某復雜硫精礦中銅、鉍和金銀的綜合回收*

王鐵墨，李光英

（1.河北省地質實驗測試中心，河北 保定 071051；2.云南錫業股份有限公司卡房分公司，云南 個舊 661000）

硫精礦中硫鐵礦是最常見的礦物，并且礦物含量高，往往是其它有價礦物的數倍或數十倍以上。除硫鐵礦之外，硫精礦中還常常含有銅鉍金銀等有價元素，雖然礦物含量不及硫鐵礦，但綜合利用價值卻不容小覷[1]。

硫精礦中銅含量普遍在0.40%以上，但由于銅礦物嵌布粒度屬于微細粒級，因而缺少針對性的回收措施，綜合利用較少。針對鉍礦物，國內外普遍采用重選法回收[2-3]，浮選法回收研究較少，特別是自然鉍等罕見鉍礦物，可供選擇的浮選藥劑十分稀少，可借鑒的方法不多。針對伴生金銀的回收大多采用與主金屬回收一致的工藝流程和藥劑制度，對金銀的回收并無針對性措施，導致金銀回收率波動范圍較大，特別是當金銀以顯示自身浮選行為的獨立礦物形式存在時，金銀回收率更低，僅為50%左右。

該研究以某復雜硫精礦中共生硫鐵礦和伴生有價元素為研究對象，通過采用選礦新工藝以及選擇系列高效浮選新藥劑，著力解決微細粒銅礦物回收效果差、高價值鉍礦物和貴金屬金銀綜合利用程度低的共性技術難題，實現硫精礦資源的高效綜合利用。

1 硫精礦性質

該硫精礦來自某2 000 t/d單銅流程的浮銅尾礦所生產的硫精礦。采用掃描電鏡、EDAX能譜儀、電子顯微鏡、礦物自動檢測分析儀MLA等分析檢測儀器，對該硫精礦進行了工藝礦物學研究。

1.1 硫精礦物質組成分析

硫精礦中硫化礦物除黃鐵礦以外，還含有大量磁黃鐵礦，礦物含量分別為48.31%和30.03%；銅礦物主要為黃銅礦，礦物含量為2.86%；鉍礦物主要為自然鉍和輝鉍礦，礦物含量為0.14%和0.12%；脈石礦物主要為石英、白云石、鈉長石和透輝石。硫精礦主要元素分析見表1，銅物相和鉍物相分析見表2。

表1 硫精礦主要元素分析結果Tab.1 Analysis results of main elements in sulfur concentrate %

表2 銅物相和鉍物相分析Tab.2 Analysis of copper phase and bismuth phase %

物相分析結果表明，銅含量高達0.91%，主要以硫化礦的形式存在，占有率達96%左右，是最主要的有價組分；鉍含量為0.19%，主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在，占有率分別為47.50%和37.50%，其余則包裹于黃鐵礦和黃銅礦中；銀、金也考慮作為回收對象。

1.2 硫精礦中有價礦物嵌布特征

硫鐵礦主要以黃鐵礦和磁黃鐵礦形式存在，黃鐵礦天然可浮性較好，給銅鉍回收帶來了困難；雖然磁黃鐵礦磁性差異變化大，可浮性根據硫鐵含量差異參差不齊，但磁黃鐵礦嵌布粒度較粗，單體解離度接近90%，并且與銅鉍等伴生有價元素嵌布關系并不密切，這為預選拋除磁黃鐵礦、消除磁黃鐵礦的干擾提供了可能；黃銅礦嵌布粒度較細，-0.020 mm粒級占有率達62.66%，屬于微細粒級嵌布；鉍礦物集合體嵌布粒度更細，均在0.043 mm粒級以下，其中-0.020 mm粒級占有率更是高達88.75%；金、銀礦物以銅礦物和鉍礦物為載體，同時存在自然金、銀黝銅礦等獨立金銀礦物，在-0.043 mm脈石礦物中仍然包含有金、銀礦物。黃銅礦和鉍礦物集合體嵌布粒度分布見表3。

表3 黃銅礦和鉍礦物集合體嵌布粒度分布Tab.3 Grain size distribution of cholcopyribe and much mimeral aggregates %

黃銅礦和鉍礦物集合體作為綜合回收的主要對象，其解離度測定結果見表4。

表4 黃銅礦和鉍礦物集合體解離度測定結果Tab.4 Results of dissociation degree of chalcopyrite and bismuthmneld aggregate %

大多數黃銅礦與脈石礦物連生關系密切，對其連生情況進行測定，結果見表5。

表5 黃銅礦與脈石礦物連生比例測定結果Tab.5 Results of the proportion of chalcopyrite associoted with gangue minerals %

黃銅礦是硫精礦中最有價值礦物，但解離情況很差，單體占有率僅為10.14%，而連生體和包裹體的占有率分別為70%和20%左右，主要與脈石礦物連生或被脈石礦物包裹，富銅連生體（黃銅礦占連生體1/2以上）占有率僅為22%左右，貧銅連生體（黃銅礦占連生體1/2以下）占有率高達37%以上，說明黃銅礦與脈石未能充分解離，進一步加大了獲得高品質銅精礦的難度。

鉍礦物集合體單體占有率僅為35.63%，主要與脈石或硫鐵礦連生，其中輝鉍礦還偶見與黃銅礦連生，難以通過單一選礦方法獲得合格品位的鉍精礦產品。

2 選礦試驗研究

該硫精礦礦物組成主要為黃鐵礦、磁黃鐵礦、黃銅礦、輝鉍礦、自然鉍以及脈石礦物，綜合回收銅、鉍、金和銀是本研究的主要目的。根據硫精礦性質，采用“磁—浮”的原則工藝流程進行試驗研究。

2.1 磁選除硫試驗

磁黃鐵礦是硫精礦中主要礦物之一，礦物量占有率達到30.03%，對浮銅浮鉍等均存在嚴重干擾。磁黃鐵礦以中粒為主，粒度主要分布在（200～150）μm之間，主要以單體為主，磁黃鐵礦具有不等的磁性，而黃銅礦、鉍礦物等有價礦物本身不具有磁性，采用適宜的磁場強度，實現磁性不等的磁黃鐵礦與其它礦物的分離，是最經濟有效的措施。試驗流程見圖1，結果見表6。

圖1 磁選除硫試驗流程Fig.1 Test of process of sulfur removal by magnetion separation

表6 磁選除硫試驗結果Tab.6 Test results of surfur removel by magnetion separation %

表6表明，隨著磁場強度增加，高鐵硫精礦中銅、鉍品位升高，銅、鉍損失率增加，但磁場強度在0.45 T以后，高鐵硫精礦產率變化不大，因此，選定磁場強度為0.45 T。

2.2 磨礦細度試驗

根據硫精礦性質，銅礦物與硫鐵礦嵌布關系十分密切，60%的銅礦物嵌布粒度在20 μm以下，-5 μm粒級合計占有率達15.69%，不磨礦的情況下銅解離度僅有10%左右，黃銅礦嵌布粒度屬微細粒級嵌布。采用適宜的磨礦技術措施有效實現微細粒級銅礦物的單體解離，是實現銅礦物有效回收的基礎。磨礦細度試驗流程見圖2，結果見表7。

圖2 浮銅磨礦細度試驗流程Fig.2 Test flow for grinding of fineness of copper flotation

表7 浮銅磨礦細度試驗結果Tab.7 Test results for grinding of fineness of copper floation %

表7表明，銅礦物作為主要回收對象隨著磨礦細度的增加，銅粗精礦品位和回收率都呈現上升趨勢，但磨礦細度達到90%時，銅粗精礦品位和回收率變化不明顯，因此，確定磨礦細度為85%。

2.3 銅鉍浮選試驗

針對磁選尾礦，銅含量達1%左右，根據銅礦物與鉍礦物的可浮性差異，適宜采用優先浮選法先獲得銅精礦再浮選鉍獲得鉍精礦，實現銅鉍有效分離。

2.3.1 銅浮選試驗

磁選尾礦經過磨礦，其中銅礦物單體解離后呈微細粒級狀態、質量輕、比表面積大、易被氧化等特性。為此，對礦漿脫藥劑、硫抑制劑、絮凝劑、鉍抑制劑、捕收劑、起泡劑等開展了不同種類、不同用量的選礦條件試驗，最后確定活性炭為脫藥劑、石灰為硫抑制劑、TX為有機絮凝劑、BY為鉍高效無機抑制劑[6]、丁黃藥為捕收劑、2#油為起泡劑。在銅條件試驗的基礎上，磨礦細度-0.074 mm占85%，以上藥劑用量分別為150 g/t、2760 g/t、800 g/t、800 g/t、175 g/t、70 g/t時，采用一粗二掃三精的工藝流程進行銅浮選閉路試驗，獲得較好試驗指標。試驗結果見表8。

表8 銅浮選試驗結果Tab.8 Test results of copper floation %

2.3.2 鉍浮選試驗

根據硫精礦性質，浮銅尾礦中鉍屬難選鉍礦物。通過對硫抑制劑、鉍活化劑和鉍捕收劑種類、用量的選礦條件試驗，選用硫抑制劑石灰、高效鉍無機活化劑BH、高效選擇性硫氮類鉍捕收劑BB對鉍礦物進行選擇性回收。在鉍條件試驗的基礎上，以上藥劑用量分別為165 g/t、93 g/t和82 g/t時，采用一粗二掃三精的工藝流程進行鉍浮選閉路試驗，獲得較好試驗指標。試驗結果見表9。

表9 鉍浮選試驗結果Tab.9 Test results of bismuth floation %

2.4 伴生金銀浮選試驗

硫精礦中貴金屬既包括以銅礦物和鉍礦物為載體的金銀礦物[9]，也包括自然金、銀黝銅礦等獨立金銀礦物。為了實現上述伴生金銀資源最大價值的綜合利用，選礦試驗對載體金銀和獨立金銀同時考慮回收。因此，確定了“綜合回收載體金銀，強化回收獨立金銀”的技術方案。通過對金銀捕收劑種類和用量的選礦條件試驗，選用硫氨脂類YB作為金銀捕收劑。其具體工藝流程和藥劑制度見流程圖3，試驗結果見表10。

圖3 閉路試驗流程Fig.3 Closed circuit test flow

表10 伴生金銀浮選試驗結果Tab.10 Test results of assotioled gold and silver floation %

2.5 閉路試驗

硫精礦采用0.45 T磁選機一次選別除去硫化物獲得高鐵硫精礦；磁選尾礦經磨礦后采用“一粗二掃三精”的工藝獲得銅精礦，同時回收部分金銀礦物；浮銅尾礦采用一粗二掃三精的工藝獲得鉍粗精礦，同時也回收部分金銀礦物。具體閉路試驗結果見表11。

表11 閉路試驗結果Tab.11 Closed circuit test results %

3 結語

1）雖然硫精礦中銅品位高，但均主要以微細粒硫化銅礦物形式存在，與硫鐵礦嵌布關系十分密切，主要嵌布粒級范圍均在20 μm以下，具有質量輕、比表面積大、易被氧化等特性。通過細磨和加入高分子有機絮凝劑TX選擇性絮凝硫化銅礦物，同時創造高強度浮選調漿環境，強化剪切絮凝作用，最終獲得銅品位大于16%、回收率大于65%的合格銅精礦，實現銅資源的高效綜合利用。

2）雖然硫精礦中鉍主要以自然鉍和輝鉍礦形式存在，但嵌布粒度比銅更細，也更易氧化，并且夾雜多種微細粒脈石礦物，屬于難選鉍礦物。在優先浮選銅時加入鉍高效無機抑制劑BY，導致鉍礦物一直處于受抑制狀態。通過采用無機活化劑BH選擇性活化鉍礦物，同時加入硫氮類鉍高效捕收劑BB，獲得了鉍品位大于6%、回收率大于60%的鉍粗精礦。

3）硫精礦中金銀除載體金銀以外，仍有自然金、自然銀、螺狀硫銀礦等金銀獨立礦物，加大了金銀綜合利用難度。優先浮選銅時加入硫氨脂類貴金屬特效捕收劑YB，引導金獨立礦物在銅精礦中富集；浮選鉍時加入鉍活化劑，礦漿調至弱堿性后，繼續加入硫氨脂類貴金屬捕收劑YB，引導銀獨立礦物在鉍粗精礦中富集。最終實現金銀在銅鉍精礦中的高效富集，金、銀回收率可提高至70%左右。