提高铜矿石伴生金银回收率的浮游选矿方法研究

引言

铜矿石伴生金银的高效回收对矿产资源综合利用及矿山经济效益提升具有关键作用。随着优质矿产资源逐渐减少，优化浮游选矿工艺参数与改进药剂制度成为提高贵金属回收率的核心路径。浮选技术通过精准调控矿物表面特性与药剂作用机制，可有效实现目标矿物与脉石的分离。针对伴生金银的嵌布特征及赋存状态，需深入研究矿物表面化学性质、晶体结构与药剂分子间的吸附行为，构建适配性强的浮选体系。通过调整磨矿细度、矿浆pH 值、充气量等工艺参数，结合捕收剂、调整剂与起泡剂的协同作用，可增强金银矿物表面的疏水性，抑制脉石矿物上浮，从而提升浮选选择性。同时，开发新型高效药剂或优化现有药剂组合，能够强化对微细粒级及低品位金银的捕收能力，减少药剂消耗并降低环境负荷。此类工艺优化与技术创新不仅有助于提高资源利用率，还为矿产资源绿色开发提供了重要技术支撑，推动行业向高效、低耗、环保方向持续发展。

1 铜矿石伴生金银资源分布情况

铜矿石中的伴生金银资源在全球范围内具有重要经济价值，主要赋存于斑岩型铜矿床和矽卡岩型铜矿床中。斑岩型铜矿主要分布在环太平洋成矿带和特提斯成矿带，如智利、秘鲁、美国等地区的大型铜矿往往伴生可观的金银资源，其中金多呈自然金或银金矿形式存在，银常与硫化铜矿物密切共生。矽卡岩型铜矿在我国长江中下游成矿带广泛分布，这类矿床中的金银常以微细粒形态嵌布于黄铜矿、斑铜矿等载体矿物中。海底热液硫化物矿床是新兴的铜矿资源类型，其伴生金银含量较高但开采难度大。不同成因类型的铜矿床中金银的赋存状态差异明显，斑岩型矿床中金银多与铜矿物形成固溶体或呈包裹体存在，而热液型矿床中金银更易形成独立矿物。随着开采深度增加，矿石中金银品位往往呈现升高趋势，这对选矿工艺提出了更高要求。了解这些分布特征对制定针对性的选矿方案具有重要意义，也是提高伴生金银回收率的先决条件。

2 提高金银回收率的理论基础研究

2.1 金银在铜矿石中的赋存状态

金银矿物在铜矿石中的赋存形式呈现高度复杂性，既存在游离态的自然金、银金矿等独立矿物相，亦存在以类质同象形式置换黄铜矿、斑铜矿等硫化矿物晶格中铜或铁原子的不可见金。微细粒金银常被硫化铜矿物紧密包裹或沿其裂隙嵌布，形成难以解离的共生结构，常规磨矿条件难以破坏此类载体矿物的包裹屏障以实现金银的单体解离。部分银矿物如辉银矿、角银矿等因表面电性与润湿特性与方铅矿高度相似，在铜浮选过程中易随方铅矿进入铅精矿或损失于尾矿中，导致铜浮选体系内银回收率偏低。金银的晶体结构特性直接影响其表面电子分布状态与疏水性，自然金的金属键特性使其表面易与巯基类捕收剂发生吸附，而银离子在硫盐矿物中的配位形式则削弱了其与黄药类捕收剂的作用强度。深入解析金银的赋存形态、嵌布关系及表面物化特性，可针对性优化磨矿细度设计，并指导开发选择性更强的组合捕收剂与抑制剂，从而在铜浮选主流程中实现金银的高效协同回收。

2.2 浮游选矿过程的物理化学原理

浮选分离的本质在于精准调控矿物表面物理化学性质以实现选择性分选，其核心依赖于固-液-气三相界面发生的复杂交互作用。矿物表面润湿性差异构成分选基础，疏水性颗粒突破水化膜与气泡粘附，亲水性颗粒滞留矿浆中，该特性受控于矿物晶体结构缺陷及表面电子分布决定的界面自由能。三相接触区域内的颗粒-气泡碰撞效率受湍流强度与运动轨迹影响，附着过程涉及水化层减薄破裂的动态平衡，脱落行为则与流体剪切力关联，三者协同决定最终分离效果。矿浆的电化学环境影响矿物表面电位及双电层结构，改变药剂吸附形态与作用强度；硫化矿在特定氧化还原电位下形成疏水性硫化物表面，强化贵金属吸附并抑制脉石可浮性。气泡矿化受界面张力与表面活性剂分子取向支配，起泡剂在气液界面定向排列构成稳定膜层，疏水端朝向气相、亲水端伸入液相，为疏水颗粒提供锚定点。微米级气泡提升细粒矿物碰撞概率，均匀气泡群保障矿化泡沫稳定性，实现疏水颗粒高效输送。捕收剂分子极性基团与矿物表面金属位点产生化学吸附或静电作用，非极性碳链增强表面疏水性；非离子型捕收剂依赖氢键或范德华力建立选择性吸附。调整剂改变表面电性或实施竞争吸附抑制脉石上浮，活化剂清除氧化膜或生成疏水性金属螯合物。矿浆离子组分显著干扰界面电性：高价金属离子压缩双电层促进颗粒聚集，分散剂利用空间位阻效应减轻细泥罩盖；酸碱度调控表面羟基化程度及药剂解离状态，决定矿物零电点与浮选响应。超声波空化等现代强化技术加速药剂乳化扩散，促进微泡析出优化细粒回收。系统动态平衡需协调多重参数：湍流强度匹配颗粒粒度以平衡附着与脱落关系，过强扰动诱发粗粒脱附，过弱条件制约细粒运移；矿浆浓度影响气泡分散度与药剂分布，高浓度场景加剧机械夹带导致选择性劣化；浮选时间适应矿物可浮性梯度，避免过扫选引入杂质。矿物深度氧化促使羧基羰基生成增强亲水性，硫化钠等还原剂修复表面疏水特性；风化作用加剧微孔裂隙发育强化毛细吸水效应，预处理需脱除孔隙水恢复药剂吸附活性。

2.3 药剂与金银矿物的作用机制

捕收剂分子与金银矿物表面金属活性位点发生特异性相互作用形成疏水薄膜，其本质在于药剂极性基团与金属离子之间建立的配位键或离子键结合，非极性基团向外延伸构成疏水层。硫代化合物类捕收剂的选择性吸附行为显著受矿浆环境调控，不同酸碱度条件改变矿物表面电位及药剂电离状态，进而影响吸附强度与选择性；特定氧化还原电位窗口内，此类捕收剂能与金银生成稳定表面络合物，实现高效捕获。调整剂的作用机制呈现多维度特征：既通过静电作用调节矿物表面电位，亦与捕收剂竞争矿物表面吸附位点，硅酸盐类抑制剂可在脉石矿物表面构建亲水膜层，从而选择性抑制其可浮性。起泡剂的分子结构特性决定其在气液界面排列方式与膜层强度，具备适宜碳链长度及极性基团的起泡剂可形成稳定性气泡层，优化微细粒金银矿物的粘附效率。

深入研究上述机制不仅推动现有药剂制度的精准优化，更为设计含特定官能团的新型复合药剂奠定理论基础。通过精确调控各类药剂在矿物表面的竞争吸附过程，例如利用协同效应增强硫氨酯类捕收剂对黄铜矿的化学吸附强度，同时弱化其在黄铁矿表面的物理吸附，可显著提升金银矿物的选择性回收效能。复合捕收剂体系（如 Y89 与丁基黄药组合）发挥协同作用，促使金粒表面吸附层密度急剧增加且结合更牢固，强化了微细粒金的浮选动力学特性。低碱度浮选环境结合硫化钠屏蔽次生铜离子干扰，辅以分散剂抑制矿泥罩盖，进一步优化了铜硫分离与伴生金银富集效果。此类技术集成不仅深化对矿物-药剂界面反应的理解，更直接指导复杂铜矿石中伴生金银资源的高效综合利用，推动浮选工艺向绿色化与精准化发展。

3 提高铜矿石伴生金银回收率的浮游选矿方法研究

3.1 新药剂的筛选与应用

在新药剂的筛选与应用方面，当前研究重点转向开发高效环保型复合药剂体系。除新型两性螯合捕收剂外，改性二硫代磷酸盐类捕收剂表现出优异的金银选择性，某项目应用后金回收率提升 10% 以上；氨基酸类绿色捕收剂在保持 70% 银回收率的同时，显著降低了环境污染风险。巯基苯并噻唑与黄原酸盐的复配使用形成了协同效应，使银回收率稳定维持在 80% 左右，优于传统单一药剂体系。环境友好型聚醚类起泡剂与新型硅基调整剂的组合应用，既能保证气泡矿化效果又可选择性抑制石英等脉石矿物。电位调控技术的精细化实施进一步提升了药剂作用效率，通过控制矿浆电位在- .50mV Ξ+150mV 区间，使金银矿物表面疏水性达到最佳状态。这些创新药剂的工业化应用需要综合考虑矿石特性、成本效益和环境因素，通过系统的实验室验证和现场调试确定最优配比方案。

3.2 改进工艺流程设计

在工艺流程设计优化方面，阶段磨矿-阶段浮选工艺已成为处理复杂金银铜矿的主流方案，其核心在于根据矿物嵌布特性实施差异化磨矿策略。以某典型选厂为例，通过将原矿粗磨至- ⋅0.074mm 占 65% 优先回收铜矿物后，尾矿细磨至- ⋅0.038mm 占 85% 再选金银，不仅实现了 15%的金银回收率提升，还显著降低了过磨导致的金属损失。特别值得关注的是中矿处理工艺的创新，针对扫选精矿再磨这一关键环节，研究发现扫选精矿中往往含有大量连生体颗粒，单独再磨后可显著提高金银矿物的单体解离度，同时避免传统尾矿再磨造成的细粒级损失。某矿山实践表明，采用扫选精矿再磨-返回粗选作业的闭路循环系统，可使金银回收率额外提升 3-5 个百分点。工艺流程中还创新设置了金银富集回路，对铜精选尾矿实施高浓度（40-45%固体含量）浮选，配合专用捕收剂使金银品位稳定提升4 倍以上。整个流程设计基于矿物解离度分析和过程诊断技术，通过在线粒度分析仪和矿物解离分析系统（MLA）实时监控工艺效果。

3.3 联合选矿方法的尝试

浮选-重选联合工艺在含粗粒金的铜矿石处理中优势显著，浮选前采用离心选矿机高效回收单体解离金，重选环节优先捕获粗粒金避免浮选流失，同时放宽磨矿细度降低能耗与药剂消耗，某矿山应用后金总回收率显著提升。生物氧化-浮选联合工艺针对难处理硫化物包裹型铜金矿石，细菌预氧化破坏毒砂或黄铁矿包裹结构，使微细粒金充分暴露，工业试验证实金回收率增幅明显，尤其混合菌种协同作用强化氧化效率，替代传统高能耗预处理方式并减少污染。浮选-浸出联合工艺聚焦铜浮选尾矿资源化，低品位尾矿经强磁预富集与再磨分级，结合硫化钠活化氧化铜矿物及高效捕收剂强化浮选，后续氰化浸出实现金银综合回收，缓解尾矿库容压力并提升资源利用率。工艺流程衔接需统筹多重因素：重选前置需平衡磨矿细度以防止粗粒金过粉碎；生物氧化需精确控制搅拌强度与氧化周期，确保硫化物充分解离；浸出段则依据尾矿含泥量选择堆浸或搅拌氰化，渗透性不足时需优化矿堆结构。技术经济比较是方案选择的核心，生物氧化虽吨矿成本低于焙烧但需评估菌种培养周期，浮选-浸出虽降低尾矿处理成本却需权衡药剂与能耗投入。设备小型化与模块化趋势为联合工艺提供灵活性，离心选矿机、浮选柱及生物反应槽等模块单元支持快速重组流程，适应矿石性质波动并缩短技改周期，推动低品位复杂矿石资源高效开发。

结束语

本研究构建的复合活化浮选体系显著改善了铜矿石伴生金银的回收效果。未来研究应进一步探索微细粒金银矿物的载体浮选机制，开发新型环保药剂，推动选矿技术向高效化、智能化方向发展，为矿产资源可持续发展作出贡献。

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