王晓慧 梁友伟 刘飞燕1

（1.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川成都610041；2.中国地质调查局金属矿产资源综合利用技术研究中心，四川成都610041）

在我国有色金属材料中，铜的消费仅次于铝，广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业和国防工业等领域。锌是一种重要的有色金属原材料，应用于钢铁的防腐锻锌、黄铜和铜合金制造、锌合金制造、航空材料保护层以及电路保护等［1-2］。

铜锌的浮选分离主要采取“抑锌浮铜”的工艺流程，其分离的难易程度主要取决于矿石中铜矿物的种类。对于原生铜锌硫化矿（黄铜矿和闪锌矿）来说，分离较易实现，而对于含有次生铜矿物（斑铜矿、铜蓝、辉铜矿等）的铜锌硫化矿，则分离较困难。其主要原因是次生铜矿物易溶解，产生的铜离子对闪锌矿起到活化作用，使得铜锌难以浮选分离。我国有许多选矿厂因铜锌分离难度大，铜没有得到有效的回收，造成资源严重浪费［3-6］。研发高效的铜选择性捕收剂及锌抑制剂，强化对黄铜矿的捕收和闪锌矿的抑制，是实现这类矿物浮选分离的技术关键。

某地铜锌硫化矿储量大，矿石中平均铜品位0.70%、锌品位1.08%，SiO2含量达60.76%，属高硅低品位铜锌硫化矿石。矿石中主要铜矿物为黄铜矿，含少量次生铜矿物，如斑铜矿、辉铜矿等。矿石中黄铜矿粒度较细，大多为细粒或微细粒，或稠密或稀疏浸染分布于脉石矿物中，嵌布关系复杂，需细磨才能够单体解离。矿石中锌矿物为闪锌矿，与黄铜矿嵌布关系密切，多为不同程度的连生体，且部分闪锌矿中溶出乳滴状黄铜矿，这部分闪锌矿中黄铜矿很难解离，使得锌精矿中不可避免地会混入一定量的铜，影响锌精矿的品质，增加了铜锌分离难度。

本试验在矿石工艺矿物学研究的基础上，采用碳酸钠作为矿浆pH调整剂，以腐植酸钠、硫酸锌及亚硫酸钠作为锌矿物及脉石矿物的组合抑制剂，配合使用新研制的铜高效选择性捕收剂EMB-513（脂类捕收剂为主、螯合捕收剂为辅的复合药剂），采用“一段磨矿—铜矿物优先浮选—选铜尾矿选锌”的工艺流程［7-8］，实现了铜锌矿物的有效分离，取得了良好的选矿试验指标。

1 原矿性质

矿石的化学组成，铜、锌物相以及矿物组成分析结果分别见表1、表2、表3及表4。

注：带“*”单位为g/t。

由表1可知，矿石中达到综合利用的有价元素为Cu、Zn，含量分别为0.70%、1.08%。此外，矿石中Ag、Se、Cd品位均未达到工业利用值，仅能作为伴生组分进行综合回收评价。

由表2及表3可知，矿石中原生硫化铜含量为78.57%，次生硫化铜含量高达15.71%；矿石中主要的锌矿物为硫化锌矿物，含量为87.96%。

由表4可知，矿石中金属矿物主要为黄铜矿、闪锌矿，其次为黄铁矿、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、方铅矿等；脉石矿物主要为长石、石英、绿泥石等。

进一步的工艺矿物学研究表明，矿石中的黄铜矿原生粒度粗细不均，粗者见1.2 mm，细者仅0.01 mm，部分黄铜矿呈显微细脉或细小星点状浸染于脉石矿物中（见图1），同脉石矿物解离较难，若要保证铜选矿回收率，势必会影响精矿品质。矿石中的闪锌矿粒度较细，一般在0.02～1 mm，以浸染状分布于脉石粒间或包裹于脉石中。此外，黄铜矿常呈它形不规则粒状或者细小乳滴状镶嵌于闪锌矿中（见图2），这部分黄铜矿在选矿过程中容易损失在锌精矿中。因此，黄铜矿与闪锌矿能否充分单体解离很大程度上影响了铜锌浮选分离指标。

2 试验结果和分析

在保证铜精矿品位高于20%以及锌精矿品位大于50%的基础上，为提高铜、锌的回收率，基于黄铜矿与闪锌矿表面性质的差异，提出了铜锌强化浮选分离技术方案。即首先采用碳酸钠调节矿浆pH值，之后通过抑制剂筛选试验，选取腐植酸钠、硫酸锌及亚硫酸钠组合抑制剂，强化对锌矿物及脉石矿物的选择性抑制作用。通过选用专门研制的铜高效选择性捕收剂EMB-513，实现了黄铜矿的全粒级强化捕收。采用优化后的药剂制度，后续选锌工序无需添加石灰等调整剂，在活化剂硫酸铜、捕收剂丁基黄药的作用下，试验获得了优异的技术指标。

2.1 条件试验

2.1.1 磨矿细度试验

在探索试验确定的选矿工艺及药剂方案的基础上，进行了磨矿细度条件试验，试验流程及条件见图3，结果见表5。

由表5可知，随着磨矿细度的增加，铜粗精矿及锌粗精矿产率逐渐增加，铜、锌品位及各粗精矿中铜锌互含均呈降低趋势。在磨矿细度为-0.074 mm含量占85%时，铜粗精矿铜品位7.89%、铜回收率76.68%，锌粗精矿锌品位13.54%、锌回收率76.73%，指标较优；再增加磨矿细度，铜、锌粗精矿品位均下降明显，这可能是由于细磨情况下矿石泥化程度加重，不利于铜锌矿物的分离。综合考虑选矿指标，选择该矿石适宜的磨矿细度为-0.074 mm占85%。

2.1.2 组合抑制剂用量试验

抑制剂在一些复杂难处理矿石的浮选分离中起到决定性的作用，其对改善捕收剂在矿物表面的选择性吸附，提高浮选分离的选择性具有不可或缺的意义。

通过工艺矿物学研究可知，该矿石中硅酸盐矿物含量较高，需抑制其上浮；矿石中有部分次生铜矿物，会在矿浆中容易溶解产生铜离子，这些溶解的铜离子对锌矿物有活化作用，不利于铜矿物及锌矿物的分离。基于矿石以上性质，通过试验针对性筛选出了腐植酸钠（加入到磨机中）以及硫酸锌和亚硫酸钠的药剂组合［6-8］作为锌矿物及脉石矿物的组合抑制剂。为考察其综合使用效果，进行了各抑制剂组分用量配比试验，具体试验流程及条件见图4，试验结果见表6。

由表6可知，随着各抑制剂组分用量的增加，铜精矿中铜的回收率呈降低趋势，铜精矿品位呈先增加后略微下降趋势，铜精矿中锌含量逐步降低后略微升高。说明以腐植酸钠、硫酸锌及亚硫酸钠为组合抑制剂，有利于降低铜精矿中锌含量，同时起到抑制脉石上浮的作用，可以较好地实现矿石中铜与锌的浮选分离以及铜锌与脉石的分离。在组合抑制剂腐植酸钠+硫酸锌+亚硫酸钠用量为（300+1 000+800）g/t时，铜精矿各项指标最优，再增加用量，铜精矿回收率下降明显。为此，选择组合抑制剂腐植酸钠+硫酸锌+亚硫酸钠的用量为（300+1 000+800）g/t。

2.1.3 选铜捕收剂种类试验

为考察不同种类铜捕收剂的浮选效果，开展铜捕收剂的比选试验，具体试验流程及条件见图5，试验结果见表7。

由表7可知，通过对比以上3种捕收剂的试验指标，以研制的铜捕收剂EMB-513浮选指标最优，其他捕收剂的选择性较差。EMB-513在低用量的情况下，获得的铜精矿各项指标最优：铜品位最高，为26.15%，铜精矿中锌含量最低，为2.52%，且铜回收率处于较高水平。浮选过程中也观察到，采用EMB-513捕收剂时，形成的铜矿物疏水密实层金属光泽最显著，矿泥夹带少。

注：表中所示为各捕收剂最佳用量条件下的浮选结果

2.1.4 锌矿物浮选试验

在最佳的铜矿物浮选药剂制度下，对浮铜尾矿（“1次粗选1次扫选”浮铜获得的尾矿）进行了选锌条件试验。

通常，锌矿物浮选受矿浆pH值影响比较明显，且在pH值为10左右时浮选效果较好。由于石灰价格低廉，所以调节矿浆pH值一般采用石灰［6］。通过石灰调浆试验发现，矿浆pH值对该矿石锌矿物浮选的影响程度低，锌粗选作业添加石灰与不添加石灰对比所得锌粗精矿回收率相近，结合该矿中黄铁矿含量低，综合考虑，确定锌选别作业不添加石灰。后续又进行了活化剂硫酸铜、丁基黄药用量试验，得出硫酸铜的活化效果较好，适宜的用量为200 g/t；采用丁基黄药对该矿石中的锌矿物可实现较好回收，适宜的用量为30 g/t。

在确定了锌矿物浮选药剂制度后，综合上述条件进行了锌浮选综合条件试验，试验流程见图6，试验结果见表8。

由表8可知，选铜尾矿经“1次粗选1次扫选2次精选”选锌，无需添加石灰等调整剂，在低碱条件下采用硫酸铜活化、丁基黄药捕收锌矿物，获得了较好的浮锌指标，锌精矿的锌作业回收率达到86.34%。考虑到锌精矿的锌品位稍低，通过后续的开路试验确定增加1次锌精选，即“1次粗选1次扫选3次精选”选锌，开路试验获得了锌品位为52.00%的锌精矿。

2.2 闭路试验

在条件试验及开路试验的基础上，进行了铜锌浮选分离闭路试验，具体的药剂制度及试验流程见图7，闭路试验结果见表9。

由表9可知，浮选闭路试验获得的选矿指标为：铜精矿中铜品位为27.31%、铜回收率86.35%，铜精矿中锌的损失率仅为6.22%；锌精矿中锌品位为50.94%，锌回收率为78.11%；铜精矿中银的含量为31 g/t，银回收率可达57.96%；锌精矿中银的含量为20.10 g/t，银的回收率为28.14%。矿石中的银在铜精矿及锌精矿中均达到计价标准。此外，锌精矿中硒的含量为830 g/t，硒回收率可达64.52%；镉的含量为1 300 g/t，镉回收率可达87.03%，矿石中的硒和镉在锌精矿中均得到较好富集。

注：带“*”的单位为g/t。

由此可见，针对某高硅低品位硫化铜锌矿，开发出的新药剂制度及强化浮选分离技术适应性较强，易浮脉石得到高效选择性抑制、铜锌互含得到有效降低，药剂制度较为合理，试验现象稳定，实现了该矿石中的铜、锌矿物的较好分选。

3 结论

（1）某铜锌硫化矿矿石中Cu含量为0.70%，Zn含量为1.08%，金属矿物主要为黄铜矿、闪锌矿、辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、黄铁矿等，脉石矿物主要为石英、绿泥石、长石等，属复杂难处理的高硅低品位硫化铜锌矿石。矿石中的铜矿物种类多，嵌布粒度粗细不均，与脉石嵌布关系密切；锌矿物与铜矿物复杂共生，加之次生铜矿物溶解产生的铜离子会活化锌矿物，浮选分离困难。

（2）浮选试验采用碳酸钠作为矿浆pH调整剂，腐植酸钠、硫酸锌及亚硫酸钠作为锌矿物及脉石矿物的组合抑制剂，配合使用新研制的铜高效选择性捕收剂EMB-513，选锌在低碱条件下完成，实现了矿石中铜矿物及锌矿物的有效分离回收，闭路试验获得的铜精矿中铜品位为27.31%、铜回收率86.35%，铜精矿中锌的损失率仅为6.22%；锌精矿中锌品位为50.94%，锌回收率为78.11%。同时，矿石中的银、硒和镉等微量元素也得到了有效富集。