銅尾礦中銅礦物綜合回收影響因素分析

宋 磊，周少珍

（北京礦冶研究總院礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)試驗(yàn)室，北京100160）

我國(guó)銅礦資源開發(fā)歷史悠久，銅礦尾礦以其龐大的數(shù)量及規(guī)模，在尾礦領(lǐng)域比較具有代表性。在礦石日漸貧化、資源日漸稀缺的情況下，開發(fā)尾礦資源是資源供需矛盾發(fā)展的必然產(chǎn)物［1］。根據(jù)當(dāng)前我國(guó)銅礦尾礦資源的基本結(jié)構(gòu)判斷，未來(lái)我國(guó)銅礦尾礦資源利用的主要模式是尾礦回選及尾礦用于采礦充填或用作建筑材料等兩個(gè)方面；其中，尾礦回選模式又可以根據(jù)資源組份及其含量情況，進(jìn)一步區(qū)分為單一銅元素回收再選及多元素綜合回收再選兩個(gè)模式［2］。我國(guó)針對(duì)微細(xì)粒嵌布氧化銅礦物難選的原因、高氧化率銅礦資源選別工藝，以及銅尾礦綜合利用工藝進(jìn)行了較為深入的研究，研究表明，采用聯(lián)合工藝流程從尾礦中綜合回收有價(jià)金屬是行之有效的，不僅在技術(shù)上可行，而且在經(jīng)濟(jì)上合理［3～5］。本文針對(duì)某銅尾礦的特點(diǎn)，就影響有價(jià)組分綜合回收的影響因素和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了分析。

1 銅尾礦有價(jià)組分綜合利用影響因素分析

1.1 銅尾礦中銅賦存狀態(tài)復(fù)雜

該銅尾礦中銅的硫化銅獨(dú)立礦物以黃銅礦、輝銅礦、藍(lán)輝銅礦、斑銅礦、銅藍(lán)等為主，氧化銅獨(dú)立礦物主要為孔雀石、赤銅礦、假孔雀石、錳銅礦等，另外還有低量自然銅。在眾多銅礦物中，大部分以獨(dú)立礦物形式存在，一部分呈吸附態(tài)形式存在，還有一部分呈類質(zhì)同象形式存在。其中，以吸附態(tài)及類質(zhì)同象形式產(chǎn)出的銅主要賦存于褐鐵礦、膠狀硅酸鹽礦物、粘土礦物中，而這一部分銅目前是難以回收的。

為確定銅尾礦中銅的存在狀態(tài)，進(jìn)行了化學(xué)物相分析，分析結(jié)果見表1。

由表1可知，銅尾礦中銅以原生和次生硫化銅狀態(tài)存在的銅僅占全部銅含量的27.66%；以金屬銅、自由氧化銅形式存在的銅占到40.43%；與鐵、錳及硅的結(jié)合銅占到銅含量的31.91%，這部分以結(jié)合銅形式賦存于褐鐵礦、膠狀硅酸鹽礦物、粘土礦物的銅在浮選過(guò)程中只能進(jìn)入最終尾礦而損失。

表1 銅化學(xué)物相分析/%

1.2 銅尾礦中銅嵌布粒度細(xì)

銅尾礦中微細(xì)粒銅含量高，根據(jù)表2所示粒度分析結(jié)果，銅尾礦－0.010mm粒級(jí)中，銅分布率高達(dá)38.10%，是影響銅回收的主要因素之一。微細(xì)粒銅主要包括三部分：一是，微細(xì)粒級(jí)硫化銅礦物，其與其他礦物緊密連生，并且部分硫化銅礦物表面具有氧化膜，不利于浮選回收；二是，微細(xì)粒級(jí)氧化銅礦物，微細(xì)粒孔雀石在浮選過(guò)程中較難回收，而錳銅礦、假孔雀石等很難浮選回收；三是，微細(xì)粒級(jí)自然銅，尾礦中自然銅含量很低，且主要是與赤銅礦、褐鐵礦或被其它脈石呈微細(xì)粒包裹狀態(tài)，表面也已被污染，回收難度大。

1.3 銅尾礦中銅解離度低

由于嵌布粒度細(xì)，銅尾礦中銅的解離度也就比較低。表2所示物料粒度分析表明，銅尾礦的細(xì)度為68%～0.074mm，表3所示單體解離度測(cè)定結(jié)果表明，在這一狀態(tài)下大量銅礦物未單體解離。

表2 銅尾礦粒度分析/%

1.4 銅尾礦含泥量大

礦石中高嶺石、絹云母、綠泥石等粘土礦物或膠狀硅酸鹽礦物種類多，含量高，礦石中一部分膠狀硅酸鹽礦物含銅，銅在其中的含量有時(shí)高達(dá)5%～16%，微細(xì)粒粘土礦物也普遍吸附銅，銅在其中含量一般為0.3%～1.0%，是造成銅損失的主要因素之一。銅尾礦物料細(xì)度為68%－0.074mm，而－0.010mm粒級(jí)占有率高達(dá)22.38%，－0.020mm粒級(jí)含量達(dá)到約35%，這將顯著消耗選礦藥劑，也影響銅礦物與其它礦物間的分選效果，而且部分泥質(zhì)礦物存在吸附銅或與微細(xì)粒氧化銅礦物粘連現(xiàn)象，從而影響銅的回收。

表3 銅尾礦中銅礦物單體解離度測(cè)定結(jié)果/%

2 銅尾礦有價(jià)組分綜合利用工藝措施

2.1 銅尾礦預(yù)分級(jí)處理

由于入選物料中－0.020mm粒級(jí)含量高達(dá)35%，為減少目的礦物的過(guò)粉碎，以及降低銅尾礦泥化程度，采取了銅尾礦預(yù)先分級(jí)處理措施。比較分級(jí)處理和直接磨礦的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用預(yù)先分級(jí)的措施有利于銅尾礦中銅礦物的綜合回收。

2.2 銅礦物表面預(yù)處理

老尾礦堆存時(shí)間長(zhǎng)，有價(jià)礦物表面受到氧化或礦泥罩蓋，礦物可浮性受其影響而降低。同時(shí)，尾礦中銅礦物嵌布粒度細(xì)，解離度較低。為在有效提高礦物單體解離程度的同時(shí)，改善礦物表面可浮性，采用了磨礦擦洗的措施。同時(shí)，在浮選中采用合適的選礦藥劑，消除礦漿中的有害離子及礦泥的不利影響，凈化有價(jià)礦物表面。

圖1 預(yù)先分級(jí)試驗(yàn)流程

圖2 預(yù)先分級(jí)試驗(yàn)結(jié)果/%

圖3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果/%

在預(yù)先分級(jí)處理的基礎(chǔ)上，采用“磨礦擦洗—藥劑調(diào)節(jié)”的聯(lián)合措施，改善銅礦物表面活性，提高銅礦物的可浮性。浮選試驗(yàn)流程同圖1，不同磨礦細(xì)度條件下的試驗(yàn)結(jié)果見圖3，在銅尾礦給入浮選的物料粒度達(dá)到85%－0.074mm后，銅礦物的綜合回收得到改善。

2.3 銅礦物先硫后氧不脫泥分步硫化浮選

銅尾礦中銅礦物種類達(dá)十種以上，既有硫化銅又有氧化銅，部分礦物表面具有氧化薄膜，礦物可浮性差異較大；有價(jià)礦物嵌布粒度細(xì)，與脈石礦物緊密共生；脈石組成極為復(fù)雜，有硅質(zhì)、鈣質(zhì)、鐵質(zhì)及易泥化脈石，與目的礦物分離難度大。在采用預(yù)先分級(jí)處理和磨礦擦洗—藥劑調(diào)節(jié)的聯(lián)合措施的基礎(chǔ)上，采用先硫后氧不脫泥分步硫化浮選工藝，綜合回收銅尾礦中的銅礦物。

在優(yōu)化各種浮選條件的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果/%

3 結(jié)論

銅尾礦中銅礦物種類繁多，既有硫化銅礦物，也有氧化銅礦物；整體上，銅礦物的嵌布粒度較細(xì)，嵌布狀態(tài)復(fù)雜，解離度低，銅礦物的表面存在氧化、污染、礦泥罩蓋等現(xiàn)象；銅尾礦中的脈石礦物含有大量易泥化的脈石礦物；銅尾礦含泥量大。針對(duì)銅尾礦的特點(diǎn)，有針對(duì)性的采用預(yù)先分級(jí)處理、磨礦擦洗—藥劑調(diào)節(jié)、先硫后氧不脫泥分步硫化浮選等工藝措施，可以有效改善了銅尾礦中銅礦物的表面可浮性，實(shí)現(xiàn)了銅尾礦中銅礦物的有效綜合回收。

［1］ 陳甲斌，王海軍，余良暉.銅礦尾礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)、利用現(xiàn)狀、問(wèn)題與政策［J］.國(guó)土資源情報(bào)，2011（12），14－20.

［2］ 陳甲斌，李瑞軍，余良暉.銅礦尾礦資源調(diào)查評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2012，27（8），1373－1381.

［3］ 劉殿文，方建軍，尚旭，等.微細(xì)粒氧化銅礦物難選原因探討［J］.中國(guó)礦業(yè)，2009，18（3），80－82.

［4］ 楊宇.硫化浮選法處理難選氧化銅礦的技術(shù)研究［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2012（3），80－82.

［5］ 徐曉萍.銅綠山礦尾礦綜合利用的研究與生產(chǎn)實(shí)踐［J］.有色金屬（選礦部分），2003（3），12－15.