难选铜硫矿浮选试验研究.DOC

1、基金项目：国家自然科学基金项目（No.51764021）作者介绍：纪慧超（1991）男，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要研究方向为浮选理论与工艺。通讯作者：刘全军（1964）男，四川广安人，教授，博士生导师，主要研究方向为浮选理论与工艺。难选铜硫矿浮选试验研究纪慧超 1,2，刘全军 1,2，江 旭 2，罗 斌 2 （1.复杂有色金属资源清洁利用国家重点试验室，云南 昆明 650093；2.昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093）摘要：本文采用 RSM（响应曲面法)对铜硫矿浮选中铜的试验条件进行优化，得到最优试验条件为：磨矿细度 96.95%、pH 值 11.68、水玻璃 1 131

2、.13 g/t、乙硫氮 44.96g/t。在此基础上进行了铜硫浮选的闭路试验，获 得 铜 品 位18.41%， 回 收 率 80.16%的 铜 精 矿 ， 硫 品 位 45.45%， 回 收 率 85.27%的 硫精 矿 。 该 研 究 可 作 为 铜 硫 分 离 及 RSM 在 选 矿 中 的 应 用 提 供 参 考 。关 键 词 ： 铜 硫 矿 ； 铜 硫 分 离 ； RSM； 浮 选Experimental Study on Flotation of Refractory Copper SulfideJi Huichao1,2,Liu Quanjun1,2,Jiang Xu2,Luo B

3、in2(1.State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, PR China;2.Faculty of Land Resource Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093, PR China)Abstract:In this paper, RSM (respo

4、nse surface method) was used to optimize the copper sulphur ore flotation copper test conditions, and the optimal test conditions were: grinding fineness 96.95%, pH=11.68, water glass 1131.13g/t, ethylsulfur nitrogen 44.96 g/t.Based on this, a closed-circuit test of copper-sulphur flotation was cond

5、ucted, and a sulfur concentrate with a copper grade of 18.41%, a recovery rate of 80.16%, a S grade of 45.45%, and a recovery rate of 85.27% was obtained. This study can be used as a reference for the separation of copper and sulfur and the application of RSM in beneficiation.Key words： Copper sulfi

6、de mine； Copper sulfur separation;RSM； flotation铜矿资源主要集中在俄罗斯、秘鲁、智利、美国、澳大利亚等国家，而我国铜矿资源主要分布在云南、安徽、江西、甘肃、湖北、西藏、黑龙江。其中基金项目：国家自然科学基金项目（No.51764021）作者介绍：纪慧超（1991）男，陕西宝鸡人，硕士研究生，主要研究方向为浮选理论与工艺。通讯作者：刘全军（1964）男，四川广安人，教授，博士生导师，主要研究方向为浮选理论与工艺。较为著名有山西中条山、江西德兴、安徽铜陵地区、云南东川等。与国外某些铜矿相比，品位偏低、开发条件落后等不利因素严重制约我国铜工业的发展。铜

7、资源需求日益增大，但资源属性趋向贫、细、杂。因此，相关选矿技术水平的提高就显得十分迫切 1-4。常见的伴生铜矿资源为铜硫矿,主要铜矿物为黄铜矿,主要含硫矿物为黄铁矿,通常选别方法是浮选。当前，处理低品位铜矿的方法较多，主要有等可浮流程、混合浮选、优先浮选流程和部分优先-混合浮选流程等。优先浮选流程指标较好,但所用药剂种类多,药剂用量大。在铜硫分离的过程中，常常伴随着黄铁矿可浮性变化大、矿石含泥多、可溶性盐的影响等问题 5-8。本文针对云南某复杂铜硫矿，铜品位低，铜硫分离难度大的问题进行研究，最终实现了铜硫有效分离以及铜、硫资源的综合回收，为同种类型的铜硫矿的分选提供参考。1 原矿性质为了更多的

8、掌握矿石的性质，以便于为后续的选矿试验提供正确的指导，本试验对原矿综合样进行工艺矿物学分析，主要包括化学多元素分析、X-射线衍射分析、铜物相分析等。1.1 矿石成分原矿化学多组分分析结果如表 1 所示。表 1 原 矿 多 组 分 分 析 结 果Table 1 Multi-element analysis results of run-of-mine ore /%组 分 Au1） Ag1） TFe S Zn As含 量 0.1 15.20 18.83 12.67 0.29 0.1组 分 CaO MgO SiO2 Cu Al2O3含 量 11.36 0.83 35.96 0.96 3.171） 单

9、 位 为 g/t。矿 石 中 除 主 要 有 益 元 素 Cu、 S 外 ， 还 伴 生 少 量 的 Ag 等 。 Cu、 S 为 主要 回 收 对 象 ， 原 矿 Cu 品 位 0.96%， S 品 位 为 12.67%。1.2 矿 石 XRD 分 析对 该 原 矿 综 合 样 进 行 X-射 线 衍 射 分 析 ， 得 到 了 试 验 矿 样 的 矿 物 组 成 。由 XRD 分 析 结 果 得 知 ， 原 矿 中 主 要 矿 物 为 黄 铁 矿 、 黄 铜 矿 、 磁 黄 铁 矿 、 脉石 矿 物 为 石 英 、 高 岭 石 、 透 闪 石 、 白 云 石 、 滑 石 和 方 解 石 等

10、 。1.3 主 要 元 素 物 相 分 析 及 嵌 布 特 征表 2 为 铜 物 相 分 析 结 果 。 由 表 2 的 铜 物 相 分 析 可 以 看 到 ， 原 矿 中 铜 主要 以 硫 化 矿 形 式 存 在 ， 硫 化 矿 分 布 率 为 97.85%， 氧 化 铜 含 量 极 少 ； 由 工艺 矿 物 学 知 ， 铁 主 要 以 黄 铁 矿 和 磁 黄 铁 矿 的 形 式 存 在 ， 磁 黄 铁 矿 晶 体 结 构复 杂 ， 通 常 呈 粒 状 、 致 密 块 状 集 合 体 。 菱 铁 矿 含 量 较 少 ， 鉴 于 铁 的 品 位 不高 且 分 布 比 较 杂 ， 暂 时 不 考

11、 虑 回 收 。铜 硫 分 离 难 度 大 的 主 要 原 因 有 以 下 几 点 ： 首 先 硫 化 铜 矿 石 中 常 含 有 几 种不 同 的 硫 化 铜 矿 物 ， 而 各 种 硫 化 铜 矿 物 浮 选 所 需 的 pH、 用 量 、 药 剂 种 类 、等 浮 选 条 件 也 大 不 相 同 ； 其 次 ， 不 同 硫 化 铜 矿 物 氧 化 的 难 易 程 度 也 存 在 差异 ， 其 中 辉 铜 矿 易 氧 化 ， 氧 化 会 造 成 矿 浆 中 含 有 大 量 铜 离 子 ， 活 化 了 黄 铁矿 ， 使 铜 硫 分 离 难 度 加 大 ； 镜 下 对 该 矿 石 观 察 可

12、知 ， 黄 铜 矿 与 黄 铁 矿 、 磁黄 铁 矿 嵌 布 紧 密 ， 呈 现 出 不 均 匀 的 中 细 粒 嵌 布 形 式 ， 少 量 呈 微 细 粒 状 包 裹于 两 种 矿 物 当 中 ， 且 黄 铁 矿 可 浮 性 好 ， 以 上 这 些 原 因 使 的 该 矿 石 中 铜 硫 分离 难 度 加 大 9-12。 依 据 该 矿 石 性 质 及 特 点 ， 后 续 将 采 用 浮 选 的 方 法 对 铜 和硫 进 行 回 收 。表 2 铜 物 相 分 析 结 果Table2 Analysis results of copper phase /%铜 物 相 胆 矾 游 离 氧 化 铜

13、结 合 氧 化 铜 硫 化 铜 及 其它 总 铜含 量 0.01 0.01 0.010 0.94 0.96分 布 率 1 1 1.19 97.85 100.02 试 验 方 案结 合 工 艺 矿 物 学 研 究 和 国 内 外 相 关 资 料 的 查 阅 ， 对 于 该 矿 石 的 特 点 可 知 ，该 矿 石 的 选 别 难 度 主 要 集 中 在 铜 、 硫 的 分 离 与 富 集 。原 矿 中 铜 矿 物 以 硫 化 铜 矿 为 主 ， 相 对 来 说 ， 铜 的 硫 化 矿 可 浮 性 较 好 ， 在中 性 或 弱 碱 性 介 质 中 容 易 上 浮 ， 而 磁 黄 铁 矿 、 黄 铁

14、 矿 可 浮 性 在 强 碱 性 介 质中 较 差 。 针 对 该 铜 硫 矿 的 矿 石 性 质 ， 试 验 对 比 了 铜 优 先 浮 选 、 铜 硫 混 浮 、及 铜 粗 精 矿 再 磨 工 艺 的 可 行 性 ， 结 果 优 先 浮 选 工 艺 浮 选 指 标 最 优 ， 因 此 ，采 用 铜 优 先 浮 选 -铜 尾 选 硫 工 艺 对 该 矿 石 进 行 研 究 。 由 于 硫 的 可 浮 性 较 好 ，浮 选 难 度 小 ， 该 矿 石 的 选 别 难 度 主 要 在 于 铜 的 浮 选 和 分 离 ， 因 此 ， 后 续 将重 点 对 铜 的 浮 选 进 行 研 究 。 本 试

15、 验 将 根 据 图 1 所 示 流 程 进 行 试 验 ， 将 试 验结 果 采 用 RSM（ 响 应 曲 面 法 )重 点 对 铜 硫 分 离 中 铜 浮 选 的 条 件 试 验 进 行 研究 。 应 用 RSM 对 已 有 的 试 验 结 果 ， 采 用 统 计 学 知 识 进 行 建 模 分 析 ， 以 浮 选品 位 和 回 收 率 作 为 指 标 ， 对 铜 浮 选 试 验 条 件 进 行 进 一 步 的 优 化 13-15。RSM 设 计 中 的 因 素 和 水 平 见 表 3。原 矿磨 矿石 灰5精 矿中 矿 尾 矿3粗 选扫 选图 1 铜 优 先 浮 选 原 则 流 程Fig.

16、1 Copper priority flotation principle process表 3 响 应 曲 面 设 计 中 的 因 素 和 水 平Table 3 Factors and levels of response Surface methods水平编码因素-1 -0.33 0.33 1磨矿细度/% A 59 77 87 97pH 值 B 9 10.5 11 12水玻璃/（gt -1） C 600 800 1 000 1 200乙硫氮/（gt -1） D 20 30 40 503 试 验 结 果 与 讨 论3.1 模 型 设 计以 磨 矿 细 度 、 pH 值 、 水 玻 璃 用 量

17、 、 乙 硫 氮 的 用 量 为 变 量 ， 将 其 中 一 个作 为 单 一 变 量 ， 在 其 它 条 件 不 变 的 情 况 下 ， 进 行 单 因 素 浮 选 试 验 ， 用RSM 对 试 验 结 果 进 行 了 处 理 ， 试 验 结 果 的 因 素 与 水 平 编 码 对 应 的 试 验 值 见 表4。表 4 因 素 与 水 平 编 码 及 对 应 的 试 验 值Table 4 Factors and level coding and their corresponding test values编号 A B C D 品位/% 回收率/%1 -1 -0.33 0.33 -0.33

18、5.74 66.062 -0.33 -0.33 0.33 -0.33 6.48 70.693 0.33 -0.33 0.33 -0.33 8.61 71.194 1 -0.33 0.33 -0.33 8.66 76.275 1 -0.33 -1 -0.33 6.78 71.676 1 -0.33 -0.33 -0.33 8.61 74.267 1 -0.33 0.33 -0.33 8.66 76.278 1 -0.33 1 -0.33 8.47 75.519 1 -1 0.33 -0.33 7.31 70.6710 1 -0.33 0.33 -0.33 8.66 76.2711 1 0.33

19、0.33 -0.33 8.12 75.4812 1 1 0.33 -0.33 8.41 71.5313 1 -0.33 0.33 -1 8.98 66.9714 1 -0.33 0.33 -0.33 8.66 76.2715 1 -0.33 0.33 0.33 9.05 74.4516 1 -0.33 0.33 1 8.36 73.033.2 回 归 分 析基 于 试 验 结 果 设 计 对 表 4 中 试 验 结 果 进 行 拟 合 ， 得 到 品 位 和 回 收 率 因 子 编码 的 回 归 方 程 如 下 ： 品 位 =6.80+1.39A+0.047B+0.81C-0.037D 回 收

20、 率 =70.10+3.67A+0.69B+1.33C+1.53D品 位 和 回 收 率 的 3D 模 型 见 图 2。图 2 品 位 和 回 收 率 的 3D 模 型Fig.2 3D model of grade and recovery为 了 检 验 模 型 的 可 靠 性 ， 根 据 模 型 对 试 验 进 行 预 测 ， 并 对 试 验 的 真 实 值和 模 型 的 预 测 值 进 行 统 计 ， 品 位 和 回 收 率 的 真 实 值 和 预 测 值 见 图 3。 从图 3 中 可 以 看 出 ， 实 际 值 和 预 测 值 几 乎 都 分 布 在 直 线 的 附 近 ， 说 明 回

21、 归 模型 拟 合 的 较 好 ， 模 型 的 建 立 是 可 靠 的 ， 该 模 型 可 以 用 于 对 试 验 进 行 预 测 。图 3 品 位 和 回 收 率 的 真 实 值 和 预 测 值Fig.3 True and predicted values of grade and recovery表 5 和 表 6 分 别 为 品 位 的回归模型方差分析、回收率的回归模型方差分析。 通 过 对 方 差 进 行 分 析 ， 以 检 验 模 型 的 合 理 性 和 数 据 的 准 确 性 。 P 值用 于 判 断 模 型 的 的 显 著 性 ， 通 常 当 PF)Model 10.38 4 2

22、.60 7.27 0.0041A 8.69 1 8.69 24.34 0.0004B 0.46 1 0.46 1.28 0.2823C 1.66 1 1.66 4.64 0.0543D 3.454E-0.03 1 3.454E-0.03 9.671E-0.03 0.9234表 6 回收率的回归模型方差分析Table 6 Variance Analysis of Regression Models for Recovery项 目 平 方 和 df 均 方 差 F 值 P 值(probF)Model 74.62 4 18.66 2.37 0.0164A 60.81 1 60.81 7.72 0.0

23、180B 1.00 1 1.00 0.13 0.7290C 4.46 1 4.46 0.57 0.4675D 5.95 1 5.95 0.76 0.40333.3 闭 路 试 验在 开 路 试 验 的 基 础 上 ， 选 铜 采 用 “一 次 粗 选 两 次 精 选 三 次 扫 选 ”中矿 循 环 返 回 的 流 程 进 行 闭 路 试 验 ， 选 铜 的 尾 矿 用 来 选 硫 ， 采 用 “一 次 粗选 两 次 精 选 一 次 扫 选 ”。 闭 路 试 验 流 程 见 图 4， 试 验 结 果 分 别 见 表 7。水 玻 璃 1131 乙 硫 氮 45 松 醇 油 45 原 矿乙 硫 氮

24、20 松 醇 油 30 乙 硫 氮 10 松 醇 油 15 乙 硫 氮 5 松 醇 油 15 铜 精 矿硫 酸 铜 500 乙 硫 氮 45 松 醇 油 45 硫 精 矿 尾 矿磨 矿 细 度 -74um占 97%石 灰 （ pH=11.5）（ pH=11.5）（ pH=11.5）5332225223硫 酸 铜 250 乙 硫 氮 20 松 醇 油 30 22粗 选 I1212121521521药 剂 用 量 单 位 ： g/t 搅 拌 、 浮 选 时 间 单 位 ： min铜 精 选 I铜 精 选 II扫 选 I扫 选 II扫 选 III硫 粗 选硫 精 选 I硫 精 选 II硫 扫 选图

25、4 闭 路 试 验 流 程Fig.4 Flowsheet of closed-circuit test表 7 闭 路 试 验 结 果Table 7 Results of closed-circuit test 品位/% 回收率/%产品名称 产率/%Cu S Cu S铜精矿 4.18 18.41 18.28 80.16 6.03硫精矿 23.77 0.62 45.45 15.35 85.27尾矿 72.05 0.06 1.53 4.49 8.70合计 100.00 0.96 12.67 100.00 100.00由 表 7 试 验 结 果 可 知 ， 闭 路 试 验 可 获 得 铜 精 矿 铜

26、品 位 18.41%、 回 收率 80.16%， 硫 精 矿 中 硫 品 位 为 45.45g/t、 硫 的 回 收 率 为 85.27%的 选 矿指 标 。4 结 论1） 通 过 工 艺 矿 物 学 分 析 ， 试 验 所 用 矿 样 中 ， 矿 石 含 铜 0.96%， 硫12.67%， 铜 主 要 以 硫 化 矿 的 形 式 存 在 于 矿 石 中 ， 硫 化 铜 矿 占 总 铜 的97.85%， 氧 化 铜 含 量 极 少 。2） 采 用 RSM 对 铜 浮 选 试 验 结 果 进 行 分 析 ， 得 到 最 优 试 验 条 件 为 ： 磨 矿细 度 96.95%、 pH 值 为 11

27、.68、 水 玻 璃 1131.13 g/t、 乙 硫 氮 44.96 g/t。3） 基 于 RSM 对 铜 浮 选 条 件 试 验 优 化 的 基 础 上 ， 对 铜 硫 分 离 进 行 闭 路 试验 ， 获 得 铜 品 位 18.41%， 回 收 率 80.16%的 铜 精 矿 ， 硫 品 位 45.45%， 回收 率 85.27%的 硫 精 矿 ， 实 现 了 该 复 杂 铜 硫 矿 的 分 选 。参 考 文 献1 付翔宇,吴 猛,李春龙,等.某低品位铜金矿铜硫分离试验研究J.矿产综合利用,2017(04):51-56.2 冯丽萍,余艳萍,赵文娟,等.云南某高硫铜矿选矿试验研究J.云南冶

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