矿业研究与开发

相别	含量/%	占有率/%
游离氧化铜	<0.002	0.44
结合氧化铜	0.011	2.42
次生硫化铜	0.391	87.00
原生硫化铜	0.046	10.14
总铜	0.450	100.00

相别	含量/%	占有率/%
游离氧化铜	<0.002	0.44
结合氧化铜	0.011	2.42
次生硫化铜	0.391	87.00
原生硫化铜	0.046	10.14
总铜	0.450	100.00

产品名称	产率	品位	回收率
铜精矿	1.64	25.145	36.64	90.90	17.88
硫精矿	5.25	0.185	42.51	2.13	66.24
尾矿	93.11	0.034	0.57	6.97	15.88
原矿	100.00	0.455	3.37	100.00	100.00

产品名称	产率	品位	回收率
铜精矿	1.64	25.145	36.64	90.90	17.88
硫精矿	5.25	0.185	42.51	2.13	66.24
尾矿	93.11	0.034	0.57	6.97	15.88
原矿	100.00	0.455	3.37	100.00	100.00

复杂斑铜矿铜硫浮选分离试验研究

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梁溢强 ¹^,²^,³ , 武鲁庆 ⁴ , 刘玫华 ¹^,²^,³ , 阚赛琼 ¹^,²^,³ , 张文杰 ¹^,²^,³

矿业研究与开发 | 选矿与资源综合利用 2025,45(8): 255-262

收起

矿业研究与开发 |选矿与资源综合利用 2025 , 45 (8) : 255 -262

复杂斑铜矿铜硫浮选分离试验研究

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梁溢强¹^,²^,³, 武鲁庆⁴, 刘玫华¹^,²^,³, 阚赛琼¹^,²^,³, 张文杰¹^,²^,³

作者信息

^1.昆明冶金研究院有限公司，云南　昆明　650031

^2.云南省选冶新技术重点实验室，云南　昆明　650031

^3.有色金属强化冶金新技术全国重点实验室，云南　昆明　650031

^4.云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司，云南　曲靖市　655011

通讯作者:

武鲁庆（1990—），男，山东泰安人，硕士，工程师，主要从事铅锌选矿、稀贵金属选矿工艺研发和生产管理工作。E-mail:1321615400@qq.com

作者简介:

梁溢强（1982—），男，广东佛山人，硕士，正高级工程师，主要研究方向为多金属复杂矿物绿色分离工艺。E-mail:644783704@qq.com

Test Study on Copper-Sulfur Flotation Separation from Complex Bornite Ore

Yiqiang LIANG¹^,²^,³, Luqing WU⁴, Meihua LIU¹^,²^,³, Saiqiong KAN¹^,²^,³, Wenjie ZHANG¹^,²^,³

Affiliations

^1.Kunming Metallurgical Research Institute Co., Ltd., Kunming, Yunnan 650031, China

^2.Yunnan Key Laboratory for New Technology of Beneficiation and Metallurgy, Kunming, Yunnan 650031, China

^3.State Key Laboratory of Advanced Metallurgy for Non-ferrous Metals, Kunming, Yunnan 650031, China

^4.Huize Mining Branch, Yunnan Chihong Zn & Ge Co., Ltd., Qujing, Yunnan 655011, China

出版时间: 2025-08-25

文章导航

摘要

收起

某复杂斑岩型铜硫矿石含铜0.45%、含硫3.61%，具有较高的开发利用价值。工艺矿物学研究表明，该矿石具有构造多样、铜矿物种类多、脉石矿物易泥化、目的矿物粒度嵌布不均匀等特征，致使铜硫高效回收难度大。基于矿物学研究，研发了原矿粗磨—铜硫混合浮选—粗精矿细磨—铜硫分离的浮选工艺流程，同时采用选择性好的铜捕收剂GTB1和GTB3进行了试验，小型闭路试验获得了铜品位为25.145%、铜回收率为90.90%的铜精矿和含硫42.51%、硫回收率66.24%的硫精矿。

关键词

复杂斑铜矿 / 混合浮选 / 铜硫分离 / 综合回收

Abstract

收起

A complex porphyry copper-sulfur raw ore contains 0.45% copper and 3.61% sulfur, with high development and utilization value. Research on process mineralogy shows that the ore has diverse structures, multiple types of copper minerals, easy mudification of gangue minerals, and uneven distribution of target mineral particle sizes, which makes it difficult to efficiently recover copper and sulfur. Based on mineralogical research, a flotation process flow with rough grinding of raw ore, copper-sulfur mixed flotation, fine grinding of coarse concentrate, and copper-sulfur separation was developed. At the same time, copper collectors GTB1 and GTB3 with good selectivity were used for tests. In a small-scale closed-circuit test, a copper concentrate with a copper grade of 25.145% and a copper recovery rate of 90.90% is obtained, as well as a sulfur concentrate with a sulfur content of 42.51% and a sulfur recovery rate of 66.24%.

Key words

Complex bornite ore / Mixed flotation / Copper-sulfur separation / Comprehensive recovery

引用本文

梁溢强, 武鲁庆, 刘玫华, 阚赛琼, 张文杰. 复杂斑铜矿铜硫浮选分离试验研究. 矿业研究与开发, 2025 , 45 (8) : 255 -262 .

Yiqiang LIANG, Luqing WU, Meihua LIU, Saiqiong KAN, Wenjie ZHANG. Test Study on Copper-Sulfur Flotation Separation from Complex Bornite Ore[J]. Mining Research and Development, 2025 , 45 (8) : 255 -262 .

正文

收起

0　引言

收起

自然界中铜主要以硫化铜和氧化铜的形式存在。由于硫化铜疏水性强，易采用浮选工艺富集，一直是金属铜的主要来源^[1]。近些年，随着易选硫化铜矿资源的逐渐匮乏，新开发的铜矿资源表现出贫、细、杂等特性，对浮选技术提出了更高的要求^[2-3]。李超等^[4]以BK305作铜捕收剂，在矿浆pH=9.9时浮选分离回收铜硫，闭路试验获得的铜精矿品位和回收率分别为22.59%、84.17%。针对复杂难处理铜矿，一般通过优化药剂和工艺流程来实现铜的有效回收。张立刚等^[5]采用新型捕收剂CYC-20浮选回收某复杂伴生铜矿，在最佳工艺参数条件下，铜精矿品位和回收率分别为20.33%、73.03%，并有效解决了浮选作业中回水黄原酸根超标的问题。氧化铜矿的溶解度大、亲水性强，浮选回收较困难^[6-7]。在硫化铜矿中易出现氧硫混合矿床，往往需要采用先硫后氧的异步浮选工艺处理。张锦仙等^[8]针对云南某复杂氧硫混合铜矿，采用“铜硫混合浮选—混合精矿铜硫分离—浮选尾矿再选氧化铜”的工艺流程，结合新型捕收剂KM23和起泡剂730A，在最佳条件下，获得了70.09%的铜综合回收率。除此之外，斑岩型铜硫共(伴)生矿石存在铜品位低、成分复杂、伴生现象严重的特性，导致其综合利用较为困难^[9-10]。大量研究证实该类矿物的结晶状态、颗粒表面性质、伴生赋存状态与黄铜矿存在较大差异，需要更为精准的药剂和工艺流程进行处理^[11-12]。李博琦等^[13]对某高硫铜矿开展了试验研究，通过响应曲面法分析了抑制剂等药剂在矿浆中的相互作用，最终采用铜硫混选再分离的流程获得了最佳试验指标。浮选作业中，强碱环境下黄药类捕收剂在斑铜矿表面吸附量呈断崖式下降，使得斑岩铜矿的铜硫清洁高效分离成为选矿领域的难点和热点。为了提高多相硫化铜矿物的浮选回收率，研发出了多种酯类组合协同工艺，显著提升了铜矿物的回收效果^[14-16]。

本文以西藏某复杂斑岩型铜硫矿为研究对象，该矿石中的铜矿物种类多，可浮性差异大，铜矿物与黄铁矿、石英、高岭石、白云母共生关系紧密，高效分离难度大。对于斑岩铜矿中铜矿物和硫铁矿的回收，常见的浮选方案主要有先铜后硫顺序优先浮选和铜硫混浮再分离浮选^[17-19]。作者团队通过研究发现，对复杂斑岩型铜硫矿采用原矿粗磨—铜硫混合浮选—粗精矿细磨—铜硫分离的浮选工艺流程处理，可获得较好的浮选效果。该浮选方案先在中性低碱的矿浆环境下通过铜硫混合浮选获得铜硫混合精矿，最大限度地回收铜硫矿物，提升伴生钼、金、银的回收；对铜硫混合精矿再磨增加矿物解离度后添加石灰抑制黄铁矿，既可以提升铜精矿的品质，又可以达到综合回收矿石中的稀贵金属的目的。

1　矿石性质研究

收起

1.1　矿石成分及矿物组成

矿样的主要化学元素分析结果见表1，铜物相分析结果见表2。

试验矿样为复杂硫化铜共生矿，主要有价元素为铜，其含量为0.45%，其他伴生有价元素Au0.11 g/t、Ag1.4 g/t、钼0.004 9%、铁6.28%和硫3.61%。经偏光显微镜下观察、X射线衍射分析、MLA分析，查明矿石中存在有硫化物、氧化物、硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐等5类29种矿物，其中铜矿物主要有辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、铜蓝、砷黝铜矿、硫砷铜矿、锑黝铜矿，辉铜矿和斑铜矿的含量相对较高，分别为0.30%和0.19%。透明脉石矿物主要有石英、白云母、高岭石、叶腊石、明矾石等，石英、白云母和高岭石的含量相对较高，分别为56.05%、21.90%、9.88%。

1.2　主要矿物的嵌布特征

辉铜矿在矿物分析中将蓝辉铜矿与辉铜矿合并为一类矿物，成分取其平均值。新鲜表面呈铅灰色，风化表面呈黑色。如图1、图2所示，辉铜矿与黄铁矿共生关系密切，部分辉铜矿与黄铁矿连生或相互包裹，部分分布于黄铁矿的晶粒之间和黄铁矿的裂隙、孔洞中，少数以反应边状分布于黄铁矿周围，大多分布在－0.1 mm粒级，辉铜矿与黄铁矿共有的表面积比例为11.92%；少量辉铜矿呈稀疏–星散浸染状分布于岩石中，部分与石英、高岭石、白云母等透明矿物连生。辉铜矿的自由表面积比例为62.95%。矿石中部分辉铜矿粒度较细，其中21.25%分布在－19 μm的粒级。

斑铜矿新鲜表面呈暗铜红色，风化表面常被蓝紫斑状锖色所覆盖。如图3、图4所示，斑铜矿与黄铁矿连生或包裹于黄铁矿中，大多粒径小于0.20 mm。部分斑铜矿与辉铜矿连生，或残余状包裹于辉铜矿中。斑铜矿主要与黄铁矿、石英、白云母共生，与这些矿物共有的表面积比例分别为19.21%、7.85%、4.67%。矿石中部分辉铜矿粒度较细，其中28.14%分布在－19 μm粒级。

黄铜矿主要呈它形粒状，主要与黄铁矿连生或包裹于黄铁矿中（见图5），少量与辉铜矿连生或残余状包裹于辉铜矿中，偶见包裹于砷黝铜矿（见图6）或星点状分布于岩石中，粒径小于0.05 mm。黄铜矿主要与斑铜矿、黄铁矿、石英、白云母共生，与这些矿物共有的表面积比例分别为8.06%、16.92%、7.76%、5.53%。

矿石中黄铁矿主要呈集合体块状–次块状、稠密–稀疏浸染状分布于岩石中，粒径多在0.005~1.0 mm。黄铁矿常与辉铜矿、斑铜矿、砷黝铜矿、硫砷铜矿等铜矿物连生或相互包裹，偶见包裹黄铜矿，粒径多在0.01~1.0 mm。黄铁矿的自由表面积比例为81.65%。黄铁矿主要与白云母共生，与其共有的表面积比例为4.64%，其次与辉铜矿、斑铜矿、石英、高岭石共生，与这些矿物共有的表面积比例分别为1.37%、2.08%、3.23%、3.09%。矿石中黄铁矿粒度较粗，其中只有6.81%分布在－19 μm粒级。

矿石中的铜主要以独立矿物的形式赋存于辉铜矿/蓝辉铜矿和斑铜矿中，其铜分配率分别为49.24%和24.79%。部分铜以独立矿物的形式赋存于黄铜矿、铜蓝、砷黝铜矿、硫砷铜矿中，这些矿物中的铜分配率分别为11.33%、8.96%、3.46%、2.22%。铜的主要载体矿物嵌布特征复杂，且辉铜矿/蓝辉铜矿和斑铜矿的硬度较低，相对易磨，在磨矿的过程中容易过磨，不利于铜的回收。

1.3　主要矿物的解离特征

当磨矿细度为－0.074 mm占70%时，辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿完全解离的颗粒分别占54.13%、46.55%和30.89%，未解离的辉铜矿主要与黄铁矿、石英和白云母连生；完全解离的黄铁矿颗粒占65.12%，黄铁矿解离较为充分，较少与脉石连生。

2　试验结果与讨论

收起

2.1　铜硫混选试验研究

2.1.1　磨矿细度对混选指标的影响

由于矿石中含有较多的泥质脉石，适宜的磨矿细度既能提升有用矿物单体解离度，又不至于造成过粉碎而恶化浮选矿浆环境^[20]。采用28%的矿浆浓度进行浮选试验，考查磨矿细度对混选指标的影响。试验中设定浮选机叶轮转速为2 000 r/min，充气量为0.4 m³/h，使用丁黄药作为硫化铜的捕收剂，使用2^#油作为起泡剂。磨矿细度试验流程见图7，试验结果见图8。

由图8可知，随着磨矿细度的增加，通过一次粗选和一次扫选后，尾矿铜品位与铜损失率先下降后升高，当磨矿细度－74 μm占65%时，尾矿中的铜损失率趋于稳定，当磨矿细度－74 μm占75%时，尾矿铜损失率明显增加。综合考虑，选择－74 μm占65%的磨矿细度较为适宜。后续试验的磨矿细度条件为－74 μm占65%。

2.1.2　捕收剂种类对混选指标影响

矿石中不同铜矿物的天然可浮性差异较大，且在矿石破碎及磨矿过程中，铜矿物表面受到一定程度的污染和氧化，会导致其可浮性的差异性进一步加大。添加适量的选择性好的捕收剂，可以提高不同铜矿物的浮选效果^[21]，因此开展了捕收剂种类试验，试验流程见图7，试验结果见图9。其中新型捕收剂GTB1是选择性较佳的组合捕收剂，其主要成分为异构硫氨酯和硫醇，对表面可浮性较差的次生硫化铜及微细粒铜矿物捕收能力较好。

由图9可知，丁黄药、丁胺黑药、苯甲酰硫氨酯及GTB1均具有较好的捕收能力，其中采用丁铵黑药获得的粗精矿含铜品位最低(2.02%)，铜回收率最高(82.79%)，但大量的脉石上浮将导致流程稳定性差，铜精矿品位难以提升。异丁基甲基硫氨酯和GTB1具有较好的选择性，粗精矿铜品位较高，特别是异丁基甲基硫氨酯获得的粗精矿含铜品位最高(4.15%)，但其捕收能力较弱，导致铜回收率偏低。综合考虑，选择GTB1作为捕收剂进行后续试验。

2.1.3　GTB1用量对混选指标影响

过量的捕收剂将会破坏浮选过程中目的矿物的药剂选择性，即使可小幅提升泡沫产品铜回收率，但最终产品的铜品质会明显下降。为此，开展了捕收剂用量试验，考查GTB1用量对混合浮选指标的影响，试验流程见图7，试验结果见图10。

由图10可知，随着GTB1用量的增加，粗精矿铜品位逐步下降，铜回收率总体呈上升趋势，当GTB1用量大于60 g/t后，铜回收率逐渐趋于稳定。考虑到捕收剂过量会增大矿浆的残余药剂浓度，给后续铜硫分离和精选带来困难，且增加铜硫分离药剂成本，因此，确定粗选的GTB1用量为60 g/t。

2.1.4　石灰用量对混选指标影响

添加少量石灰可提升矿浆的稳定性，中和矿浆中部分难免离子，因此，开展了石灰用量试验，考查浮选前不同地点添加石灰对铜硫矿物浮选效果的影响。试验采用－74 μm占65%的磨矿细度，粗扫的GTB1用量为60 g/t+30 g/t,2^#油用量为20 g/t+10 g/t，试验流程见图7，试验结果见图11。

由图11可知，将石灰添加到浮选槽时，随着石灰用量的增加，粗精矿铜品位有小幅提高，铜回收率有明显增长；当石灰用量增加至2 000 g/t时，粗精矿铜回收率明显下降。当石灰添加在磨机内，粗精矿铜品位最高，铜硫浮选效果最好。将石灰添加到浮选槽时，尾矿中的硫品位下降至0.35%左右，与不添加石灰时基本相当，表明添加少量的石灰有利于减少脉石上浮，而且不会抑制黄铁矿。综合考虑，在磨矿过程中添加500 g/t的石灰。

2.2　铜硫分离试验研究

2.2.1　再磨细度对铜硫分离的影响

由于粗精矿的脉石含量较高，直接再磨不但会增加磨矿负荷，而且会导致脉石泥化而干扰浮选，因此，在进行铜硫分离浮选前，将粗精矿空白精选一段后再磨，精选一次的粗精矿细度为－45 μm占57.13%，再磨细度试验流程见图12，试验结果如图13所示。其中，GTB3是一种选择性高的铜捕收剂，主要成分为异构酸酯，对黄铁矿的捕收能力较差，适用于铜硫高效分离。

试验结果表明，随着再磨细度的提升，铜精矿的铜品位和铜回收率逐步提升，当－45 μm含量大于80%后，铜回收率有所下降。为了提高铜精矿品质，综合考虑选择再磨细度为－45 μm占75%~80%较为适宜。

2.2.2　分离粗选石灰用量对铜硫分离的影响

按照图12所示的流程开展铜硫分离粗选石灰用量试验，考查石灰对铜硫分离的影响，试验结果见图14。由图14可知，随着石灰用量的加大，铜精矿铜品位逐步增加，铜回收率逐步下降，表明石灰对斑铜矿等次生铜矿物产生抑制作用，不宜大量添加。综合考虑，铜硫分离的石灰用量选择900~1 000 g/t较为适宜。

2.3　全流程闭路试验

根据前述条件试验结果对流程进行优化后，开展全流程闭路试验，试验流程见图15，试验结果见表3。通过该工艺流程，可获得铜品位25.145%、硫品位36.64%、钼品位0.26%、金品位2.62 g/t、铜回收率90.90%、硫回收率17.88%、钼回收率78.48%和金回收率47.38%的铜精矿，含铜0.185%、含硫42.51%、铜回收率2.13%、硫回收率66.24%的硫精矿。

3　结论

收起

（1）试验矿样为次生斑岩型铜硫矿，主要有价元素为铜，其含量为0.45%。铜矿物主要有辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、铜蓝、砷黝铜矿、硫砷铜矿、锑黝铜矿，其中辉铜矿和斑铜矿的含量最多，分别为0.30%和0.19%。脉石矿物主要有石英、白云母、高岭石、叶腊石、明矾石等。辉铜矿主要与黄铁矿、石英、高岭石、白云母共生。斑铜矿主要与黄铁矿连生或包裹于黄铁矿中，部分斑铜矿与辉铜矿连生或残余状包裹于辉铜矿中。两种矿物嵌布粒度较细，－19 μm粒级分布率超过20%。

（2）少量添加石灰有利于减少脉石上浮，提升粗精矿的铜品位，但需要控制石灰的用量，过量添加石灰会对次生铜矿物产生显著的抑制作用。对矿样进行了浮选流程方案对比试验，试验结果表明，采用粗磨铜硫混合浮选—细磨铜硫分离的浮选工艺流程能最大限度地回收铜、硫矿物，并可提高伴生钼、金的回收率。闭路试验取得了较好的选别指标，获得了含铜25.145%、含硫36.64%、含钼0.26%、铜回收率90.90%、硫回收率17.88%、钼回收率78.48%的铜精矿，含铜0.185%、含硫42.51%、铜回收率2.13%、硫回收率66.24%的硫精矿。

（3）采用原矿粗磨—粗精矿细磨的流程，一方面可以减少磨矿成本，另一方面尾矿的粒度也较粗，可满足尾矿充填的要求。采用昆明冶金研究院有限公司研制的GTB系列铜捕收剂，实现了矿石中铜硫的高效分离，也有利于钼、金、银的伴生回收。

基金

收起

国家重点研发计划项目(2022YFC2904603)

参考文献

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文献

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2025年第45卷第8期

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接收时间：2024-09-25
首发时间：2026-10-28
出版时间：2025-08-25

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出版历史

收稿日期：2024-09-25

基金

国家重点研发计划项目(2022YFC2904603)

作者信息

^1.昆明冶金研究院有限公司，云南　昆明　650031

^2.云南省选冶新技术重点实验室，云南　昆明　650031

^3.有色金属强化冶金新技术全国重点实验室，云南　昆明　650031

^4.云南驰宏锌锗股份有限公司会泽矿业分公司，云南　曲靖市　655011

通讯作者:

武鲁庆（1990—），男，山东泰安人，硕士，工程师，主要从事铅锌选矿、稀贵金属选矿工艺研发和生产管理工作。E-mail:1321615400@qq.com

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/kyyjykf/CN/1322161709146558811

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

Cu	S	Mo	Fe	SiO₂	Al₂O₃	K₂O	Ti	MgO	CaO	Na₂O
0.45	3.61	0.004 9	6.28	63.52	14.10	1.44	0.67	0.18	0.10	0.085
As	Pb	Zn	Sb	Au*	Ag*	Ge*	P	Bi*	Hg*	F
0.021	0.019	0.000 8	<0.005	0.11	1.4	6.2	0.048	54	<5	0.073

Cu	S	Mo	Fe	SiO₂	Al₂O₃	K₂O	Ti	MgO	CaO	Na₂O
0.45	3.61	0.004 9	6.28	63.52	14.10	1.44	0.67	0.18	0.10	0.085
As	Pb	Zn	Sb	Au*	Ag*	Ge*	P	Bi*	Hg*	F
0.021	0.019	0.000 8	<0.005	0.11	1.4	6.2	0.048	54	<5	0.073

Cu	S	Mo	Fe	SiO₂	Al₂O₃	K₂O	Ti	MgO	CaO	Na₂O
0.45	3.61	0.004 9	6.28	63.52	14.10	1.44	0.67	0.18	0.10	0.085
As	Pb	Zn	Sb	Au*	Ag*	Ge*	P	Bi*	Hg*	F
0.021	0.019	0.000 8	<0.005	0.11	1.4	6.2	0.048	54	<5	0.073