黄铜矿浮选工艺及捕收剂研究进展

朱永谊

（中条山有色金属集团有限公司，山西 运城 043700）

当前，自然界发现的含铜矿物共计280多种，多为辉铜矿、黄铜矿与斑铜矿，其中黄铜矿占比较大。黄铜矿晶体结构为四方晶系，晶格可达17500kJ，铁原子和铜原子位于四面体顶角，且硫原子被两个铜原子及铁原子包围，为致密性块状物。黄铜的电子导电性能显著，能够加强药物与矿物作用，进一步提升可浮性。

我国现存铜储量为3500万吨，基础储量为6500万吨，多分布于云南、江西、甘肃和安徽等地区。我国铜矿类型多为辉铜矿、黄铜矿与斑铜矿，低品位、多金属、处理难度大的矿石含量多，矿石平均品位为0.76%，同时伴有金、银、钼等贵金属，综合回收难度比较大。

1 黄铜矿浮选特性

在自然界矿物中，黄铜矿是自诱导可浮性、捕收剂诱导可浮性良好的矿物，在中性与弱碱性环境下的疏水性良好，然而在高碱环境下可以和水形成氢键，以此降低可浮选性。按照国外学者的研究报道显示，采用改性单泡浮选管研究黄铜矿浮选离子，按照研究结果可知，矿物表面阳极氧化附着在矿物表面单质硫，能够改变矿物亲水性。还有部分学者研究黄铜矿的可浮选性，认为黄铜矿可浮选性和阳极氧化、氧化还原电位的关系密切。利用分批浮选实验，研究混合单矿物浮选情况，结果显示，在氧化环境下，黄铜矿存在天然可浮选性。在浮选操作中，应用铁球磨合可以获得强还原环境，对浮选性能造成影响。添加氧化剂并与空气接触，能够恢复浮选性能。

2 黄铜矿浮选工艺

按照矿石性质与精矿质量要求，黄铜矿浮选工艺流程存在差异。当前，工业应用工艺流程包括全优先浮选、混合浮选、等可浮浮选工艺。

2.1 混合浮选工艺

混合浮选工艺可以高效处理低品位、矿石性质简单的矿石，可以降低磨矿成本，且浮选药剂与设备优势显著。然而混合浮选工艺无法分离有用矿物，且精矿品位较低。

部分学者改进某矿区铜钼硫化矿石浮选工艺，应用一次球磨混合浮选工艺，获得铜品位为18.12%，回收率为84.4%；钼品位为47.42%，回收率为89.85%。相比于原铜钼混合精矿再磨分离工艺，可以减少再磨时产生的过磨问题，以此提升浮选指标。

2.2 全优先浮选工艺

黄铜矿全优先浮选流程包括以下几种：第一，添加石灰抑制剂，对黄铁矿等伴生矿物进行抑制。应用高选择性药剂，在中性至弱碱性条件下进行黄铜矿浮选。全优先浮选工艺可以处理成分简单、具备回收价值的矿物中。也可以抑制黄铜矿共生矿物，不会影响黄铜矿浮选。

2.3 等可浮浮选工艺

等可浮浮选无需添加抑制剂、调整剂与活化剂，能够维持矿物自然可浮选性。当矿物可浮性良好时，不会受到抑制剂影响即可上浮，能够规避活化剂影响，促使有用矿物上浮。此时需要消耗大量设备和药剂分离矿物。等可浮浮选工艺流程能够获得技术指标支持，减少药剂使用量，简化浮选设备。

按照部分学者的研究显示，针对以黄铜矿为主的多金属开展浮选实验研究，矿石中同矿物分布率高达90.25%，钴与铁共生。应用等可浮浮选工艺，能够先将铜钼混合精矿浮选出来，之后从尾矿中浮选出铁精矿和钴精矿。获得各元素品位与回收率，如表1所示。

表1 等可浮浮选工艺的浮选结果

在生产实践中，浮选工艺选择灵活性高，但是会受到浮选性能与药剂影响。企业按照矿石性质与实践经验，合理适宜的工艺流程。

由于黄铜矿具备细杂特点，且多金属伴生，由于回收有用元素，因此单一浮选工艺无法满足标准，此时需要联合多种浮选工艺。分布优先浮选工艺按照矿石内含有的有益矿物浮选难度，难找标准顺序进行浮选，以此获得单一优质精矿。通过分布优先浮选工艺能够获得高品位精矿，同时可以简化工艺流程，回收伴生贵金属。

3 黄铜矿浮选捕收剂

3.1 黄药及衍生物捕收剂

黄药及衍生物捕收剂主要包括黄药、双黄药、硫氨酯、黄原酸酯等化合物。黄药为黄铜矿最常应用的捕收剂，捕收能力非常强。普通黄药的选择性低，会同时浮选其他硫化矿物，增加后续分离操作，应用便利性不强。部分学者将二硫化碳、氢氧化钠、甲基异戊醇，按照摩尔比1.1:1.1:1.1比例混合，制备新型甲基异戊基黄药，性质稳定，水溶性与选择性强，浮选速度快。按照1:1比例混入到丁基黄药中，配制为复合黄药，浮选混合铜硫矿，结果发现，复合黄药捕收能力与选择性均显著优于单一药。

3.2 黑药及衍生物捕收剂

黑药及衍生物捕收剂的选择性高，但是捕收能力弱。在应用到黄铁矿的铜矿石浮选中，需要应用到黑药酯、黑药和双黑药。按照国内学者研究显示，将液氨、异丁醇、五硫化二磷作为原料，配制为新型异丁基铵黑药，将正丁基铵黑药、异丁基铵黑药作为捕收剂，针对铜铅锌矿开展对比实验。按照结果显示，异丁基铵黑药作为捕收剂，能够提升银、锌、铅与铜的回收率，表明异丁基铵黑药具备较强捕收能力，且成本低廉。

3.3 硫氮类捕收剂

硫氮类捕收剂最常应用乙硫氮，将水、氢氧化钠、二硫化碳、二乙胺，按照摩尔比2:1:1:1.07比例制备。乙硫氮的捕收能力和黄药基本相同，但是应用效果优于黄药，可以减少乙硫氮捕收剂使用量，且选择性好，浮选速度快。

硫氮酯的选择性与捕收力均优于硫氮，硫氮酯是烯烃类化合物与硫氮混合制备而成，主要成分为硫氮丙腈酯、硫氮丙烯腈酯、硫氮丙烯酯。

国内学者研究显分析酯-105在铜矿石中的浮选效果，同时对比丁基黄药浮选效果。将酯-105作为捕收剂，添加玻璃水后获得铜品位21.48%，回收率为92.39%。丁基黄药物的浮选品位为17.68%，表明酯-105具备较强选择性与捕收能力。

3.4 巯基化合物

巯基化合物包括咪唑硫醇、噻唑、白药、硫醇与硫酚，可以作为硫化矿捕收剂，不仅可以单一使用，也可以联合黄药使用。应用咪唑硫醇开展硫化铜矿物难选高钙镁实验，结果显示，单一使用咪唑硫醇，联合黄药使用，都能够确保铜精矿品位不便，但是回收率提升2.87%。

4 结语

综上所述，黄铜矿捕收剂的种类比较多，且浮选性能差异大，黄药类捕收剂原料获取便利、成本低廉且浮选能力强，因此被广泛应用到黄铜矿浮选工艺中。然而由于黄药选择性差，需要配合石灰，所以必须注重技术改进与优化。由于铜矿资源日益稀缺，国内外研究人员注重研究复杂型硫化铜矿，开发新型捕收剂，将其应用到工业领域，获得较高经济价值。