铜是一种关键金属原材料，因其具有良好的导电性、导热性、延展性和耐腐蚀性等特性，被广泛应用于航空航天、机械制造和电子电力等行业，尤其是可再生能源和电动汽车等新兴产业。我国是全球最大的铜资源消费国，然而，截至2022年，我国铜储量仅为0.27亿t，全球占比仅为3.03%（全球铜储量约为8.9亿t）（U. S. Geological Survey，2023），总体而言，我国铜资源供需差距较大，对外依存度超过70%（刘冲昊等，2018；杨卉芃等，2021；张生辉等，2022）。从资源禀赋来看，我国铜矿资源以硫化铜矿为主，具有矿物组成复杂、品位低及嵌布粒度细等特点，铜常与硫化铁矿致密共生，同时还共伴生有金、银、铅、锌和铁等多种金属矿产（黎晓光等，2014；傅开彬等，2019；赵荣艳等，2023；吴荔等，2023）。因此，铜硫的高效分离以及共伴生矿产的综合回收是提高我国铜矿资源保障能力和综合利用水平的重要举措。

近年来，研究人员结合矿石工艺矿物学特征，通过优化工艺结构和开发新型药剂，实现了铜硫的高效分离以及共伴生矿产的综合回收（Yin et al.，2019；张铃等，2020；蒋太国等，2023）。邱廷省等（2021）以LG -02 +BK905 为铜的组合捕收剂，采用低碱度铜快速浮选—铜尾活化选硫工艺处理某含金银硫化铜矿，在实现铜硫分离的同时使大部分金、银等贵金属富集到铜精矿中。冯泽平等（2023）针对某含金铜硫矿采用混合浮选—铜硫分离—硫精矿再磨—金硫分离工艺，实现了Cu、S和Au等有价元素的分离。谭欣等（2020）以BK306 为铜捕收剂，采用无碱等可浮工艺分选秘鲁某金铜铁多金属矿，实现了Cu、Au、S和Fe等有价元素的分选。吴彩斌等（2014）以P10为铜金捕收剂，采用优先浮选工艺处理某低金高硫铜矿，获得了铜金精矿和硫精矿产品。此外，针对药剂与矿物表面作用机理以及矿物晶体化学性质等基础研究，也为含金银硫化铜矿的综合回收和铜硫分离工艺的开发作出了重要贡献（Gao et al.，2015；Feng et al.，2017；Yin et al.，2020）。

为了实现铜硫的高效分离和有价元素的综合回收，针对河南某硫化铜矿矿物组成较为复杂且共伴生元素较多的特点，在工艺矿物学研究的基础上，详细考察了磨矿细度、抑制剂、捕收剂和活化剂等因素对浮选效果的影响，并提出合理的工艺流程，以期为该铜矿的开发利用提供技术支撑。

（1）矿石矿物组成。试验样品取自河南省洛宁县某矿区，对样品进行化学多元素、矿物组成及铜物相分析，结果见表1~表3。

由表1~表3可知，矿石中主要有用元素为Cu，含量为0.82%，伴生的有益组分为硫、金和银，可以在选矿过程中综合回收；主要有用金属矿物是黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿；脉石矿物主要为石英，其次是绿泥石和白云母，含少量的长石和方解石。矿石中铜主要以硫化铜的形式存在，氧化铜含量较少。

（2）主要矿物嵌布特征。矿样中黄铜矿主要呈浸染状分布，多呈不规则状，部分黄铜矿被辉铜矿交代［图1（a）］，构成交代反应结构，黄铜矿与辉铜矿紧密共生，因此这2种矿物在选别时应一同进入精矿中。黄铜矿与黄铁矿共生关系密切，部分黄铜矿包裹细粒的黄铁矿［图1（b）］，约有10%的黄铜矿粒度在0.02 mm以下［图1（c）］，该部分细粒黄铜矿难以解离，容易进入尾矿导致铜的损失。黄铁矿以粗粒嵌布为主，部分黄铁矿与黄铜矿、方铅矿和闪锌矿紧密共生，粗粒黄铁矿包裹细粒黄铜矿［图1（d）］。

试验采用CaO作为黄铁矿抑制剂，丁基黄药、丙基黄药、丁铵黑药和TB1021等药剂作为捕收剂，2^#油为起泡剂。新药剂TB1021是一种同时具有一定捕收能力和起泡能力的油状有机药剂（Cao et al.，2022）。

主要试验设备有：浮选机（型号：XFD0.5L、XFD0.75L、XFD1.5L，吉林省探矿机械厂）、电子天平（型号：AL204，梅特勒—托利多仪器（上海）有限公司）、精密pH计（型号：SevenCompact，Mettler Toledo，USA）和电热恒温鼓风干燥箱（型号：DHG-9040A，上海一恒科学仪器有限公司）。

该矿石中主要有用矿物黄铜矿与黄铁矿关系密切，选矿工艺选择需要围绕该特点进行。首先，对优先浮选工艺（抑硫浮铜）和混合浮选工艺（铜硫混合浮选—铜硫分离）的选别效果进行对比，发现采用优先浮选工艺时，由于部分黄铁矿可浮性较好导致铜精矿中铜品位（<14%）较低，且铜精矿中金和银含量较低；其次，采用混合浮选工艺时，获得的铜精矿中铜品位（>16%）较高，且铜精矿中金和银含量较高，铜硫分离效果较好，并且粗选时仅添加少量调整矿浆pH值（约为9），尽管在铜硫分离时加入了大量CaO，但由于金和银矿物先与捕收剂作用，因此对金和银的回收影响较小。综合考虑，采用混合浮选—铜硫分离工艺进行系统选矿试验研究，原则工艺流程见图2。

分别考察了磨矿细度、药剂种类和用量以及矿浆pH值对混合浮选流程分选指标的影响，并在混合浮选粗选条件试验的基础上开展了相应的浮选闭路试验。

（1）磨矿细度对分选指标的影响。为了考察磨矿细度对混合浮选粗选作业分选指标的影响，以丁基黄药和丁铵黑药为捕收剂，2种药剂用量均为60 g/t，采用一次粗选流程，其结果如图3所示。由图3可知：随着磨矿细度的增加，浮选精矿中铜的回收率呈现出逐渐降低的趋势，而铜品位呈现出先增加后降低的趋势；当磨矿细度过高时，矿浆中微细粒矿物含量会显著增加，浮选效率下降，同时由于脉石矿物的水流或泡沫夹带使得精矿质量下降。综合考虑，适宜的粗选磨矿细度（-0.074 mm含量）为60%。

（2）捕收剂种类和用量对分选指标的影响。基于前文研究，进一步考察捕收剂种类和用量对混合浮选粗选作业分选指标的影响。考虑到单一药剂对硫化矿的分选效果较差，分别选用丁基黄药、丁铵黑药、丙基黄药和Z200等几种典型硫化矿浮选药剂进行复配组合，结果如表4所示。由表4可知，不同捕收剂种类对浮选精矿铜品位和铜回收率的影响不大。考虑到生产成本，粗选采用丁基黄药和丁铵黑药组合捕收剂。

进一步按照丁基黄药和丁铵黑药配比为1∶1，考察了该组合捕收剂用量（丁基黄药和丁铵黑药用量总和）对分选指标的影响，结果如图4所示。由图4可知，随着药剂用量的增加，浮选精矿铜回收率逐渐增大，铜品位逐渐降低，当组合捕收剂总用量超过120 g/t时，浮选精矿品位显著降低，综合考虑采用组合捕收剂总用量为120 g/t。

（3）矿浆pH值对分选指标的影响。考虑到在生产过程中通常使用Na₂CO₃和CaO调节矿浆pH值，同时CaO也通常作为黄铁矿的抑制剂使用，因此分别考察了2种pH值调整剂体系下不同矿浆pH值对混合浮选粗选作业分选指标的影响，结果如表5所示。

由表5可知：以Na₂CO₃作为矿浆pH值调整剂时，随着矿浆pH值的增加，浮选精矿铜品位和硫品位逐渐增大，铜、硫回收率呈现出先增加后降低的趋势；以CaO作为矿浆pH值调整剂时，随着矿浆pH值的增加，浮选精矿铜品位和铜回收率变化不大，硫品位和硫回收率呈下降趋势。采用CaO作为矿浆pH值调整剂可提高铜和硫的回收率，但CaO用量较大时会抑制黄铁矿，因此选择CaO用量为1 000 g/t。

（1）再磨细度对分选指标的影响。考虑到样品中黄铜矿和黄铁矿嵌布特征较为紧密，部分细粒黄铁矿包裹在黄铜矿中，需要进行再磨处理使得2种矿物充分解离，从而实现有效分选。为此，需要进一步考察再磨作业的磨矿细度对分选指标的影响，添加Na₂S进行脱药处理，药剂用量为24 000 g/t，CaO用量为9 000 g/t，捕收剂乙硫氮用量为80 g/t，丁铵黑药用量为20 g/t，分选结果如图5所示。

由图5可知，随着再磨细度的增加，浮选精矿铜品位呈现出逐渐增大的趋势，浮选精矿铜回收率呈现出先增加后降低的趋势。综合考虑，适宜的再磨细度（-0.043 mm含量）为71.38%。

（2）捕收剂药剂用量对分选指标的影响。以新型药剂TB1021作为铜硫分离浮选捕收剂，进一步考察了药剂用量对分选指标的影响，结果如图6所示。

由图6可知，随着药剂用量的增加，浮选精矿铜回收率逐渐增大，铜品位逐渐降低；当TB1021用量超过10 g/t时，浮选精矿品位显著降低。综合考虑采用组合捕收剂总用量为10 g/t。

（3）铜硫分离浮选闭路试验。针对混合浮选粗精矿，分别在新型药剂TB1021以及常规药剂乙硫氮和丁铵黑药复配药剂2种捕收剂体系下开展浮选闭路试验研究，采用一粗三精三扫试验流程。其中，TB1021体系粗选捕收剂用量为34 g/t，复配药剂体系中粗选乙硫氮用量为60 g/t，丁铵黑药用量为20 g/t，2^#油用量为16.7 g/t，扫选作业药剂用量减半。2种药剂体系浮选闭路试验结果见表6。

由表6可知，采用新型药剂TB1021进行浮选时，浮选精矿铜品位和铜回收率均较高，且无需添加起泡剂即可获得较好的分选效果，因此选用TB1021药剂作为铜硫分离浮选捕收剂。

（4）浮选硫精矿重选试验。考虑到浮选硫精矿产品中铜品位较高，而原矿中铜主要赋存在黄铜矿中，浮选硫精矿以黄铁矿为主，黄铁矿的密度（4.9~5.2 g/cm³）高于黄铜矿（4.3~4.6 g/cm³）。因此，为了提高铜的回收率，采用摇床重选对浮选硫精矿中的铜进一步分离富集，结果见表7。

由表7可知，通过对浮选硫精矿产品进行摇床重选处理，可以获得铜品位为7.49%、铜回收率为87.26%的铜精矿产品。

根据不同流程分选试验结果，对该矿石样品进行了全流程选别试验研究，最终试验工艺流程和药剂制度如图7所示。

考虑到矿石中还含有少量Au和Ag等贵金属元素，对最终产品的有价组分进行详细分析，结果见表8。

由表8可知：铜精矿铜品位为15.21%，总回收率为80.13%，其中，铜精矿中金品位为3.02 g/t，金回收率为66.51%，银品位为160.43 g/t，银回收率为41.82%；硫精矿硫品位为49.13%，回收率为54.34%。

（1）河南某含金银硫化铜矿矿石中主要有用组分为铜，含量为0.82%，伴生有益组分为硫、金、银和铁，在选矿过程中可以考虑综合回收。主要有用金属矿物为黄铜矿、辉铜矿和黄铁矿；脉石矿物主要为石英，其次是绿泥石和白云母，含少量的长石和方解石。矿石中铜主要以硫化铜的形式存在，氧化铜含量较少。

（2）采用混合浮选—铜硫分离工艺综合回收铜硫矿物。在混合浮选流程中，适宜的磨矿细度（-0.074 mm含量）为 60%，适宜的CaO用量为1 000 g/t，采用丁基黄药和丁铵黑药组合捕收剂，在适宜的药剂制度下，采用一粗两精三扫混合浮选工艺，获得浮选粗精矿铜品位为8.42%，硫品位为40.70%，铜回收率为81.76%，硫回收率为98.32%的分选指标；在铜硫分离浮选流程中，通过采用Na₂S将矿石脱药处理后进行再磨，磨矿细度（-0.043 mm含量）为71.38%，采用新型药剂TB1021进行浮选分选，获得较好的浮选指标。

（3）通过采用混合浮选—铜硫分离以及分离浮选硫精矿摇床重选流程，最终获得铜精矿总品位为15.21%，总回收率为80.13%，其中铜精矿中金品位为3.02×10^-6，金回收率为66.51%，银品位为160.43×10^-6，银回收率为41.82%；获得硫精矿硫品位为49.13%，回收率为54.34%。