淺談銅礦開(kāi)采中常見(jiàn)的選礦工藝及其發(fā)展趨勢(shì)

潘峰崗

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330000）

礦產(chǎn)資源作為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，不僅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有不可替代的重要地位，而且由于其廣泛的應(yīng)用和不可替代的原因，在全球外交中也發(fā)揮著不可替代的作用。作為一種重要的金屬原料，銅礦石的應(yīng)用較早。同時(shí)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，加快了工業(yè)化進(jìn)程，各項(xiàng)新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的興起，使銅消費(fèi)量急劇增加，但國(guó)內(nèi)銅資源的開(kāi)發(fā)和供應(yīng)還不能完全滿(mǎn)足當(dāng)代社會(huì)的需求，因此，提高銅礦資源的開(kāi)發(fā)利用率具有重要意義[1，2]。

1 我國(guó)銅礦資源的特點(diǎn)

自然界常見(jiàn)的銅礦物有：自然銅、輝銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦、黃銅礦、黝銅礦、砷黝銅礦、赤銅礦、黑銅礦、藍(lán)銅礦、孔雀石、硅孔雀石、膽礬、水膽礬、氯銅礦等十幾種。近年來(lái)，隨著我國(guó)選礦工藝的不斷創(chuàng)新應(yīng)用，加上選礦工程技術(shù)人員的不斷擴(kuò)大，以及銅礦選礦設(shè)備的升級(jí)換代，極大地促進(jìn)了我國(guó)銅礦石加工的發(fā)展。目前，我國(guó)銅資源具有以下特點(diǎn)：

（1）小型和中型礦床占大部分，大型的礦床很少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)有小型礦床90%，儲(chǔ)量10-50*104t在中型礦床56個(gè)（5.7%），大于該儲(chǔ)量的銅礦34個(gè)（3.5%），由于礦床儲(chǔ)量先天不足，開(kāi)采規(guī)模相對(duì)較小。

（2）貧礦較多，富礦較少，工藝流程較為復(fù)雜。

（3）單一銅礦物較少，伴生銅礦物較多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)伴生銅礦的比例為72.9%，單一銅礦的比例僅為27%。銅儲(chǔ)量平均品位為0.87%。在大型礦床中，品位大于1%的銅儲(chǔ)量?jī)H占13.2%。我國(guó)斑巖銅礦床平均品位為0.55%。我國(guó)砂頁(yè)巖銅礦床平均品位為0.5%～1%。

（4）在當(dāng)前我國(guó)銅礦物資源中，主要是以矽卡巖為主，斑巖型礦物較少，因此，這也就加大了礦物開(kāi)采成本和投資力度。

（5）坑采礦多，露采礦少，目前，國(guó)營(yíng)礦山的大中型礦床，多數(shù)是地下采礦，而露天開(kāi)采的礦床很少。

2 當(dāng)前我國(guó)銅礦選礦工藝的技術(shù)分析

眾所周知，當(dāng)前我國(guó)的銅礦資源可以“貧、雜、氧、難”來(lái)形容。由此可見(jiàn)，如何開(kāi)發(fā)利用難選銅礦成為了當(dāng)今銅選冶的重要課題。

針對(duì)不同的礦石類(lèi)型一般采用不同的選礦方法：?jiǎn)我涣蚧V石常用浮選法；對(duì)于多金屬硫化礦，針對(duì)不同的礦石組成特點(diǎn)，采用不同的分離方法，包括混合浮選、優(yōu)先浮選、混合優(yōu)先浮選、浮選與重力聯(lián)合浮選、浮選與磁浮聯(lián)合浮選、浮選與濕法聯(lián)合處理等。

2.1 濕法提銅工藝

自上世紀(jì)80年代末開(kāi)始采用濕法提銅工藝以來(lái)，該工藝在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是解決了剝離廢礦和常規(guī)選礦工藝不能處理的低品位氧化銅礦的問(wèn)題。銅濕法冶金主要采用溶劑浸取銅礦石或精礦，然后從浸取液中提取銅。主要工藝有浸出、溶劑萃取和電積。

目前，浸出方法主要有堆浸法、地下浸出法、攪拌浸出法和生物浸出法。堆浸法廣泛應(yīng)用于處理未分類(lèi)或破碎的含銅廢渣、尾礦和貧礦。攪拌浸出通常用于處理金屬回收率高、浸出速度快的富礦或精礦滲濾浸出是在滲濾液罐中進(jìn)行的，適用于處理品位高、粒徑小于5mm的精礦或礦石。浸取在北美和南美得到了迅速的推廣，并在中國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。

濕法提銅工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是：低品位銅礦，特別適用于處理貧礦、廢礦、表礦及難選、難選、難選、冶煉等礦石。具有工藝簡(jiǎn)單、成本低、能耗低、環(huán)境污染小的突出優(yōu)點(diǎn)。美國(guó)已開(kāi)始采用該工藝處理品位小于0.04%的低品位銅礦石，工藝簡(jiǎn)單，能耗低，成本低，投資成本低。該工藝生產(chǎn)的陰極銅含量高，可達(dá)99.999%，生產(chǎn)規(guī)模可大可小。目前，該工藝也可用于氧化銅礦的處理。

2.2 浮選工藝

浮選處理銅硫礦石的選礦流程變化多樣，概括起來(lái)有：優(yōu)先浮選，混合浮選等，部分優(yōu)先浮選-混合浮選，快速浮選，分布優(yōu)先浮選，部分混合浮選，異步混合浮選等。

選礦新工藝的開(kāi)發(fā)利用主要是按照“快采、早采、早丟”的原則。主要表現(xiàn)在多破碎、少磨、分支串流浮選、電化學(xué)控制浮選和原生電位控制浮選等方面，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。氧化銅礦的浮選分為直接浮選和間接浮選，其中直接浮選主要用于處理礦物組成簡(jiǎn)單、性質(zhì)簡(jiǎn)單的氧化銅礦。

除了優(yōu)化銅礦物的浮選工藝外，國(guó)內(nèi)外在藥劑的選擇方面做了大量的工作，主要集中在起泡劑和捕收劑的研究上，取得了一些成果。選礦藥劑在開(kāi)發(fā)新型高效低毒藥劑的同時(shí)，注重藥劑配制、混配和預(yù)處理技術(shù)的研究，大大降低了礦物藥劑的用量和成本，大大減少了環(huán)境污染。常用的捕收劑是黃藥，用量約為30g/t～100g/t，調(diào)節(jié)劑為石灰。當(dāng)黃鐵礦含量較低時(shí)，pH值為8～9。當(dāng)黃鐵礦含量較高時(shí)，PH值大于11.0。但是，大量的石灰會(huì)影響硫化礦伴生金銀的回收。優(yōu)良的發(fā)泡劑可以在不增加成本的情況下提高銅的回收率。

3 銅礦選礦工藝過(guò)程中的技術(shù)管理

（1）認(rèn)真抓好金屬平衡工作。金屬平衡是衡量選礦廠生產(chǎn)管理和技術(shù)管理質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，選礦廠應(yīng)加強(qiáng)對(duì)技術(shù)檢查員的培訓(xùn)、教育和管理，加強(qiáng)計(jì)量、取樣、加工和檢測(cè)工作，每月進(jìn)行一次真正的金屬平衡，查明金屬損失的流向和原因，并采取有效措施加以改進(jìn)，確保理論回收率與實(shí)際回收率之差滿(mǎn)足要求。

（2）加強(qiáng)原礦管理。礦石成分影響著各種選礦技術(shù)的應(yīng)用。因此，應(yīng)加強(qiáng)原礦管理，掌握原礦性質(zhì)，正確指導(dǎo)選礦生產(chǎn)，提高企業(yè)的選礦技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于原礦品位低、易區(qū)分廢石和礦石的選礦廠，破碎前應(yīng)設(shè)置預(yù)分離工藝，包括人工分離、重力分離和干法磁選。為了提高原礦品位，降低生產(chǎn)成本，需要對(duì)部分廢石進(jìn)行廢棄處理。

（3）加強(qiáng)選礦試驗(yàn)工作。為了進(jìn)一步提高礦石質(zhì)量，有必要加強(qiáng)試驗(yàn)工作，改進(jìn)存在的問(wèn)題，正確指導(dǎo)生產(chǎn)。通過(guò)小規(guī)模實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一點(diǎn)，從而找出問(wèn)題的實(shí)質(zhì)。首先，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)新試劑和新工藝進(jìn)行探索性試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果考慮半工業(yè)或工業(yè)試驗(yàn)。

（4）提高礦石的礦粒度。應(yīng)實(shí)行“多碎少磨”或“以碎代磨”的原則，使最終破碎尺寸最小化，嚴(yán)格控制進(jìn)入第一階段磨礦的礦石尺寸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦山企業(yè)選礦廠能耗占70%以上，選礦廠能耗占90%左右。破碎能耗僅占選廠能耗的20%～23%，粉碎能耗占選廠能耗的76%～79%。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)盡量發(fā)揮破碎機(jī)的破碎作用，將破碎產(chǎn)品的粒徑縮小到15mm，既降低了能耗，又提高了球磨機(jī)的加工能力，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

4 銅礦選礦技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（1）采用現(xiàn)代化測(cè)試儀表，強(qiáng)化工藝過(guò)程測(cè)控。在選礦過(guò)程中，為了提高自動(dòng)化水平，應(yīng)注意選礦過(guò)程。其中，參數(shù)是一個(gè)不斷變化的過(guò)程，需要對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，并做好整個(gè)選礦工作的準(zhǔn)備工作。例如磨礦濃度、粒度和分級(jí)溢流濃度。在選礦過(guò)程中，所有這些都需要充分考慮，各種操作元素之間的變化和紙漿pH值的變化需要使用現(xiàn)代設(shè)備對(duì)儀器進(jìn)行綜合測(cè)定。如果pH分析儀、在線(xiàn)粒度分析儀和在線(xiàn)X射線(xiàn)熒光分析儀能及時(shí)確定參數(shù)的變化。如果這些信號(hào)被轉(zhuǎn)換成使用中的儀器信號(hào)，它們可以由計(jì)算機(jī)控制。經(jīng)過(guò)后處理，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。不斷完善工藝參數(shù)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（2）銅礦浮選藥劑的研究。在難選氧化銅礦石的回收利用中，尋找高效的浮選藥劑或組合藥劑將是難選氧化銅回收技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)。黃鐵礦常與硫化銅礦伴生，二者均具有良好的導(dǎo)電性和浮性。因此，硫氮9號(hào)可用作捕收劑，在ph=11時(shí)將兩者分離，自誘導(dǎo)浮選和硫誘導(dǎo)浮選可以克服捕收劑的非選擇性吸附，是一種有前途的銅硫分離方法。

（3）選礦流程工藝上創(chuàng)新。目前，對(duì)銅礦石分離工藝的研究主要是加強(qiáng)快速浮選技術(shù)的研究。由于銅礦生產(chǎn)的尾礦中含有大量廢石，建議盡早棄置。在磨礦技術(shù)上，我國(guó)新設(shè)計(jì)的礦山一般為半自磨和球磨。研究重點(diǎn)是如何根據(jù)實(shí)際情況減少過(guò)磨和下料。在銅的生物萃取方面，我國(guó)的生物氧化萃取裝置起步較晚，因此開(kāi)發(fā)生物萃取工藝，特別是銅萃取細(xì)菌的研究，還有很長(zhǎng)的路要走。由于難選氧化銅礦難選，化學(xué)選礦尤其是浸出～萃取～電積工藝發(fā)揮了重要作用，單位成本低，環(huán)境污染大。染色少、適應(yīng)性強(qiáng)，必將成為目前和未來(lái)難選氧化銅礦技術(shù)發(fā)展的主要方向之一。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的推進(jìn)，銅礦資源開(kāi)采日益嚴(yán)峻，加強(qiáng)對(duì)銅礦選礦工藝的應(yīng)用與管理勢(shì)在必行。因此，我們需不斷加強(qiáng)技術(shù)和工藝的創(chuàng)新應(yīng)用，使其可以更好的輔助生產(chǎn)，使銅礦選礦得到高效處理，同時(shí)充分將我國(guó)的銅礦選礦潛力發(fā)揮出來(lái)，提升資源綜合利用能力，進(jìn)而減少不必要的資源浪費(fèi)。