铜被誉为开启人类金属文明的矿产，是战略性矿产资源之一，在机械、电气、化工等领域被广泛应用。特别是在新能源产业高速发展的背景下，铜的需求量显著增长。我国在铜资源开发与消费中占有重要地位。然而，我国铜资源分布广泛但区域不平衡，并且存在贫矿多、富矿少、伴生关系复杂等问题。
铜属于亲硫元素，主要赋存于硫化铜矿物中，通常与黄铁矿、磁黄铁矿等硫化铁矿物伴生。传统的铜硫分离流程通常采用石灰作抑制剂、黄药作捕收剂。在处理高硫型铜矿时，由于黄药作为巯基捕收剂对铜、硫均表现出一定的捕收性，因此需要添加大量石灰。而大量使用石灰容易诱发浮选泡沫黏度增加、设备和管道结垢等问题。同时黄药具有刺激性气味和一定的毒性，会危害操作人员健康。随着可持续发展理念的不断深入，在绿色、环保药剂制度的前提下，低碱度浮选分离技术成为高硫型铜矿铜硫分离的发展方向。
试验矿样取自安徽铜陵，首先对其进行原矿性质研究。原矿的多组分分析结果见表1。结果表明，矿石中铜、硫的品位分别为0.45%、27.28%。
矿石的X- 射线衍射图见图1。结果显示矿石中的矿物主要有黄铁矿、磁铁矿、石英、白云石和白云母等。
矿石中的铜均以硫化铜形式存在，主要为黄铜矿。其粒度分布较不均匀。显微镜下分析结果显示，15.36% 的硫化铜矿物粒度小于0.02 mm。这部分铜矿物主要以微细粒的形式分布在脉石矿物中。
矿石中的硫主要分布在黄铁矿中，且黄铁矿粒度较粗。部分硫存在于胶黄铁矿中，胶黄铁矿吸附性较好，在一定程度上影响硫的选矿回收效果；此外，矿石中含有白云母、绿泥石等层状硅酸盐矿物，这些矿物浮游性能较好，易泥化，需要选择合适的磨矿细度以减少泥化。
浮选试验在RK/FD Ⅲ 0.35 L 和1.5 L 的充气式挂槽浮选机中进行，磨矿浓度为50%，粗选矿浆浓度为30%，浮选机转速为1754 r/min，充气量为0.4 m3/h，刮板刮速为20 刮/min。试验原则流程如图2 所示。
1）铜捕收剂种类对铜回收的影响
由于黄铜矿的捕收剂种类繁多，像黄药类、硫氨酯类、复合型等均可用于硫化铜矿的浮选。并且该矿石具有高硫、铜硫矿物可浮性相似的特点，所以捕收剂的选择对铜硫分离影响较大。为确定合适的捕收剂，进行选铜捕收剂种类试验。试验采用一次粗选—两次扫选的工艺流程，其中粗选时组合抑制剂BK506 用量为750 g/t、石灰用量为200 g/t，粗扫选捕收剂用量分别为40、20、10 g/t，起泡剂松醇油用量分别为15、5、0 g/t。
区别于常规浮选，某高硫型铜矿扫选铜回收率占比较大，粗精矿指标对浮选反馈存在局限性，因此除抑制剂试验外，选择浮选尾矿指标进行对比。由图3可知，当AP（脂类捕收剂）或BK308 为捕收剂时，铜浮选尾矿中铜品位为0.068%，远低于Z-200 作捕收剂时尾矿的铜品位0.093%；同时，BK308 作捕收剂时，尾矿硫回收率为70.02%，AP作捕收剂时，尾矿硫回收率为62.39%。综合考虑，确定后续试验采用BK308 作捕收剂。
2）BK308 用量对铜回收的影响
通过捕收剂用量试验研究，可以查明捕收剂用量的变化对选矿指标的影响规律，为选矿工艺的优化和调整提供依据，以实现更高效、经济的选矿过程。
由图4 可知，随着BK308 用量增加，尾矿铜品位和回收率均逐渐降低，当BK308 用量为70 g/t 时，尾矿铜回收率（铜在尾矿中的损失率）为9.44%；继续增加BK308 用量，尾矿铜回收率（铜在尾矿中的损失率）变化较小。因此，选择BK308用量为70 g/t 较为适宜。
3）硫抑制剂种类及用量对铜回收的影响
石灰是常用的黄铁矿抑制剂，其抑制机理为在黄铁矿表面生成CaSO4、Ca（OH）2 和Fe（OH）3 等亲水性物质，从而使黄铁矿表面变得亲水，同时还会阻碍捕收剂与黄铁矿表面的接触。而将抑制剂组合使用可能起到协同作用，进而强化浮选指标。基于此，研究了石灰及组合抑制剂的种类和用量对选别指标的影响。试验方案见表2，铜浮选抑制剂种类试验结果如图5 所示。
由图5 可知，单独使用石灰（方案1、2）或者使用石灰与腐殖酸钠组合（方案5、6、7）时，粗精矿铜回收率相对较低。而采用石灰与BK506 作组合抑制剂（方案3、4）能够大幅提高粗精矿铜回收率。当BK506 用量从200 g/t（方案3）增加到300 g/t（方案4）时，粗精矿铜品位和回收率的变化幅度较小。
综合考虑，在BK308 作捕收剂条件下，选择石灰与BK506 作组合抑制剂，且用量为750+200 g/t（方案3）较为适宜。此时，粗精矿中铜品位为2.29%，铜回收率达到79.11%，硫品位为45.91%，硫回收率为27.67%。
4）磨矿细度对铜回收的影响
磨矿是选矿生产成本中较高的一道工序，粗选磨矿细度是重要的选矿参数之一，它直接关系到矿物的解离程度。若矿物未充分解离，粗粒矿物与气泡附着力弱，大量粗粒矿物难以附着在气泡上进入精矿，会损失在尾矿。磨矿过细则会引起泥化，消耗大量药剂的同时，造成脉石矿物夹杂，影响浮选指标。试验选用BK308 作为捕收剂，石灰与BK506 作组合抑制剂，松醇油作起泡剂，考察不同磨矿细度对铜浮选的影响，试验结果如图6 所示。
由图6 可知，当磨矿细度-0.074 mm粒级占比从60% 增加到75% 时，尾矿铜品位从0.14% 降至0.062%，铜回收率（铜在尾矿中的损失率）从22.08%降至9.05%；继续增加磨矿细度，尾矿铜品位及铜回收率（铜在尾矿中的损失率）降幅较小。因此，磨矿细度以-0.074 mm 含量占75%为宜。
鉴于铜浮选作业尾矿中硫含量较高（约17.80%），因此，针对铜扫选作业尾矿开展了硫回收试验研究。
1）调整剂种类对硫回收的影响
以丁基钠黄药为捕收剂，松醇油为起泡剂，开展调整剂种类试验。调整剂种类及用量分别为无、FeSO4（200 g/t）、NH4Cl（1000 g/t）、CuSO4（100 g/t）。试验结果如图7 所示。
由图7 可知，FeSO4、NH4Cl 和CuSO4 的加入都会促使尾矿中硫的作业回收率降低。在FeSO4用量为200 g/t 时，尾矿中硫的作业回收率（损失率）为14.53%，低于NH4Cl用量1000 g/t 和CuSO4用量100 g/t 时尾矿中硫的作业回收率（损失率）。综合考虑，选择FeSO4作为调整剂。
2）调整剂FeSO4用量对硫回收的影响
在本试验中，以FeSO4作调整剂，松醇油作起泡剂，考察调整剂FeSO4用量对硫浮选指标的影响，试验结果如图8 所示。
由图8 可知，随着FeSO4用量的增加，尾矿中硫的作业回收率（损失率）逐渐降低。当FeSO4用量为250 g/t 时，尾矿中硫的作业回收率（损失率）为14.34%，继续增加FeSO4用量，尾矿中硫的作业回收率（损失率）变化不明显。综合考虑，采用FeSO4用量为250 g/t 较为适宜。
1）推荐药剂制度闭路试验
在确定各类药剂的最佳用量之后，开展铜硫全流程闭路试验。铜浮选流程为一次粗选—两次扫选—两次精选，硫浮选流程为一次粗选—两次扫选—一次精选。闭路试验流程如图9 所示，试验结果见表3。
由表3 可知，铜精矿中铜、硫品位分别为18.84%、34.87%，回收率分别为81.60%、2.48%；硫精矿中硫品位为49.27%，回收率为90.89%。
2）现场药剂制度闭路试验
铜浮选流程为一次粗选—两次扫选—两次精选。硫浮选流程为一次粗选—两次扫选—一次精选。采用现场药剂制度进行对比，闭路流程如图10 所示，试验结果见表4。
由表4可知，铜精矿中铜、硫品位分别为14.93%、36.80%，回收率分别为80.83%、3.39%；硫精矿中硫品位为49.36%，回收率为90.98%。
3）不同药剂制度下获得的试验指标对比
将两种药剂制度对比可知：使用石灰与BK506作组合抑制剂，相较于单一使用石灰时，在硫精矿中硫回收率基本保持不变的前提下，铜精矿中铜品位从14.93% 提高到18.84%，铜回收率从80.83%提高到81.60%，试验指标较好。同时，石灰用量从5000 g/t 降至750 g/t，有效规避了单一石灰抑制剂的诸多弊端，避免了设备与管道的结垢现象，保障了生产稳定性，为工艺优化及同类资源的综合回收提供了有力的技术支撑。
1）矿石中的铜均以硫化铜形式存在，主要为黄铜矿；硫主要分布在黄铁矿中，部分分布在胶黄铁矿中，这在一定程度上影响硫的选矿回收效果。矿石中含有白云母、绿泥石等层状硅酸盐矿物，它们浮游性能较好，且易泥化，需要选择合适的磨矿细度以减少泥化。
2）低碱度条件下实现高硫型铜矿的高效回收是铜硫选矿未来发展的趋势。采用石灰与BK506 作组合抑制剂可达成此目标。
3）与使用单一石灰相比，采用石灰与BK506 作组合抑制剂时，在硫精矿中硫回收率基本不变的前提下，铜精矿中铜品位从14.93% 提高到18.84%，铜回收率从80.83% 提高到81.60%，有效回收了矿石中的铜、硫资源。同时石灰用量从5000 g/t 降至750 g/t。
