矿山工程中铜矿石浮选工艺的药剂配比优化与回收率提升研究

一、引言

铜是重要工业金属原料，高效回收其资源对保障工业生产意义重大。浮选工艺是铜矿石加工主流技术，药剂配比直接影响浮选效果。随着矿山开采深度增加，传统固定药剂配比方案问题凸显，导致铜回收率偏低。因此，优化药剂配比、提升回收率成为研究重点，药剂研发和智能化手段提供了解决思路。

二、铜矿石浮选工艺及药剂作用机制

2.1 浮选基本工艺

铜矿石浮选工艺包括破碎磨矿、调浆、浮选分离、精矿脱水等环节。破碎磨矿使铜矿物与脉石矿物初步解离；调浆加入药剂调节矿浆性质；浮选分离中铜矿物附着气泡形成泡沫产品，脉石矿物留于矿浆；精矿脱水降低铜精矿水分。浮选工艺分正浮选、反浮选及混合浮选等，正浮选应用广泛。

2.2 常用药剂类型及作用

捕收剂增强铜矿物疏水性，常用黄药类、黑药类、硫氮类等。黄药类适用于硫化铜矿石，硫氮类对氧化率高的铜矿石捕收效果好。

起泡剂形成稳定气泡，常用松醇油、MIBC、2 号油等。松醇油起泡性强，MIBC 选择性好。

调整剂调节矿浆性质，分 pH 调整剂、活化剂与抑制剂。pH 调整剂控制矿浆pH 值；活化剂增强难浮铜矿物可浮性；抑制剂抑制脉石矿物上浮。

三、铜矿石浮选药剂配比的优化方法

3.1 基于矿石性质的针对性配比优化

矿石性质是决定药剂配比的核心依据，需通过选矿试验制定针对性方案。高品位硫化铜矿石采用“ 高捕收剂 + 低起泡剂” 配比；氧化率高的铜矿石增加活化剂用量；嵌布粒度细的铜矿石减少捕收剂用量、选用选择性好的起泡剂。如某铜矿调整氧化率 35% 的铜矿石药剂配比，铜回收率提升4.2%_c 。

3.2 响应面法优化配比参数

响应面法是多因素优化方法，通过设计试验建立药剂用量与浮选指标的数学模型，求解最优配比。某矿山用该法优化硫化铜矿石浮选药剂配比，铜回收率达 89.5% ，较单因素优化提升 。

3.3 智能化配比模型构建与应用

随着人工智能技术的发展，基于机器学习的智能化配比模型成为药剂优化的新方向。通过收集矿山历史浮选数据（矿石性质、药剂用量、浮选指标等），构建 BP 神经网络、随机森林或支持向量机模型，以矿石性质参数（如铜品位、氧化率、粒度组成）为输入，最优药剂用量为输出，实现药剂配比的实时预测与动态调整。模型训练完成后，可根据每日矿石性质的变化，自动生成最优配比方案，无需人工反复试验。某大型铜矿山引入 BP 神经网络配比模型，将矿石品位、磨矿细度等 8 个参数作为输入，模型预测的药剂用量与实际最优值的误差小于 5% ，铜回收率波动幅度控制在 1% 以内，同时减少了 15% 的药剂消耗。

四、铜回收率提升的综合措施

4.1 优化浮选工艺参数

药剂配比优化需与工艺参数调整相结合，才能最大化提升回收率。一是调整磨矿细度，确保铜矿物与脉石矿物充分解离，一般控制磨矿细度为 -200 目占 65%80% ，过粗会导致解离不充分，过细则易造成矿泥干扰；二是控制矿浆浓度，浮选粗选阶段矿浆浓度控制在 25%-35% ，精选阶段降至

15%-20% ，提高分选效率；三是优化浮选机操作参数，调整叶轮转速与充气量，使矿浆搅拌均匀且气泡分布合理，一般叶轮转速控制在1800-2200r/min ，充气量 0.8-1.2m³/（m²⋅min） 。某铜矿通过将磨矿细度从 -200 目 60% 提高至 70% ，同时调整矿浆浓度至 30% ，结合药剂配比优化，铜回收率提升了 3.5‰ 。

4.2 升级浮选设备与技术

先进的浮选设备能提升药剂作用效果，改善浮选环境。一是采用充气机械搅拌式浮选机，其具有搅拌强度大、充气均匀的特点，能增强药剂与矿物的接触效率；二是引入柱式浮选机用于精选作业，利用重力分选与泡沫分选相结合的原理，减少脉石夹带，提高精矿品位；三是应用电化学浮选技术，通过电极反应改变矿浆电化学性质，降低药剂用量，增强铜矿物的可浮性。某矿山将传统浮选机更换为充气机械搅拌式浮选机，并在精选段增设柱式浮选机，铜回收率提升 2.1% ，精矿品位提高 1.3 个百分点。

4.3 加强药剂协同作用与新型药剂应用

利用不同药剂之间的协同作用，可增强浮选效果。例如，将黄药与黑药复配使用，黄药的强捕收性与黑药的良好选择性相结合，能同时提高回收率与精矿品位；将起泡剂与表面活性剂复配，可改善泡沫性能，提高气泡与矿物的附着效率。此外，新型高效药剂的应用也是提升回收率的重要途径，如环保型捕收剂 MBT-01，对低品位铜矿石的捕收能力较传统黄药强 15%-20% ，且毒性低、易降解；新型抑制剂 GY-30 对黄铁矿的抑制效果优于石灰，可减少药剂用量，降低对环境的影响。

五、工程案例应用

某铜矿处理的硫化铜矿石平均品位 1.2% ，含有少量黄铁矿和脉石矿物，原浮选方案采用丁基黄药 150g/t. 、松醇油 50g/t. 、石灰 1000g/t ，铜回收率仅为 8 5 . 3 ＼%  。为提升回收率，首先通过选矿试验分析矿石性质，确定采用响应面法优化药剂配比，设计 27 组试验建立回归模型，得出最优配比为丁基黄药 125g/t 、松醇油 35g/t. 、石灰 850g/t 。同时，调整磨矿细度至- 200 目 75% ，将传统浮选机更换为充气机械搅拌式浮选机。实施优化方案后，现场生产数据显示，铜回收率提升至 89.8% ，精矿品位从 20.5% 提高至 22.3% ，药剂单耗降低 18% ，年增加经济效益约 800 万元，验证了药剂配比优化及综合措施的有效性。

六、结论

铜矿石浮选药剂配比优化是提升铜回收率的核心手段，需以矿石性质为基础，结合响应面法、智能化模型等科学优化方法，制定针对性的配比方案。同时，通过优化工艺参数、升级浮选设备、加强药剂协同作用等综合措施，可进一步提升浮选指标。未来，应加强新型环保药剂的研发与应用，推动智能化配比模型与矿山生产系统的深度融合，实现铜矿石浮选的高效化、绿色化与智能化，为矿山工程的可持续发展提供技术保障。

参考文献

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