并运送至选矿实验室。实验室对矿样进行加工，通过破碎、混匀、缩分，制成分析样、试验样和备份样。矿样加工流程见图1。

图1 矿样加工流程

2.2 矿样配制及性质

将10个采场矿样分别进行铜、铁品位化验分析，并按一定比例制成混合矿样，配矿方案如表1所示。配矿后，混合矿样含铜0.865%，含铁33.93%，与生产品位相近。铜物相结果见表2，硫化率为84.05%，其中次生铜含量达24.28%；氧化率为15.95%，其中结合率为4.28%。

表1 采场配矿方案

表2 铜物相结果 %

3 小型试验研究

试验规模按规定分为可选性试验、实验室小型试验、实验室扩大连续试验、半工业试验和工业试验等［4］。为了了解不同采场矿石的可选性，泡沫状态和混合矿分选情况，本次试验包括单采场矿石和多采场混合矿石实验室小型试验。

为了使矿石中有用矿物充分单体解离、粒度适合选别要求［5］，又考虑到现场一段磨矿条件，试验确定磨矿细度为72%-200目，药剂为现场使用的捕收剂和起泡剂，磨矿设备采用XMQ-Φ240×90球磨机，粗扫为XF D-3L挂槽浮选机，精选为XFD-1L挂槽浮选机。浮选流程为一粗二扫一精，试验流程见图2。

图2 开路试验流程

3.1 单采场矿石试验结果

由表3可知，不同采场的矿石浮选现象和指标存在较大差异，有较多采场矿石粗选起泡困难，部分采场矿石的捕收剂用量由100g/t增加至170g/t，起泡剂用量由80g/t增加至170g/t时，粗选仍不能形成有效泡沫层，具体情况有以下几种：

表3 单采场矿石试验开路试验结果

（1）粗选不易起泡，亮绿色泡沫，矿浆难沉降过滤（如：5505、6018、6019、6602）；

（2）粗选不易起泡，红（黑）色矿浆泡沫（如：5508、6010、9438）；

（3）易起泡，红色矿浆泡沫、墨绿色泡沫（如：9334、9436、9432）。

将泡沫现象与试验结果进行对照，发现第（1）种浮选现象，不论原矿品位高低，均可得到高品位精矿，回收率也较高；第（2）种浮选现象，铜精矿品位有高有低，指标波动较大；第（3）种浮选现象，铜精矿品位相对较低。

3.2 多采场混合矿石试验结果

3.2.1 药剂用量对比试验

从表4可知，在磨矿细度-200目为72%的条件下，当起泡剂用量为70g/t时，将捕收剂用量由100g/t提高至120g/t，铜精矿品位基本不变，粗选铜回收率提高了0.25%；当捕收剂用量为120g/t时，将起泡剂用量由70g/t提高至90g/t，铜精矿品位下降了0.81%，粗选铜回收率下降了0.02%。因此，推荐现场捕收剂用量为120g/t， 起泡剂用量为70g/t。

根据表4的浮选现象可知，三组试验的粗选泡沫层均较薄，扫选能形成稳定的泡沫，与上述单采场矿石试验观察到的泡沫现象相似。

表4 混合矿开路试验结果

3.2.2 粗选捕收剂用量试验

针对粗选泡沫层薄，增加起泡剂用量仍不见好转的情况，本次试验在起泡剂总用量70g/t，捕收剂总用量120g/t的条件下，将粗选捕收剂用量分别设置为60g/t、30g/t、10g/t进行对比，试验流程见图2，结果见表5。

表5 粗选捕收剂用量试验结果

从试验结果看，其他条件不变时，粗选捕收剂用量为60g/t时，粗精矿回收率为93.22%；粗选捕收剂用量为30g/t时，粗精矿回收率最高，达到93.98%；粗选捕收剂用量为10g/t时，粗精矿回收率为93.57%。因此，推荐试验2的药剂用量条件，捕收剂粗选用量30g/t、扫一用量60g/t、扫二用量30 g/t。

从浮选现象看，随着粗选捕收剂用量下降，粗选泡沫越来越丰富，并逐渐形成稳定的泡沫层。当粗选捕收剂用量降到10g/t时，泡沫开始由“实”变“虚”。经过分析可知，当大部分易浮的矿物同时浮起时，对药剂产生竞争吸附，造成药剂量不足；同时气泡吸附大量矿物时，气泡承载力不够，不能有效完成二次富集，使泡沫发生板结，不能形成稳定矿化泡沫层。适当降低粗选捕收剂用量后，使有用矿物有序上浮，能有效解决这一问题，并有利于粗选作业泡沫层的稳定性。

3.2.3 闭路试验

为考查中矿的影响［6］，在磨矿细度-200目72%，起泡剂70g/t，捕收剂120g/t（第一点30g/t）条件下，进行了一粗一精二扫闭路试验，获得铜精矿品位20.18%、尾矿品位0.060%、选铜回收率为92.98%的选矿指标。试验流程见图3，结果见表6。

图3 闭路试验流程

表6 闭路试验结果

4 生产应用

4.1 生产现状

现场浮选工艺为二粗二扫一精流程，粗选I（前两槽）直接得出精矿1，粗选II通过精选后得出精矿2，与精矿1合并为最终精矿，扫选泡沫循序返回。自2020年7月以来，现场浮选现象发生较大变化，具体表现为：粗选I泡沫层不稳定，“翻花”现象严重，铜精矿品位和回收率指标波动较大。同时，现场起泡剂用量大幅上升，7、8、9月起泡剂用量单耗分别为88g/t、93g/t、86g/t，与计划用量70g/t相比，严重超标。

4.2 生产调试

由于现场泡沫现象与小型试验泡沫现象相似，所以直接将小型试验成果应用于生产现场，2020年9月下旬对粗选I捕收剂用量进行了生产调试，现场加药条件和调试结果见表7。

表7 现场粗选用量调试结果

由表7可知，当粗选I捕收剂用量为38～43g/t，铜 精 矿 品 位18.68%～22.16%，选 铜 回 收 率88.17%～90.60%；当粗选I捕收剂用量为18～22g/t，铜 精 矿 品 位19.95%～20.78%，选 铜 回 收 率92.57%～93.06%；当粗选捕I收剂用量调整至38g/t后，粗选I泡沫层不能形成稳定泡沫层，回收率仅为89.46%。

在现场调试过程中，现场浮选泡沫更能解释试验现象，当粗选I捕收剂用量较高时，泡沫层出现板结压槽现象，当开大风量或提高浮选液面时，又出现“翻花”和刮泡带浆现象；适当降低粗选I捕收剂用量时，泡沫层逐渐由薄变厚，液面“翻花”现象逐渐消失，并能形成稳定的泡沫层。

4.3 生产应用

后期生产中针对该类型的矿石，将粗选I捕收剂用量由45g/t调整至20g/t，现场浮选现象明显改观：浮选液面稳定，前两槽无“翻花”现象，泡沫层丰厚致密稳定，粗选至扫选层次感分明，为浮选操作创造了有利条件。由表8可知，调整后，选铜回收率由92.17%提高至92.86%，提高了0.69%；起泡剂单耗由87g/t下降至69g/t，降低了18 g/t，技术经济效益明显提升。

表8 药剂用量调整前后指标对比

5 结论

（1）针对起泡效果差的矿石，在总药量不变的情况下，适当降低粗选捕收剂用量，使有用矿物有序上浮，避免了大量易浮矿物对药剂的竞争吸附，消除了气泡承载力不够，泡沫板结现象，有利于改善矿化泡沫层的稳定性。

（2）通过降低粗选I捕收剂用量，彻底解决了浮选前两槽不起泡、翻花等问题。生产实践结果表明：将粗选I捕收剂用量由45g/t调整至20g/t，浮选泡沫稳定，层次感分明，选铜回收率提高0.69%，起泡剂单耗降低18g/t，经济效益提升明显。

（3）对于其他硫化矿，特别是原矿品位高、比重大、较易浮矿物（如黄铁矿、方铅矿），在浮选的过程中，也容易出现粗选矿化泡沫层不稳定，泡沫板结现象。在现场操作调整时，上述药剂用量优化方案具有一定的参考和借鉴意义。