剛果（金）低品位氧化銅回收工藝研究

易運(yùn)來，薛 偉，李曉東，毛 競

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

隨著開采年限的推移，剛果（金）歷史遺留下來的氧化銅堆存礦礦石量巨大，由于露天堆存，氧化率高，泥化嚴(yán)重，且銅品位低，銅的賦存狀態(tài)復(fù)雜，采用單一浮選工藝，浮選指標(biāo)較差，選礦成本較高［1～4］。本試驗(yàn)研究的該地區(qū)某氧化銅礦，除上述特點(diǎn)外，堿性脈石含量高，導(dǎo)致直接酸浸成本高，經(jīng)濟(jì)效益差。因此，開發(fā)對該類型銅礦的簡單、實(shí)用的選冶聯(lián)合工藝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在礦石性質(zhì)研究的基礎(chǔ)上，本文主要從選冶聯(lián)合角度探討開發(fā)此類礦石的技術(shù)工藝。

1 礦石性質(zhì)

原礦取自剛果（金）某銅礦，原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表1結(jié)果表明，礦石中可供選礦回收的主要元素是銅，銅品位1.3%左右；其它金屬礦物主要是Fe；脈石組分SiO2和Al2O3的含量為46.04%，主要是硅（鋁）酸鹽和石英；而MgO和CaO的含量高達(dá)23.31%，說明碳酸鎂和碳酸鈣在原礦中的含量較高。從雜質(zhì)硅、鋁、鈣、鎂的含量來看，屬于銅礦帶上的典型礦石。

原礦銅的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2，原礦MLA分析結(jié)果見表3。

表2 原礦銅的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

從表2、表3分析結(jié)果來看，礦石成分較為簡單，孔雀石是礦石中最常見的氧化銅礦物，少量硅孔雀石、含銅褐鐵礦，硅孔雀石主要呈不規(guī)則粒狀分布于石英、褐鐵礦中或與孔雀石接觸嵌生，這些含銅礦物不同程度地與鐵磁性礦物關(guān)系密切，而具有一定的磁性。脈石礦物以白云石為主，其它脈石主要為石英、方解石、云母等。

2 試驗(yàn)方案

工藝礦物學(xué)研究成果表明，該礦屬于高鈣、高鎂、高氧化率、低品位銅礦。白云石和方解石含量高達(dá)33%以上，直接酸浸酸礦比0.60以上，成本高，導(dǎo)致無工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。探索試驗(yàn)表明浮選可以有效回收其中大部分孔雀石，但由于原礦品位低，且浮選工藝復(fù)雜，藥劑成本高，環(huán)保壓力大等，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益差。鏡下分析該氧化銅礦中的銅與鐵磁性元素關(guān)系密切而具有一定磁性。因此，采用高梯度強(qiáng)磁選工藝是一種回收該礦中銅的行之有效方法，一方面提高濕法酸浸工藝銅的入浸品位，大幅降低鈣鎂含量；另一方面通過磁選拋掉大部分耗酸的脈石礦物，大大降低酸耗，降低濕法浸出處理量。結(jié)合工藝礦物學(xué)研究成果，在探索性試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上確定采用選冶聯(lián)合的原則工藝，以確保該類型銅礦開發(fā)利用的最大價(jià)值。原則工藝如圖1所示。

圖1 原則工藝

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 入選粒度對銅選礦指標(biāo)的影響

入選粒度是影響選礦指標(biāo)的重要因素。磨礦過細(xì)，目的礦物易過粉碎，不利于浮選或磁選；磨礦過粗，目的礦物未解離而無法分選。對于磁選而言，適當(dāng)降低細(xì)度，有利于磁選回收。采用磁場強(qiáng)度1.2 T、3#介質(zhì)作為磁選介質(zhì)，進(jìn)行不同的磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，獲得的試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 入選粒度對銅選礦指標(biāo)的影響

圖2 結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度提高，銅品位呈上升趨勢，但-0.074 mm超過74%后，銅的回收率反而下降，可見磨礦細(xì)度太高不利于磁選。綜合考慮磁選指標(biāo)和成本，選擇適宜的磨礦細(xì)度-0.074 mm占65%左右。

3.2 磁選場強(qiáng)試驗(yàn)

磁選場強(qiáng)的強(qiáng)弱是影響磁選效果的重要因素。涉及多金屬分選而言，選擇適宜的場強(qiáng)尤為重要，場強(qiáng)太低，磁性礦物收率低；場強(qiáng)過高，分選不徹底，金屬互含高。而對于單一礦而言，較高的場強(qiáng)有利于目的礦物的回收，應(yīng)綜合考慮磁選成本和能耗。采用磨礦細(xì)度-0.074 mm占65%、3#介質(zhì)作為磁選介質(zhì)，進(jìn)行不同的磁場強(qiáng)度條件試驗(yàn)，獲得的試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。磁場強(qiáng)度由0.8 T升高至1.2 T過程，銅的回收率增幅較大，超過1.2 T后，銅的回收率略有升高，但提高幅度較小。因此該礦適宜的磁選場強(qiáng)1.2 T左右。

圖3 磁選場強(qiáng)條件試驗(yàn)結(jié)果

3.3 磁選介質(zhì)種類篩選試驗(yàn)

磁選介質(zhì)是影響高梯度磁選效果的重要因素之一。采用磨礦細(xì)度-0.074 mm占65%、磁場強(qiáng)度1.2 T，進(jìn)行不同的介質(zhì)種類條件試驗(yàn)，獲得的試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。介質(zhì)對精礦銅的品位影響較小，但對銅的回收率影響較大。其中1#介質(zhì)為棒介質(zhì)，2#介質(zhì)為網(wǎng)介質(zhì)，3#介質(zhì)為我院自主研發(fā)介質(zhì)。圖4表明，3#介質(zhì)銅的回收率最高，為74.58%，因此該礦采用3#介質(zhì)作為磁選介質(zhì)。

圖4 磁選介質(zhì)種類篩選試驗(yàn)結(jié)果

3.4 磁選流程試驗(yàn)

在磁選試驗(yàn)條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了磁選流程試驗(yàn)，同時(shí)為酸浸試驗(yàn)提供樣品。磁選精礦的成分分析結(jié)果見表4，精礦產(chǎn)率11.92%，含銅8.32%，銅回收率74.77%。通過磁選可以拋掉接近90%的尾礦量，與原礦成分（MgO、CaO合計(jì)含量23.31%）相比，磁選精礦MgO、CaO含量降幅較大，合計(jì)達(dá)12%以上。

表4 磁選精礦主要成分分析結(jié)果 %

3.5 磁選精礦酸浸試驗(yàn)

原礦直接酸浸，酸礦比高達(dá)0.60。通過磁選拋尾，酸耗至少降低80%。酸耗是氧化銅浸出效果的重要參數(shù)之一，磁選精礦酸浸條件：磁選精礦濃度30%、常溫、浸出時(shí)間60 min條件下進(jìn)行了不同酸礦比條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明，隨著酸礦比遞增，銅的浸出率逐漸升高，當(dāng)酸礦比超過0.15后，銅的浸出率增幅很小，不到1%。因此，磁選精礦的酸礦比選取0.15較為合適，此時(shí)銅的浸出率為93.83%。

圖5 磁選精礦常溫浸出硫酸用量試驗(yàn)結(jié)果

因此，對于含銅1.3%左右的氧化銅礦，在磨礦細(xì)度-0.074 mm占65%條件下采用磁選-浸出聯(lián)合工藝，可以獲得銅品位8%以上、銅回收率74%以上的磁選精礦，磁選精礦常溫酸浸，酸礦比0.15的條件下，銅的浸出率93%以上。綜上磁選-酸浸聯(lián)合工藝，銅的總的回收率達(dá)68%以上。

4 結(jié) 論

1.剛果（金）某氧化銅礦含銅1.3%左右，氧化率高達(dá)95%以上。含銅礦物與鐵磁性元素關(guān)系密切，具有一定的磁性特征是該銅礦的重要特性。其中脈石礦物碳酸鹽含量相當(dāng)高，白云石和方解石含量高達(dá)33%以上。屬于典型的低品位、高鈣、高鎂氧化銅礦。

2.結(jié)合工藝礦物學(xué)研究成果，在探索性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上開發(fā)出適合該類型氧化銅礦的磁選-酸浸聯(lián)合工藝，磁選銅品位8%以上，銅收率達(dá)74%以上；浸出酸耗的酸礦比0.15，銅浸出率93%以上，與原礦直接浸出酸耗下降90%左右。

3.原礦粗磨-磁選-酸浸工藝具有環(huán)保、流程短、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)，該工藝的成功實(shí)施，為剛果（金）同類型的礦石選冶技術(shù)提供了新的方向，將為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。