随着国民经济的高速发展,我国对铜矿资源的需求量在大幅度增加。而我国铜矿山采选能力和冶炼生产力则与之极不对称;自产铜矿不能满足国内生产需求。多年来,我国大量进口铜精矿。根据海关统计,2005年的进品量为406万吨,占世界铜精矿贸易的1/4。而到2008年进口量达到519万吨,占世界铜精矿贸易量的1/3。
宁强县广坪镇大茅坪铜矿有限责任公司位于陕西省宁强县广坪镇大茅坪村。地质勘查报告表明,该矿石主要有黄铜矿和黄铁矿等矿物,脉石矿物有碳酸钙、石英、泥质、绿泥土、绢云母等。
一、矿石性质
为了更好地了解原矿性质,对原矿进行了X射线荧光半定量分析,原矿中可回收的有价元素主要有铜和硫,铅、锌、金和铁的含量低,基本无回收价值。本文重点研究了浮选及用量、捕收剂种类及用量、铜硫分离的抑制剂种类及用量。
二、选矿试验
1、磨矿细度试验
对原矿性质经鉴定后表明,黄铜矿与部分黄铁矿共生密切,因此为使黄铜矿尽可能单体解离,需要进行磨矿。磨矿细度试验我们采用活化剂Na2S用量为lOOg/t、捕收剂用量为60g/t。(异丙基黄药45g/t,丁基铵黑药15g/t)、以及起泡剂11号油用量为23g/t,结果表明,该矿石磨矿细度太粗和太细时,浮选效果都不好。磨矿细度粗时,黄铜矿不能完全单体解离,难以上浮,回收率偏低;而磨矿细度过细时,即-74μm含量达90%时,铜品位虽然比较高,但铜回收率明显降低,原因是该矿石本身易粉碎,加之磨矿时间较长,使之产生泥化所致。综合考虑,确定磨矿细度-74μm含量为70%比较合理。
2、铜硫混合浮选试验
(1)、活化剂种类及用量试验
本研究为了考察不同活化剂对铜浮选指标的影响,分别选取Na2S、CuSO4、Na2S+CuSO4(1:1)作为活化剂,在活化剂用量均为100g/t的条件下与空白试验进行对比。
Na2S的活化效果优于CuSO4和Na2S+CuSO3(1:1)的活化效果,虽然粗精矿铜的品位略有降低,但回收率最高,为87.78%,所以认为Na2S的活化效果最好。分析原因为加入Na2S活化硫化矿物可以达到提高有用矿物回收率的目的,特别是对其中较难浮的氧化铜矿的硫化作用可提高铜的回收率,经活化后明显增加矿物可浮性。
按照磨矿细度试验流程进行了用量Na2S试验,随着用量Na2S的增加,硫化矿物被活化,铜回收率开始下降,因此确定为120g/t。
(2)、捕收剂种类及用量试验
试验保持捕收剂总用量均为80g/t的条件下,分别考察了丁基黄药、丁基黄药+丁基铵黑药(3:1)、乙基黄药、乙基黑药+丁基铵黑药(3:1)、异丙基黄药、异丙基黄药+丁基铵黑药(3:1)等6种药剂组合形式的浮选效果。
选择异丙基黄药+丁基铵黑药(3:1)的组合作为捕收剂。
试验结果表明,随着捕收剂异丙基黄药+丁基铵黑药(3:1)用量的逐渐增加,粗精矿的铜品位逐渐降低,回收率先增大后逐渐减小。当用量为60g/t时,粗精矿中铜品位为2.45%,回收率较高为95.43%,当用量继续增加,回收率开始减小,且品位也大幅度降低。综合考虑,选择粗选阶段采用捕收剂异丙基黄药+丁基铵黑药(3:1)用量为60g/t。
(3)、浮选时间试验
混合粗选浮选剂确定后,固定混合粗选磨矿细度-74μm含量70%,活化剂Na2S为120g/t,捕收剂异丙基黄药45g/t,丁基铵黑药15g/t,11号油23g/t,进行了粗选时间试验。
浮选第5min和第6min的精矿均有均等的回收率,但到第7min时的精矿回收率降低比较大,故粗选时间应定为6min。
(4)、扫选试验
通过一次混合粗选,铜回收率达到89.51%,为了进一步提高铜回收率,进行混合浮选扫选试验。
混合浮选粗选后,增加第一次扫选,可以使粗精矿铜回收率增加6.96%,使尾矿品位降到0.1%以下;增加第二次扫选,可以使粗精矿铜回收率再增加1.04%,使尾矿品位降到0.04%,粗选铜总回收率达到97.51%,再增加扫选段数,回收率无变化,说明针对该矿石,二次扫选已经能满足铜回收的要求,因此确定混合浮选扫选段数为两段。
3、铜硫分离试验
(1)、石灰用量试验
工业上,黄铁矿的常用抑制剂为石灰,较其它碱类抑制剂具有诸多优点。
同样石灰的用量会对铜硫分离效果的好坏起着决定性的影响。为选择合适的铜硫分离石灰的用量,进行铜硫混合浮选精矿铜硫分离粗选石灰的用量试验。
结果表明,随着石灰用量的增加,铜精矿品位先上升后降低趋势;当石灰用量超过10kg/t后,铜品位急剧下降,说明此时石灰用量过大,不仅抑制了黄铁矿,也抑制了黄铜矿和,同时可以看出,针对该矿石需要较大的石灰加入量才能达到较好的分离效果。综合考虑,铜硫分离石灰用量lOkg/t为宜。
(2)、Z-200用量试验
通过对黄铜矿选择性捕收剂的捕收性能及其作用机理研究发现,硫氨酯类捕收剂是一种选择性良好的硫化矿捕收剂,对硫化铜和金的捕收能力较强,而对硫化铁等硫化矿物的捕收能力比较弱,因而在铜硫浮选分离中表现出良好的选择性;且可在弱碱性条件下使用,减少了石灰用量的上限,从而有利于硫浮选和硫精矿过滤;用药量少、一般为黄药的1/3至1/4,且兼有起泡性。基于以上原因选择选择Z-200作为捕收剂。
分别在不同的捕收剂用量下进行条件试验可以看出,随着Z-200用量的增加,铜精矿品位变化不大,回收率不断增大;当Z-200用量超过25g/t后,铜回收率增加缓慢。综合考虑,铜硫分离Z-200用量选为25g/t为宜。
4、开路流程试验
通过上述工艺条件优化试验后,在所确定的最佳药剂制度条件下,进行一次粗选和两次扫选,混合精矿进行铜硫分离后,再经过三次精选和两次扫选的开路试验,结果表明,在试验所确定的最佳工艺条件下,按照工艺流程,开路试验取得了品位20.83%和回收率79.92%的较好指标。
5、闭路流程试验
实验室经过开路流程试验后取得较好指标,进而进行闭路流程试,中矿依次顺序返回,结果表明,在开路流程试验所确定的最佳工艺条件下,闭路流程试验取得了铜精矿品位为18.16%、回收率为86.32%,硫精矿品位为30.12%、回收率为83.07%的较好指标。说明中矿返回到各浮选作业后得到了很好的分选,铜精矿回收率得到很大增高,且闭路试验的药剂用量有所减少。
三、结论
1、原矿性质研究结果表明,由于该矿石中主要金属物为黄铜矿和,其次为黄铁矿,其中氧化铜含量较低,因此采用铜硫混合浮选方法充分回收铜矿物;同时采用活化硫化钠活化氧化铜矿物,达到了最大限度回收铜矿物的目的。
2、磨矿细度试验结果表明,该硫化矿磨矿细度选择-74μm为70%为宜。通过单因素条件试验确定铜硫混合浮选阶段最佳药剂制度为:活化剂Na2s用量为l20g/t,组合使用捕收剂用量为60g/t,(异丙基黄药15g/t,丁基铵黑药15g/t)、起泡剂11号油23g/t。
3、对铜硫分离浮选影响因素试验研究表明,石灰用量对铜矿物浮选的影响十分明显,石灰用量不足与过多都会影响精矿中铜的品位和回收率。本试验最终确定最佳石灰用量为lOkg/t;而铜硫分离捕收剂Z-200最佳用量为25g/t。
4、实验室最终通过一次粗选、两次扫选选混合浮选,铜硫分离三次精选、两次扫选的闭路试验最终获得铜精矿品位为18.126%、回收率为86.21%,硫精矿品位为30.12%、回收率为82.07%的结果,试验取得了满意的指标。
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