随着矿产资源的大量开发和利用，矿产资源和环境保护的双重压力日益加剧，尾矿作为二次资源已受到世界各国的重视，同时尾矿的大量排放给环境造成的严重固体废弃物污染和危害以及占用土地等问题也受到全社会的广泛关注^[1-3]。我国原生铜矿资源相对较少, 但经多年资源开发铜尾矿二次资源量却相当大。铜尾矿作为有色金属尾矿的重要组成部分，对其综合回收利用不仅可以缓解铜矿资源压力，同时还能促进社会经济发展和生态环境保护^[4-6]。因此，铜尾矿资源的综合利用具有重要意义。

本研究以澳大利亚某大型铜矿浮选尾矿为研究对象，该尾矿主要可利用矿物为硫铁矿和磁铁矿，虽然尾矿中仍含有铜和金，但其赋存状态造成铜和金不能得到有效利用，因此为了高效地综合利用尾矿中的硫、铁元素，拟采用优先浮选选硫，浮硫尾矿磁选选铁的原则工艺进行选矿试验研究。

1 样品的性质

样品的化学成分分析结果见表 1，铁物相分析结果见表 2，粒度组成分析结果见表 3。

综合表 1、表 2可知，矿样中硫、铁品位较高，硫主要为硫化铁矿，铁主要为磁铁矿，硫铁矿和磁铁矿是该铜尾矿中主要综合利用的矿物；同时矿石工艺矿物学研究结果表明，虽然样品中铜、金品位较高，但铜以结合铜为主，且金与铜共生密切，因此该铜尾矿中的铜和金均难以回收利用。从表 3可知，该矿样中微细粒级含量较高，粗粒级与细粒级中硫的品位差别较大，该尾矿样中硫主要分布于微细粒级中，-37 μm粒级中硫累积分布率达72.35%，因此该尾矿中硫铁矿不宜重选而采用浮选回收较适宜。

2 选硫试验研究 2.1 捕收剂的选择

为了研究不同捕收剂对该矿的选别效果，分别采用XT-01、丁基黄药、MC44、A31四种捕收剂进行对比，选矿工艺流程及药剂制度如图 1所示，试验结果见表 4。

由表 4可知，采用MC44作为捕收剂时，浮选效果较差，而采用XT-01、丁基黄药、A31三种捕收剂均取得了相对较好的浮选指标，但XT-01的选择性和捕收性最好，因此选择XT-01作为捕收剂进行硫化铁矿物浮选较适宜。

2.2 捕收剂用量试验

确定捕收剂种类后进行捕收剂用量试验，选矿工艺流程及药剂制度见图 1(粗选+扫选Ⅰ捕收剂用量为试验变量，其他药剂用量固定不变)，试验结果如图 2所示。

从图 2可以看出，当XT-01用量达到60 g/t后，品位和回收率都趋于稳定，且浮选效果最佳，因此XT-01在粗选+扫选Ⅰ的用量应选择40+20 g/t为宜。

结果讨论：

(1) 试验结果：铜尾矿硫浮选试验结果表明XT-01为回收细粒的硫铁矿的优良选矿药剂，获得硫精矿品位和回收率均较高，说明该药剂选择性好，同时具有较高的捕收能力。

(2) 药剂配伍：XT-01主要药剂组分为戊基硫铵类极性捕收剂与低级乙黄药在乳化剂TW80调节下，以一定比例混匀，在水浴恒温、长时间、高剪切力外力作用下，配制复合而成，该药剂具有低毒、易溶于水、流动性较好、化学性质稳定的特性。

(3) 作用机理分析：根据乙黄药、乙基双黄药、黄原酸铁的红外光谱图，乙黄药主要的吸收峰为：C—O—C伸缩振动为1 100~1 172 cm^-1；C—S伸缩振动为1 049 cm^-1和1 008 cm^-1，当乙基双黄药形成时，C—S伸缩振动降至1 019 cm^-1和998 cm^-1；C—O—C伸缩振动增至1 240~1 290 cm^-1。当黄原酸铁形成时，C—S伸缩振动降至1 029 cm^-1和1 005 cm^-1[7]。

XT-01捕收剂在硫化矿物表面吸附机理的研究表明矿物的可浮性与矿物中Fe—S键特性和矿物表面元素含量有关。当高低级硫化矿捕收剂混合用药时，药剂在黄铁矿表面吸附时具有较好的协同效应，加之在乳化剂作用下，分子直径变小，选择吸附性更高^[8]。当药剂与黄铁矿相互作用后，通过红外光谱分析发现，黄铁矿出现了XT-01的吸收峰，说明XT-01在黄铁矿表面发生了吸附。本次浮选试验表明XT-01具有良好的浮选性能，比丁基黄药、MC44及A31等对比药剂的捕收性更强，浮选速度也较快。

2.3 选硫闭路试验

在探索试验、条件试验基础上，采用XT-01作为捕收剂进行闭路试验。闭路试验流程及药剂制度如图 3所示，试验结果见表 5。

由闭路试验结果可知，采用XT-01作为捕收剂，该矿经一粗一精两扫流程选别后可获得平均品位为49.80%、回收率为92.58%的硫精矿，尾矿中硫品位降至0.43%，选别效果较好。

为确定XT-01作为捕收剂的闭路流程所选别的硫精矿的质量，对硫精矿进行了主要成分分析，分析结果见表 6。

由表 6可知，最终获得的硫精矿中硅品位较低，硫、铁品位较高，伴生金、铜在硫精矿中富集，但含量较低达不到综合利用质量要求。

3 选铁试验研究

试验采用湿式弱磁场鼓式磁选机对浮硫尾矿进行了选铁试验，主要进行磁场强度选择试验，经湿式弱磁选得到铁精矿和尾矿，试验结果如图 4所示。为确定磁选铁精矿的质量，对铁精矿进行了主要成分分析，分析结果见表 7。

结果分析：从图 4可以看出，在磁场强度为35 kA/m的条件下，磁选回收磁铁矿效果较好，因此，磁场强度选择35 kA/m较适宜。试验结果表明，通过一次湿式弱磁选可获得铁品位为64.11%、全铁回收率为45.91%的铁精矿。由表 7可知，该铁精矿中磷、硅、砷含量较低，硫、磷、硅、砷、铁的品位达到国家铁矿石标准草案中的高炉炼铁的一级品Ⅰ类的要求。因此，精矿产品达到了铁精矿质量要求。

4 结语

(1) 试验样品中的硫、铁含量较高，且主要以硫铁矿和磁铁矿存在，经选铜后有用矿物单体解离度较好，具有较高的回收价值；但硫铁矿主要以细粒、微细粒赋存于铜尾矿中，采用浮选较适宜，磁铁矿采用湿式弱磁场磁选机回收。

(2) 采用新型XT-01作为硫铁矿捕收剂获得了较好的试验效果，浮选指标高于常用硫化矿捕收剂，因此说明XT-01为铜尾矿回收细粒的硫铁矿的优良选矿药剂。

(3) 对选硫浮选尾矿进行选铁试验，采用湿式鼓式磁选机，得到了铁品位为64.11%、全铁回收率为45.91%的铁精矿，产品质量达到了铁精矿质量要求，通过对铜尾矿中硫、铁元素进行选别回收，实现了二次资源综合利用。