階段磨礦—異步浮選工藝回收某銅冶煉渣中的銅

王鵬程，王洪成，斗孫平，王帥，朱賢文

1.西部礦業(yè)集團科技發(fā)展有限公司，青海 西寧 810006；2.青海省有色礦產(chǎn)資源工程技術(shù)研究中心，青海 西寧 810006；3.青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點實驗室，青海 西寧810006；4.西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏 昌都市 854000

隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國銅產(chǎn)量和消費量迅猛增長，銅產(chǎn)量和消費量連續(xù)多年位居世界第一，銅冶煉渣數(shù)量隨之也逐年上升，銅冶煉渣年產(chǎn)量達2 000萬t以上，渣中含金屬銅近百萬噸，金屬鐵超千萬噸及其他有價元素，具有較高的資源價值和經(jīng)濟價值[1-2]。銅冶煉渣是火法冶金的一種產(chǎn)物，主要成分來自銅精礦、熔劑和還原劑灰分中的造渣成分，成分較原生銅礦更為復(fù)雜[3]。冶煉渣作為各種氧化物的熔體，其中鐵、二氧化硅、氧化鈣和氧化鋁的含量較高，礦物組成主要為鐵橄欖石、磁鐵礦和脈石組成的玻璃體[4-6]。冶煉渣中的銅礦物因冶煉工藝手段不同分為氧化銅、冰銅和金屬銅等形式[7-8]，其中主要以冰銅的形式存在，主要組成為Cu2S和FeS的熔體，是一種人造礦物，可浮性較天然礦物差。銅冶煉渣一般均采用浮選法進行回收，常采用兩段閉路磨礦，磨礦細度達到-43 μm占80%以上，采用常規(guī)的一段磨礦—浮選工藝會導(dǎo)致部分銅礦物過磨，影響銅的回收。采用階段磨礦—異步浮選工藝可避免粗粒級銅礦物過磨，提高銅回收率。銅冶煉渣因礦物組成和礦石性質(zhì)復(fù)雜，大力開發(fā)高效環(huán)保的銅冶煉渣技術(shù)、提高銅冶煉資源利用率，減少資源浪費，加快銅冶煉渣選礦技術(shù)的推廣，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟具有重要意義。

1 銅冶煉渣化學(xué)成分

該銅冶煉渣為銅精礦底吹熔煉爐渣，經(jīng)過環(huán)冷、破碎后進入銅渣選礦車間，試樣多元素分析結(jié)果見表1。礦物組成測定結(jié)果見表2。從表1可以看出，冶煉渣中銅品位為5.23%，含量比較高，是冶煉渣中主要回收的元素。金含量為0.56 g/t，銀含量為12.38 g/t，具有很高的回收價值，可綜合回收。從表2可以看出，冶煉渣中銅礦物主要為冰銅和金屬銅，脈石礦物主要為鐵酸鹽和鐵橄欖石，還有大量的玻璃相，玻璃相的存在給選礦帶來不利的影響。

表1 試樣多元素分析結(jié)果 /%

表2 試樣主要礦物組成 /%

2 選礦原則方案的確定

銅冶煉渣作為一種“人造礦石”，選礦方法主要有浮選、磁選、重選和聯(lián)合選礦等多種方法，在實際生產(chǎn)中多采用浮選法回收有用礦物。銅冶煉渣因硬度大，銅礦物嵌布粒度不均勻，有一部分銅礦物嵌布粒度粗，還有一部分銅礦物嵌布粒度細，確定采用“階段磨礦—異步浮選”工藝進行回收，在較粗的磨礦細度下優(yōu)先回收可浮性較好的粗顆粒銅礦物，浮選尾礦再磨后回收細粒級的銅礦物，進一步提高銅回收率[9-10]。

3 結(jié)果與討論

3.1 快速浮選礦漿質(zhì)量濃度影響

銅冶煉渣在浮選過程中，解離后的大顆粒銅礦物較多，且泡沫層較脆。因此，不同的浮選礦漿質(zhì)量濃度對銅冶煉渣的浮選指標(biāo)有較大的影響。本次試驗主要考察了礦漿質(zhì)量濃度對銅浮選指標(biāo)的影響。在磨礦細度-0.074 mm含量在75%的條件下，選擇銅選擇性較好的Z-200作銅捕收劑，用量為60 g/t，松醇油用量80 g/t，試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖2。

圖1 快速浮選試驗流程

由圖2可知，浮選礦漿質(zhì)量濃度對銅冶煉渣浮選指標(biāo)的影響較大，隨著礦漿質(zhì)量濃度不斷增大，銅精礦品位逐漸降低，但變化幅度不大，銅回收率先升高后降低。當(dāng)浮選礦漿質(zhì)量濃度為36%時，選別指標(biāo)最好，可獲得含銅46.36%、銅回收率74.52%的銅精礦。

圖2 浮選礦漿質(zhì)量濃度對浮選結(jié)果的影響

3.2 快速浮選磨礦細度影響

銅冶煉渣作為各種氧化物的熔體，結(jié)構(gòu)致密，晶體微小，通常均比較硬，難以磨碎，但冶煉渣中有部分銅礦物嵌布粒度較粗，在較粗的磨礦細度下即可獲得單體解離。本次試驗主要考察了快速浮選時磨礦細度對銅浮選指標(biāo)的影響。在浮選礦漿質(zhì)量濃度36%的條件下，采用銅選擇性較好的Z-200作捕收劑，用量為60 g/t，松醇油用量80 g/t，試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖3。

圖3 磨礦細度對浮選結(jié)果的影響

從圖3可知，磨礦細度對冶煉渣浮選指標(biāo)的影響較小，當(dāng)磨礦細度-0.074 mm含量在65%～90%之間，精礦品位變化不大，基本都在46%左右，銅回收率隨著磨礦細度的增加逐漸升高，當(dāng)-0.074 mm含量大于80%時，銅回收率變化不大。因此，確定后續(xù)的磨礦細度-0.074 mm含量為80%，此時可獲得含銅47.11%、銅回收率79.79%的銅精礦。

3.3 快速浮選Z-200用量影響

本次試驗固定磨礦細度-0.074 mm含量占80%，浮選礦漿質(zhì)量濃度為36%，Z-200作捕收劑，松醇油用量80 g/t，主要考察Z-200用量對冶煉渣選別指標(biāo)的影響，試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖4。

圖4 Z-200用量對浮選結(jié)果的影響

從圖4可知，隨著Z-200用量的不斷增加，精礦產(chǎn)率逐漸增加，精礦中銅品位先升高后降低，銅回收率逐漸升高。當(dāng)Z-200用量為76 g/t時，選別指標(biāo)最佳，當(dāng)用量繼續(xù)增加時，銅回收率雖有升高，但品位下降較大。

3.4 快速浮選松醇油用量影響

本次試驗固定磨礦細度-0.074 mm含量占80%，浮選礦漿質(zhì)量濃度為36%，Z-200用量為76 g/t，主要考察松醇油用量對冶煉渣選別指標(biāo)的影響，試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見圖5。

圖5 松醇油用量對浮選結(jié)果的影響

從圖5可知，隨著松醇油用量的不斷增加，精礦中銅品位逐漸降低，回收率逐漸升高。綜合考慮藥劑成本等因素，最終選擇松醇油的用量為85 g/t。

3.5 快速浮選尾礦再磨細度的影響

冶煉渣中有部分銅礦物的嵌布粒度較細，需要在較細的磨礦細度下才能達到完全解離。本次試驗以快速浮選尾礦作為給礦，主要考察再磨細度對銅浮選指標(biāo)的影響。采用Z-200+戊基黃藥作組合捕收劑，松醇油作起泡劑，試驗流程圖見圖6，試驗結(jié)果見圖7。

圖6 快速浮選尾礦再浮選試驗流程

圖7 快速浮選尾礦再選磨礦細度試驗結(jié)果

從圖7可知，隨著再磨細度的不斷提高，銅粗精礦品銅位逐漸降低，銅回收率先升高后基本保持不變。當(dāng)再磨細度為-0.043 mm占80%時，可獲得含銅10.23%、銅作業(yè)回收率81.50%的銅粗精礦，銅選別指標(biāo)最佳。后續(xù)確定再磨細度為-0.043 mm占80%。

3.6 快速浮選尾礦再浮選捕收劑用量的影響

為強化細顆粒銅礦物的回收，在選擇Z-200的基礎(chǔ)上，同時添加捕收能力的戊基黃藥作組合捕收劑。本次試驗以快速浮選尾礦作為給礦，主要考察捕收劑用量對銅浮選指標(biāo)的影響。再磨細度-0.043 mm含量為80%，采用Z-200+戊基黃藥作組合捕收劑，松醇油作起泡劑，試驗流程圖見圖6，試驗結(jié)果見圖8。

1：Z-200+戊基黃藥用量(22+60 g/t)；2：Z-200+戊基黃藥用量(30+70 g/t)；3：Z-200+戊基黃藥用量(38+80 g/t)；4：Z-200+戊基黃藥用量(46-90 g/t)；5：Z-200+戊基黃藥用量(54+100 g/t)。

從圖8可知，隨著捕收劑用量的不斷增加，銅粗精礦銅品位逐漸降低，銅回收率先升高后基本保持不變。當(dāng)Z-200+戊基黃藥的用量為(38+80)g/t時，可獲得含銅10.55%、銅作業(yè)回收率81.36%的銅粗精礦，銅選別指標(biāo)最佳。

4 全流程閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，考察中礦返回對浮選的影響，在開路基礎(chǔ)上進行了全流程閉路試驗。由開路中礦工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，中礦銅礦物的單體解離度較低，依次返回上一級浮選作業(yè)后均以連生體形式損失在尾礦中，為此對浮選中礦集中返回至再磨作業(yè)，提高中礦的單體解離度。試驗流程見圖9，試驗結(jié)果見表3。

圖9 全流程閉路試驗流程

表3 全流程閉路試驗流程結(jié)果 /%

從表3可知，冶煉渣含銅5.19%，在磨礦細度-0.074 mm含量占80%的條件下，Z-200作捕收劑，松醇油作起泡劑，經(jīng)過依次快速浮選可獲得含銅45.36%、銅回收率81.65%的銅精礦1，快速浮選尾礦經(jīng)過再磨，再磨細度為-0.043 mm占80%的條件下，采用Z-200+戊基黃藥作組合捕收劑，松醇油作起泡劑，經(jīng)過兩次粗選兩次掃選兩次精選，可獲得含銅13.65%、銅回收率13.74%的銅精礦2。即可獲得含銅33.99%、銅回收率95.40%的綜合銅精礦，尾礦中銅損失率可控制在5%以下。綜合銅精礦中含金 3.42 g/t，含銀79.17 g/t，金回收率85.94%，銀回收率81.17%，該冶煉渣中的銅、金、銀均得到較好的回收。

5 結(jié)論

(1)冶煉渣中銅品位為5.23%，是礦石中主要回收的元素。金含量為0.56 g/t，銀含量為12.38 g/t，具有很高的回收價值，可綜合回收。冶煉渣中銅礦物為冰銅和金屬銅，脈石礦物主要為鐵酸鹽和鐵橄欖石，還有大量的玻璃相，玻璃相的存在為選礦帶來不利的影響。

(2)冶煉渣中銅礦物嵌布粒度不均勻，既有嵌布粒度較粗的銅礦物和金屬銅，還有部分嵌布粒度較細的微細粒銅礦物，選擇階段磨礦階段選別的工藝可有效避免粗顆粒銅礦物過磨，提高銅的回收率。

(3)冶煉渣在磨礦細度-0.074 mm含量占80%的條件下，Z-200作捕收劑，松醇油作起泡劑，經(jīng)過一次快速浮選可獲得含銅45.36%、銅回收率81.65%的銅精礦1，快速浮選尾礦經(jīng)過再磨，再磨細度為-0.043 mm占80%的條件下，采用Z-200+戊基黃藥作組合捕收劑，松醇油作起泡劑，經(jīng)過兩次粗選兩次掃選兩次精選，可獲得含銅13.65%、銅回收率13.74%的銅精礦2。即可獲得含銅33.99%、銅回收率95.40%的綜合銅精礦，尾礦中銅損失率可控制在5%以下。綜合銅精礦中含金3.42 g/t，含銀79.17 g/t,金回收率85.94%，銀回收率81.17%，該冶煉渣中的銅、金和銀均得到較好的回收。