礦產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，或者選礦技術水平所限，我國的礦產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。隨著世界各國礦產資源的不斷開發利用，有色金屬礦產資源正面臨著日漸枯竭的問題，在礦產資源日益減少和環保呼聲日漸高漲的今天，選礦廠尾礦中有價礦產資源的綜合回收與利用技術研究倍受世界各國政府與礦山企業的重視[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，為礦山開發提供科學依據。
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果見表1。分析結果表明，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、鐵化學物相分析結果分別見表2、表3、表4、表5。
表2結果表明，銅鉬浮選尾礦中銅氧化率很高。礦樣中銅的賦存狀態很復雜，礦樣中浮選可回收銅主要以硫化銅礦物形式產出，其次以自由氧化銅形式存在。與鐵、錳及硅的結合銅在目前的條件下很難浮選回收利用。
表3結果表明，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果
表3 銅鉬浮選尾礦中鉬的化學物相分析結果
表4 銅鉬浮選尾礦中硫的化學物相分析結果
表5 銅鉬浮選尾礦中鐵的化學物相分析結果
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。常呈不規則狀或他形粒狀與脈石礦物呈貧連生體形式產出;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則狀集合體產出于脈石礦物中，部分斑銅礦在黃銅礦中呈葉片狀固溶體分離結構產出;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出于脈石礦物中;偶爾可見不規則狀斑銅礦與脈石礦物連生產出。
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則狀集合體的形式產出在脈石礦物中;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則狀產出在脈石礦物中;有時可見銅藍與藍輝銅礦緊密連生產出在脈石礦物中;偶爾可見銅藍呈不規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”產出在脈石礦物中;部分輝鉬礦呈纖維狀、毛發狀和不規則狀單體形式產出，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、他形粒狀或不規則狀產出在脈石礦物中，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出在脈石礦物中，另有少量黃鐵礦以粒狀或不規則狀單體形式產出;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邊結構或交代殘余結構產出，兩者有時以集合體形式產出在脈石礦物中;偶爾可見黃鐵礦與黃銅礦連生產出在脈石礦物中。-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。主要呈不規則狀或半自形、他形晶粒狀單體形式產出;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 選礦工藝試驗結果與討論
2.1 試驗方案的選擇
由工藝礦物學研究結果可知，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，結合氧化銅含量較高;(3)輝鉬礦、硫化銅礦物、黃鐵礦的產出粒度較細，且大部分與脈石礦物呈貧連生體的形式產出;(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。脫泥試驗結果見圖1。
圖1 尾礦脫泥試驗結果
Fig. 1 Test results of desliming in the ore
結果表明，采用尾礦預先脫泥銅鉬的損失較低。脫泥產率控制在8%以下，銅鉬的損失率可控制在10%以內，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，試驗結果見圖3。由圖3試驗結果可見，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，試驗結果見圖4。由圖4試驗結果可見，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，試驗結果見圖5。由圖5試驗結果可見，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，試驗結果見圖6。由圖6試驗結果可見，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可作為后續硫浮選的捕收劑。
圖6 Cu-Mo粗選捕收劑種類試驗結果
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，試驗結果見圖7。由圖7試驗結果可見，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，試驗結果見圖8。由圖8試驗結果可見，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。磨礦細度試驗結果見圖9，從試驗結果來看，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。試驗結果見圖10。結果表明，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，試驗結果見圖12。由圖12中結果可見，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，試驗結果見圖13。由圖13中結果可見，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，試驗結果見圖14。由圖14中結果可見，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，試驗結果見圖15。由圖15中結果可見，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，獲得銅鉬混合精礦;銅鉬混合精礦再磨后經一次粗選、二次掃選、五次精選作業分離，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，獲得硫精礦。閉路試驗結果見表6。
表6 全流程閉路試驗結果
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)后經磁場強度為64kA/m的磁精選，獲得了產率為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%，雜質含量達到國家鐵精礦粉礦一級品的質量標準。
5)由于原尾礦中含有少量的炭質，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。
參考文獻：
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聲明：
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編輯：中冶有色技術網
來源：北京科技大學、北京礦冶研究總院
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