廢石回收原礦選銅藥劑工業(yè)優(yōu)化試驗(yàn)研究

韋會福，藍(lán)卓越， 童雄， 謝賢

（1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

前 言

純銅具有很強(qiáng)的導(dǎo)電率和熱導(dǎo)率且耐腐蝕性好，容易加工[1]，抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度也比較突出，大多數(shù)用于通訊工程、電力、國防、計(jì)算機(jī)、建筑等行業(yè)[2]，金屬銅已經(jīng)成為人民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防工程建設(shè)中不可缺少的基礎(chǔ)材料和戰(zhàn)略物資。銅金屬的來源主要為硫化銅礦石[3-4],因此，對硫化銅礦的選礦研究，有助于高效利用銅鉬礦石，具有重要意義[5]。

為實(shí)現(xiàn)銅資源的高效綜合利用，某選礦廠從廢石中大量回收原礦，導(dǎo)致原礦性質(zhì)發(fā)生了較大改變，原礦綜合銅品位降至0.5%左右。而銅精礦品質(zhì)要求進(jìn)一步提升，其中銅精礦品位要求達(dá)21%以上，銅精礦含砷要求控制在1%以下、含鋅6%以下，銅精礦含銀達(dá)550 g/t 以上，銅精礦回收率要求達(dá)到89%以上。選廠現(xiàn)有藥劑制度及生產(chǎn)工藝已不能適應(yīng)原礦變化，導(dǎo)致銅精礦指標(biāo)下滑嚴(yán)重。因此研究和制定新的選銅藥劑制度顯得十分必要。

1 原礦性質(zhì)

1.1 原礦組成結(jié)構(gòu)

某選廠入選原礦主要由廢石回收原礦與采場原礦組成，其中廢石回收原礦是以采場廢石礦（含銅0.1% ～ 0.2%）經(jīng)X 熒光分選、跳汰及溜槽生產(chǎn)工藝產(chǎn)出，廢石回收原礦含銅品位平均為0.5% ～0.6%；采場原礦分高品位銅礦（平均含銅0.7%以上）和低品位銅（平均含銅0.3%）組成。該選廠處理原礦由以上三種原礦配比組成，選廠綜合原礦含銅品位為0.5% ～ 0.6%,所有原礦均來至露天采場，總體上成因都屬于黃銅礦類，但在物理結(jié)構(gòu)及嵌布粒度及分布方面差異較大。其中變化最大的是廢石回收原礦，廢石礦經(jīng)X 熒光分選、跳汰及溜槽生產(chǎn)工藝產(chǎn)出廢石回收原礦，在加工過程中，由于泥質(zhì)礦物、部分軟質(zhì)礦物及雜質(zhì)都被拋掉，其在物理性質(zhì)方面有較大變化。

表1 原礦化學(xué)多元素分析 /%Table 1 chemical multi-element analysis of the raw ore

由表1 可知，試樣中有價(jià)元素主要為Cu 、Zn、Sn；雜質(zhì)主要為As、S、Fe；試樣中Ag、In 等稀貴金屬元素含量較低，不宜單獨(dú)回收，宜用浮選法回收的有價(jià)金屬元素主要為Cu 、Zn、Ag、In，其中Ag、In 主要富集在銅精礦、鋅精礦中。

1.2 原礦粒級分布情況

該選廠生產(chǎn)原礦配比為廢石回收原礦:采場高品位礦：采場低品位礦=3:1:1,組成混合原礦，其粒級分析結(jié)果見表2。

表2 混合原礦粒級分析結(jié)果Table 2 Analysis results of grain size of the mixed raw ore

由表2 數(shù)據(jù)可知，由大量廢石回收原礦組成的混合原礦含銅粒級金屬分布極不規(guī)律，其中-10 μm粒度金屬分布率高達(dá)30.273%，+74 μm 粒級金屬分布率也達(dá)到20%左右，充分說明該混合原礦粒級組成兩級分化明顯，若不處理好粒級組成變化將對后續(xù)選銅指標(biāo)產(chǎn)生不利影響。

1.3 銅礦物相分析結(jié)果

混合原礦中所含銅礦以黃銅礦為主，多為不規(guī)則粒狀，粒度除少數(shù)粗者可至0.12 mm 左右外，大多在0.08 mm 以下，呈單體產(chǎn)出者占85.7%，其余部分主要與其他礦物形成共生、包裹、嵌布構(gòu)成不同比例的連生體，見圖1a。根據(jù)產(chǎn)出特征和嵌連礦物的差異，可將呈連生體產(chǎn)出的黃銅礦分為兩種類型：一是呈不規(guī)則狀沿閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦或毒砂邊緣、裂隙及孔洞充填交代，這些礦物亦可呈細(xì)小的交代殘余包裹在黃銅礦中，見圖1b；二是內(nèi)部包裹微細(xì)粒脈石，見圖1c。上述兩種類型的連生體數(shù)量上以第一種居多，二者比例大致為90:10。毒砂、黃鐵礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦與黃銅礦呈現(xiàn)多種嵌布和交代殘余狀包關(guān)系，見圖1(d ～ h) 。

圖1 混合原礦顯微鏡照片F(xiàn)ig. 1 Microscope photos of the mixed raw ore

從以上結(jié)果不難看出，混合原礦中銅礦物含量較高，大部分已呈單體產(chǎn)出，少數(shù)內(nèi)部含殘余微細(xì)粒磁黃鐵礦、黃鐵礦和毒砂，但由于這些殘留礦物粒度十分細(xì)小、與銅礦物之間的鑲嵌關(guān)系過于復(fù)雜，即使進(jìn)一步細(xì)磨也很難使它們得到較充分的解離。

2 選銅工藝現(xiàn)狀

2.1 選銅工藝流程

該廠幾經(jīng)擴(kuò)建使得現(xiàn)場設(shè)備配置十分緊湊,通過對磨礦擴(kuò)容、增加浮選設(shè)備等措施，其原礦處理能力提高到1100 t/d，原礦含銅品位為0.5% ～0.6%。原礦經(jīng)二段閉路磨礦后，選銅入選礦漿粒度為-0.074 mm 65% ～ 70%，濃度為33% ～ 38%,經(jīng)優(yōu)先浮選流程通過兩次粗選、銅粗選礦再磨、四次掃選、四次精選后得到銅精礦產(chǎn)品。選銅生產(chǎn)工藝流程見圖2。

圖 2 選銅生產(chǎn)工藝流程Fig.2 production process of copper separation

2.2 工藝藥劑制度

由于原礦中銅鋅礦物嵌布粒度細(xì)且相互穿插共生關(guān)系復(fù)雜，硫砷礦物含量高，銅精礦品質(zhì)提升困難，特別是銅鋅、銅砷分選難度較大，原生產(chǎn)工藝使用的藥劑種類較多。選銅生產(chǎn)工藝使用的藥劑主要為：優(yōu)先浮選工藝，捕收劑主要為混合捕收劑，新捕收劑OL-IIA 與混合捕收劑使用比例為1:2，捕收劑總用量為140 g/t，混合捕收劑配比為320 黃藥：乙硫氮：丁銨黑藥：乙基黃藥=2:2.5:3:1；抑制劑主要采用石灰（1.8 kg/t）、腐植酸鈉（140 g/t）、漂白粉（100 g/t）、硫酸銨（40 g/t）、硫酸鋅（130 g/t）、亞硫酸鈉（40 g/t），用來抑制含砷、含鋅礦物；起泡劑為MIBC（30 g/t）。選銅新捕收劑與混合捕收劑的粗選添加量分別為80 g/t、40 g/t，掃選添加混合捕收劑20 g/t，閃鋅礦、硫砷抑制劑分別添加在精選1至精選4選別作業(yè)過程中。

2.3 選銅技術(shù)指標(biāo)現(xiàn)狀

通過以上生產(chǎn)工藝流程及藥劑制度，銅選礦技術(shù)指標(biāo)為，銅精礦含銅21.13%、含砷1.26%、含鋅8.57%、含銀500 g/t，銅精礦回收率僅為87.33%，與考核指標(biāo)還有較大差距。

3 藥劑優(yōu)化工業(yè)試驗(yàn)

從該廠開始大量處理廢石回收原礦以來，選廠銅精礦主要技術(shù)指標(biāo)下降嚴(yán)重，除銅精礦品位外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均未達(dá)到公司考核要求，對選廠生產(chǎn)經(jīng)營任務(wù)造成較大影響，為此在該工藝流程條件下，逐步開始捕收劑及抑制劑的優(yōu)化工業(yè)試驗(yàn)研究。

3.1 選銅捕收劑優(yōu)化試驗(yàn)

在該廠現(xiàn)有工藝技術(shù)參數(shù)的條件下，重點(diǎn)對捕收劑的用量及種類進(jìn)行試驗(yàn)研究，主要針對選銅粗選捕收劑添加種類及添加量進(jìn)行對比試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。

表3 OL-IIA 與混合捕收劑選銅指標(biāo)對比Table 3 comparison of copper indexes of OL-IIA and the mixed collectors

表3 中混合捕收劑配比為320 黃藥：乙硫氮：丁銨黑藥：乙基黃藥=2:2.5:3:1，原礦含銅綜合品位為0.61%。

從對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，混合捕收劑在銅精礦回收率方面有一定優(yōu)勢，但在品位及雜質(zhì)方面不如OL-IIA 好，從銅精礦產(chǎn)品綜合質(zhì)量指標(biāo)來看，建議選用OL-IIA 作為選銅作業(yè)粗選捕收劑，用量以100 g/t 時銅精礦品位達(dá)23.56%，回收率為91.87%，銅精礦含砷為1.05%，指標(biāo)較為穩(wěn)定。

3.2 選銅抑鋅優(yōu)化試驗(yàn)

由于原礦性質(zhì)影響，銅鋅礦物共生關(guān)系密切，嵌布粒度細(xì)且有相互穿插包裹狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)銅鋅完全分離十分困難，為進(jìn)一步降低銅精礦含鋅量，做了銅精礦降鋅試驗(yàn)對比，抑制劑主要是硫酸鋅+石灰，石灰總用量為1200 g/t，其使用分配為:粗選：精一：精三：精四=400：200：300：300，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖3。

圖 3 銅精礦降鋅試驗(yàn)結(jié)果Fig.3 Zinc reduction test results of copper concentrate

從圖3 數(shù)據(jù)可知，當(dāng)硫酸鋅用量在170 g/t時，銅精礦含鋅降低至2.83%，此時銅精礦品位達(dá)23%，銅精礦回收率達(dá)91.8%，繼續(xù)增大硫酸鋅用量時，銅精礦含鋅無明顯下降趨勢，因此硫酸鋅用量以170 g/t 為宜。

3.3 選銅抑砷優(yōu)化試驗(yàn)

由于毒砂（Ar）與黃銅礦（Ch）毗連鑲嵌，嵌布粒度細(xì)，在做優(yōu)化試驗(yàn)前，為穩(wěn)定銅精礦回收率，銅精礦含砷平均在1.5%左右，加之降砷藥劑種類多較難控制，遂進(jìn)行了銅精礦抑砷優(yōu)化試驗(yàn),試驗(yàn)以CTP 為主，石灰用來穩(wěn)定pH 值，以亞硫酸鈉、漂白粉、硫酸銨為搭配，結(jié)果見圖4。

圖 4 降砷抑制劑對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)Fig. 4 comparative test data of arsenic-lowering inhibitors

由圖4 可知，當(dāng)使用CTP+亞硫酸鈉+石灰組合時其銅精礦指標(biāo)最好，其銅精礦含砷為0.87%，用其他抑制劑組合時銅精礦品位及回收率指標(biāo)均不理想。為進(jìn)一步確定CTP+亞硫酸鈉+石灰組合抑制劑的較佳用量試驗(yàn)，進(jìn)行了較佳降砷抑制劑用量試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。

圖5 降砷藥劑用量優(yōu)化試驗(yàn)Fig. 5 Optimization test of arsenic reduction dosage

由圖5 數(shù)據(jù)可知，當(dāng)降砷抑制劑組合用量為150+50+1200=1400 g/t時，銅精礦含砷量及銅精礦回收率出現(xiàn)臨界點(diǎn)，再繼續(xù)增加抑制劑用量時，銅精礦回收率會下降，同時降砷效果并不明顯，因此，降砷組合抑制劑較佳用量確定為1400 g/t。

3.4 藥劑優(yōu)化后工藝生產(chǎn)情況

選廠至2016 年開始大量處理廢石回收原礦以來，由于受原礦性質(zhì)變化影響，選礦指標(biāo)一直不理想，通過以上藥劑優(yōu)化試驗(yàn)后，確定降鋅、降砷的較佳藥劑制度，從2017 年下半年開始投入工業(yè)生產(chǎn)，通過生產(chǎn)調(diào)試穩(wěn)定后，選銅技術(shù)指標(biāo)得到較大改善和提升。工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)對比詳見表4。

表4 工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)對比Table 4 comparison of industrial production index data

由以上生產(chǎn)實(shí)踐表明，用石灰+硫酸鋅來抑制鋅、用石灰+CTP+亞硫酸鈉組合來抑制含砷礦物效果明顯，且對銅精礦品位有一定的提升作用，銅精礦質(zhì)量得到有效保證。

5 結(jié) 語

通過系統(tǒng)研究，已成功探索出廢石回收原礦選銅選鋅生產(chǎn)工藝及藥劑優(yōu)化技術(shù)，對選銅技術(shù)指標(biāo)的穩(wěn)定和提升提供了有力的技術(shù)保障。該廠在藥劑優(yōu)化試驗(yàn)取得成功的基礎(chǔ)上，對生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行適當(dāng)完善，在2017 年6 月至2018 年6 月，選廠因使用本次選銅工藝藥劑優(yōu)化試驗(yàn)成果實(shí)現(xiàn)創(chuàng)效達(dá)113.2 萬元，取得了較好的經(jīng)濟(jì)社會效益。截止目前本技術(shù)成果已成功推廣應(yīng)用于該廠內(nèi)部其他選礦車間，并取得較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和社會效益。