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1、12.4 铜矿与铜钼矿的浮选实践铜矿与铜钼矿的浮选实践选矿厂的药剂制度和流程的选择通常由以下因素决定：矿石的性质和矿物结构、矿物类型、脉石矿物的浮选行为、矿石中黄铁矿的含量和赋存状态、矿石中的粘土矿物。许多出产斑岩铜矿的矿山(例如：智利、美国亚利桑那州)的选矿流程都非常相似（不考虑矿石性质的差异） 。例如，大部分智利选矿厂的选矿流程都惊人的相似，尽管各个矿山的矿物结构不同，但在过去的二十年里，各个选厂的药剂制度上几乎没有变化4，这也导致了选矿工艺指标的下降。全世界许多选矿厂的实践都证实矿石矿物结构的变化会导致工艺指标的变化，尤其在矿石品位下降时，这一现象更加明显。许多实例证实，这些选矿厂的工艺
2、指标是不准确的，主要有以下两个原因：为了节约成本，许多公司的实验室或是关闭或是规模减少到最小，因此选矿厂支持的实验室根本不存在或者没有能力来解决选矿厂工艺指标下降的问题。在现代矿物加工领域，人们将重点放在发展与应用新的大型设备上，例如浮选柱、大型浮选设备以及大型磨矿设备。大型的浮选槽（或其他设备）不是为了改进冶工艺指标，而是为了降低资金成本和运行成本设计的。实际上，还没有确切的依据可以证实大型浮选槽（100 m3）与浮选能力之间存在联系。到目前为止，我们只是知道使用大型浮选设备，每平方米浮选的精矿量要比小型浮选槽低几倍。然而，与先进的设备相比，药剂制度的发展速度要慢很多。因此，选矿设备的发展与
3、选矿化学的发展之间存在很大差距。需要注意的是，大多数选矿厂铜矿和铜钼矿的处理量都非常大，一般日处理量在 20,000 到 150,000 吨之间，因此他们的重点都放在粗磨而不是细磨工艺上。此外，没有专门的捕收剂来捕收粗磨的中粒矿物。但是，我们可以将药剂制度和设备运行控制相结合来捕收中粒矿物。在实际生产中，恰当地选择调整剂、捕收剂、起泡剂，并适当调整运行参数（例如：pH 值、矿浆浓度等）是选矿流程选择的重要条件。12.4.1 磨矿对选矿工艺的影响磨矿对选矿工艺的影响在许多老式矿山中，一般使用棒磨机/球磨机进行磨矿，但是现在的发展趋势是将传统磨矿流程变成半自磨机/球磨机配置流程。所有的新型矿山都使
4、用半自磨机/球磨机流程。如图 12.3 展示的就是典型的半自磨机/球磨机流程。有些矿山的半自磨流程配置不同于图 12.3 的流程，其流程的设计是根据矿石硬度决定的，如图 12.4 的流程中，半自磨机的功指数很高。这种流程设计旨在降低功率消耗，但是缺点是无法持续运转。图 12.3 典型的斑岩铜矿磨矿流程（给料半自磨机旋流器球磨机旋流器浮选）图 12.4 高硬度矿石的磨矿流程图，功指数在 14-18 之间（给料半自磨机筛分旋流器浮选-破碎机棒磨机/球磨机旋流器浮选）表 12.4 部分矿山的磨矿流程数据磨矿参数 选矿厂磨矿流程运行功指 数（公制）%74mK80（m ）在大多数斑岩矿山中，矿石的硬度差
5、别很大，斑岩矿石的功指数要比硫化矿石高很多，因此，尽管粗磨中存在大量的中粒矿石，磨矿的配置仍然是趋向于研磨粗颗粒矿石。一些磨矿流程的数据见表 12.4。在许多流程中，磨矿细度并不稳定，这种不稳定性受以下因素影响：矿石本身硬度的差异受粘土矿物影响，矿浆粘度升高，降低了矿石的可磨性和浮选效率流程控制缺陷很明显，磨矿程度严重影响了工艺指标。或许主要原因是铜矿物的硬度不同，其可磨度也不同。从表 12.4 中的实际选矿数据来看，虽然平均磨矿粒度相对较粗，但事实上给料中 40%-60%的铜矿粒度通常小于 44m。这是由于铜矿物的比重较重，旋流器分级时通常在沉砂中发现铜精矿，通常过磨。细粒铜矿的浮选率降低，
6、有些铜矿物仍然是粗颗粒，这部分铜的平均回收率不到 50%。图 12.5 给出了粒级与铜回收率的关系图。许多选矿厂都出现类似趋势，表 12.5 列出了一些选矿厂浮选给料中铜的分布。表中还给出各个粒度区间内铜的释出分布。在浮选尾矿里流失的铜矿物的粒度一般在粗粒(200m)到细粒(20m)之间。图 12.5 不同精矿的铜收率与粒级表 12.5 Chuquicamata 和 El Teniente 浮选给料中铜的粒度分布与释出分布Chuquicamata 浮选给料El Teniente Sewell 浮选给料粒度原矿品位分布铜释出粒度原矿品位分布铜释出（微米）（微米）12.4.2 斑岩铜矿和铜钼矿的浮
7、选药剂制度斑岩铜矿和铜钼矿的浮选药剂制度用于斑岩铜矿和铜钼矿的浮选药剂制度相对简单，一般以石灰作为调节剂，以黄原酸盐作为一段捕收剂和二段捕收剂。二段捕收剂的类型根据实际运行的不同而不同，通常包括：二硫代磷酸盐、硫醇、托萘酯、黄原酸盐等。二段捕收剂的选择通常受很多因素影响，包括：(a)矿石中铜矿物的类型（例如单一铜矿物或多种铜矿物） ，(b)矿石中脉石矿物的构成，(c)粘土矿物是否存在，及其类型，(d)起泡剂的类型。起泡剂的类型有许多种，许多选矿厂都使用两种或多种混合起泡剂，主要原因是因为受矿石中粘土矿物的影响，浮选时会出现干燥易碎的泡沫，矿物很难被浮走。而混合起泡剂就会解决这一难题。在某些实例
8、中，醇类的起泡剂会产生易碎的泡沫，也很难从浮选槽中浮走。调整剂的选择及其浮选效果在许多选矿厂中，石灰用于调节 pH 值，在精选过程中也用于抑制黄铁矿，只有少数选矿厂采用其他黄铁矿抑制剂。大多数选厂的浮选 pH 值高于 10，有些甚至超过 11。这种高 pH 值不是用于抑制黄铁矿，而是作为起泡剂的调节剂。实际上，与低 pH 值相比，较高的 pH 值可以为斑岩铜矿浮选带来更稳定的泡沫。图 12.6 PH 值对铜矿粗选回收率的影响在其他情况下，例如矿浆中存在可溶阳离子（例如 Cu2+, Fe2+）时会促使pH 值升高，捕收剂的吸附作用增强。图 12.6a 显示矿浆中铜和铁的浓度以及铜回收率 pH 值
9、的函数。这种浮选效果是使用黄原酸盐+二硫代磷酸盐（黄药+黑药）作为捕收剂得到的。通过大量选厂实验室的实验以及实际跟踪情况（PH 值分别设定为11, 12, 13）得出，石灰的用量由以下两个主要因素决定：在不同 pH 值下铜矿的可浮性与其使用的起泡剂有关。在起泡剂不变的情况下，维持较低的 pH 值，铜的回收率可以显着提高。但是有些起泡剂需要较高的 pH 值，这样可以使泡沫持久恒定。中等颗粒（例如200 m）矿物的可浮性可以通过增加 pH 值来提高。表 12.6中给出了粒度大于 150 微米的铜回收率的 PH 值函数。表 12.6 PH 值对粒度大于 150m 的铜回收率以及整个粗选铜回收率的影响
10、（Chuquicamata 矿山磨机给料）pH石灰给料粒度150m粗选精矿添加量 g/t原矿品位%磨矿细度K80(微米)原矿品位%回收率%原矿品位%回收率%81501.1230511.520.214.270.594801.1430210.133.513.175.2108001.143059.238.312.288.01112001.133038.555.410.092.1从表中看出中粒和粗粒矿物的可浮性在高 pH 值区域内显著提高，尤其在以辉铜矿为主要矿物的铜矿浮选中。但对于黄铜矿浮选来讲，它更需要低 pH环境（例如 8.5-9.5） ，因为在高 pH 值环境下，黄铜矿的可浮性减弱，尤其是粗粒
11、黄铜矿。石灰在铜精选中也作为黄铁矿的抑制剂使用。在大多数选矿厂，大部分黄铁矿都是在粗精矿中出现的，因为黄铁矿通常与部分粗粒铜矿相互伴生，或者说黄铁矿与铜离子预先反应。为了抑制黄铁矿，斑岩矿石（含辉铜矿）的矿浆需要相对较高的 PH 值（11.5） ，而含黄铜矿的矿浆 PH 值则要维持在 10.5-11 之间。然而，石灰也不完全是黄铁矿的有效抑制剂。许多实例中，辉铜矿经过选别后，其品位不到29%，导致这种低品位的原因之一是再磨时铜矿物释出不足，但最主要的原因是黄铁矿被完全抑制。有很多可替代的抑制剂，这些抑制剂都已证实可以充分抑制黄铁矿14,15，其中包括氧化淀粉和 HQS 的混合物硅酸钠(Na2S
12、iO3)、磷酸二氢钠(NaH2PO4)、白坚木以 40:40:20 配比的混合物。这种抑制剂的有效性已在智利的 El Salvador选矿厂得到验证，该矿山的矿石含有与铜矿预先反应的黄铁矿。图 12.7 中显示的是 HQS 混合物在铜精选中的抑制作用。仅使用少量的抑制剂就可以显著提高铜精矿的品位。图 12.7 铜精选中石灰和 HQS 混合物的抑制效果图在提升粗精矿品位时，氧化淀粉和糊精也是很好的黄铁矿抑制剂。许多选矿厂也使用氧化淀粉作为黄铁矿抑制剂。淀粉和糊精通常在再磨和精选过程中添加。捕收剂的选择在大多数的斑岩铜矿和铜钼矿选矿过程中，通常将黄原酸盐作为一段捕收剂，而对于二段捕收剂，有很多种选
13、择，例如：二硫代磷酸盐、黄原酸盐、托萘酯、黄原酸脂类、硫化促进剂（巯基苯并噻唑） 。有时仅使用二硫代磷酸盐作为二段捕收剂。对于二段捕收剂的选择没有固定的准则，但是在选择时需要考虑以下因素：矿石中含有粘土矿物。当矿石中存在粘土矿物时，用硫醇或二硫代磷酸盐可以较好地同时回收铜和钼。铜矿物的类型。如果矿石中含有两种或两种以上的铜矿物（例如：辉铜矿、靛铜矿、黄铜矿） ，则最有效的捕收剂组合是托萘酯+黄原酸盐。虽然托萘酯是很差的辉钼矿捕收剂，但是可以在磨矿阶段添加少量柴油来弥补钼回收率。出现中等颗粒矿物时。捕收浮选中粒矿物的最有效的捕收剂16是黄原酸盐+硫醇。黄原酸盐通常作为一段捕收剂，但也经常添加到磨
14、机里。起泡剂的类型。起泡剂的类型同样也是选择捕收剂的重要因素之一。许多斑岩铜矿选厂都出现过泡沫的问题，也正因如此，捕收剂通常要根据泡沫性状选择。表 12.7 中列出的药剂制度是根据铜矿物类型和脉石矿物构成制定的。表 12.7 根据斑岩铜矿和铜钼矿石的成分制定的药剂制度捕收剂组合铜矿物矿石构成PAX、托萘酯、燃油Cp, Mo长石砂岩、硅酸盐、石灰岩KEX、二硫代磷酸盐Cp, Bo石英、长石、磁铁矿PAX、硫醇Cp, Bo石英、方解石、绿泥石KAX、SIPX、燃油Cp, Mo石英、闪长石、长石、黑云母PAX、黄原酸盐Cc, Cp, Bo石英、复合硅铝酸盐托萘酯、二硫代磷酸盐Cp, Bo, Cov长
15、石、硅酸盐PIBX、二硫代磷酸盐Bo, Cc硅酸盐PAX、燃油、托萘酯Cc, Mo, Cp安山石、闪长岩二硫代磷酸盐、硫醇、燃油Cc, Mo在实际生产中，通常采用粗磨工艺，因此在粗粒和中粒浮选时恰当选取捕收剂组合就显得尤为重要。即使在粗磨过程中也会产生细粒铜矿，因为矿浆中较重的硫化物在旋流器底流中沉积，结果导致细粒铜矿过磨。在许多选矿厂中，占总数 50%的细粒铜矿都会在尾矿中流失（粒度20 m） 。起泡剂在选择药剂时最困难的就是选择恰当的起泡剂。尽管许多选厂在浮选斑岩铜矿时使用两种或多种起泡剂，但是起泡剂的重要性仍未被认可。通常起泡剂没有强大到足以回收矿浆中的粗粒和中粒矿物，也没有选择浮选细粒
16、铜矿的能力。在相关文献中17，良好的浮选起泡剂要具备七种基本条件，其中还要求起泡剂的灵敏度低，不会影响 PH 值和溶解盐的含量。然而，在斑岩铜矿浮选中，泡沫程度通常受 PH 值控制，而且矿石中的粘土矿物还会带来不稳定的泡沫，降低起泡能力。事实证明，出现极细颗粒矿物时，起泡剂的效果极不稳定，也降低了浮选能力18。通常情况下，在含粘土矿物的斑岩铜矿浮选中，加入黄原酸盐捕收剂后，铜矿泡沫变得高度絮凝，导致泡沫变干，矿物很难随泡沫浮选出去。为了避免产生干燥泡沫，要根据泡沫性状选择捕收剂，此外，还要使用两种或两种以上的起泡剂。近期的研究19证实，泡沫的稳定性可以通过调节或阻止疏水颗粒凝聚来控制。在低 PH 范围控制泡沫性状的药剂是一种特定的氧化胺，如果将这种氧化胺加入到醇类或烷氧基石蜡起泡剂中，就能够降低极细粘土矿物对泡沫稳定性的有害影响。这种混合起泡剂被称为 HP 系列起泡剂20。研究证实，这种起泡剂混合物可以显著提高铜矿的浮选率。图 12.8 中给出了 HP 起泡剂对含伊利石铜矿浮
