某含砷銅鈷礦選礦工藝試驗(yàn)研究

田華偉，劉萬(wàn)峰

（北礦機(jī)電科技有限責(zé)任公司，北京 100160）

1 引言

非洲某國(guó)銅鈷礦資源儲(chǔ)量豐富，大量銅礦中伴生有鈷，考慮到鈷是重要的戰(zhàn)略金屬，在軍事應(yīng)用和航天事業(yè)中扮演著重要角色［1］。而中國(guó)鈷資源不足，國(guó)內(nèi)的鈷產(chǎn)量不能滿足市場(chǎng)需求。隨著國(guó)家走出去戰(zhàn)略的實(shí)施，大批的中資企業(yè)赴贊比亞、剛果（金）等非洲國(guó)家進(jìn)行銅鈷礦資源的開發(fā)。在某國(guó)探明的鈷礦床多為伴生鈷礦床且礦石品位普遍偏低。該礦的礦石中回收的目的礦物為以黃銅礦為主的銅礦物和少量的含鈷礦物，根據(jù)礦石的性質(zhì)以及礦物的可浮性，一般可采用混合浮選工藝流程和優(yōu)先浮選工藝流程來(lái)綜合回收礦石中的銅和鈷［2］?？紤]到該銅礦中的鈷主要是賦存于毒砂中，若采用混合浮選回收銅和鈷，易使得銅精礦中含砷超標(biāo)，因此該礦較適合于采用銅鈷依次優(yōu)先浮選流程回收銅和鈷［2］。為了盡可能降低銅精礦中的砷，試驗(yàn)采用選擇性捕收劑ZK回收銅，用丁基黃藥回收鈷獲得了較好的效果。

2 礦石性質(zhì)

礦石中金屬礦物有黃銅礦、黃鐵礦、毒砂、藍(lán)輝銅礦、斑銅礦、磁黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、赤鐵礦、菱鐵礦等；脈石礦物主要有石英、長(zhǎng)石、白云石、云母、磷灰石、榍石、獨(dú)居石、方解石等。原礦中主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，鈷物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 原礦銅物相分析結(jié)果%

表3 原礦鈷物相分析結(jié)果 %

3 選礦工藝研究

針對(duì)礦石中回收的目的礦物為以黃銅礦為主的銅礦物和少量的含鈷礦物，根據(jù)礦石的性質(zhì)以及礦物的可浮性，試驗(yàn)采用了銅鈷依次優(yōu)先浮選流程回收銅和鈷，并進(jìn)行了詳細(xì)的條件試驗(yàn)研究?？偟膩?lái)看礦石中大部分黃銅礦容易實(shí)現(xiàn)單體解離。對(duì)該礦石而言，銅的氧化率低且銅的獨(dú)立礦物（黃銅礦）嵌布粒度較粗、大多數(shù)黃銅礦易于實(shí)現(xiàn)單體解離，這對(duì)銅的選別極為有利，應(yīng)能獲得較好的銅浮選指標(biāo)；鈷則主要賦存在毒砂中，選別時(shí)鈷隨著毒砂的富集而富集，由于毒砂嵌布粒度較細(xì)，因此鈷的選礦回收率不會(huì)很高。

3.1 選銅捕收劑種類試驗(yàn)

試驗(yàn)流程采用銅鈷依次優(yōu)先浮選流程選銅時(shí)，要求捕收劑對(duì)銅有較好的選擇性，因此首先在磨礦細(xì)度為-74μm占65%、粗選石灰用量1000g/t、起泡劑松醇油用量20g/t條件下，進(jìn)行選銅捕收劑種類試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。采用了Z-200、丁基黃藥、ZK、乙基黃藥四種捕收劑進(jìn)行試驗(yàn)。從圖1中可以看出，前三種作為選銅捕收劑時(shí)，在銅品位基本相同的情況下，ZK捕收劑的鈷品位和回收率都低于其他捕收劑。試驗(yàn)結(jié)果表明：采用捕收劑ZK的試驗(yàn)效果最好，確定采用ZK作選銅捕收劑。 試驗(yàn)在考查銅的回收率的同時(shí)，也考查了鈷在銅精礦中的損失情況。根據(jù)鈷在銅精礦中的損失情況相比較而言，選ZK作為銅捕收劑是合適的。

圖1 銅粗選捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果

3.2 銅粗選石灰用量試驗(yàn)

在銅浮選過(guò)程中，適當(dāng)?shù)膲A度可以提高銅的浮游速率，增加銅的回收率，同時(shí)石灰的添加，可以抑制黃鐵礦、毒砂，提高銅品位。銅粗選石灰用量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。試驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)添加石灰，可以提高銅品位和銅回收率。從數(shù)據(jù)來(lái)看，不斷增加石灰的用量時(shí)，銅品位和回收率都顯著增加，在石灰用量達(dá)到1000g/t時(shí)，銅品位和回收率都達(dá)到最高點(diǎn)，之后再增加石灰的用量，銅品位和回收率反而會(huì)緩慢地降低。因此石灰用量以1000g/t為宜，此時(shí)測(cè)得的pH值為10.3。

圖2 銅粗選石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

3.3 銅粗選捕收劑用量試驗(yàn)

捕收劑的選擇性在浮選時(shí)也是相對(duì)的，用量過(guò)大時(shí)會(huì)消弱捕收劑的選擇性，因此進(jìn)行了銅粗選捕收劑用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。在捕收劑增加時(shí)，銅回收率顯著上升，但銅品位也相對(duì)下降，在捕收劑達(dá)到30g/t時(shí)，回收率達(dá)到最高超過(guò)96%，但之后再增加捕收劑時(shí)，回收率也基本上不再上升。銅品位的變化跟回收率正好是相反的一個(gè)過(guò)程，隨著捕收劑的用量的增加，銅品位不斷降低，說(shuō)明不斷有雜質(zhì)由于捕收劑的原因進(jìn)入精礦中，捕收劑增加到30g/t時(shí)，銅品位由14.6%左右下降到12.6%，但是綜合考慮捕收劑用量以30g/t為較為適宜的用量。

圖3 ZK用量試驗(yàn)結(jié)果

3.4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度關(guān)系到有用礦物的解離度，過(guò)粗有用礦物解離不充分，過(guò)細(xì)礦泥干擾分選，不利于有用礦物的回收，同時(shí)還要增加選礦成本。磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4，隨著磨礦細(xì)度的不斷增加，的確對(duì)回收率有正面影響，也不斷增加，但是在磨到-74μm占65%時(shí)，再增加細(xì)度，回收率提高效果不明顯，但銅礦品位下降較快，綜合考慮，磨礦細(xì)度為-74μm占65%時(shí)相比較來(lái)說(shuō)綜合效果較好。

圖4 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

3.5 銅精選石灰用量試驗(yàn)

銅粗精礦精選過(guò)程中適量添加石灰可以抑制黃鐵礦、毒砂，提高銅品位。銅粗精礦采用兩次精選后獲得銅精礦，其中對(duì)第一次精選進(jìn)行了石灰用量試驗(yàn)，第二次精選石灰用量不變，為100g/t。為了考查銅精礦中的砷含量，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)銅精礦含砷情況也進(jìn)行了研究。精選石灰用量試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5，銅精選過(guò)程中不斷添加石灰用量，銅精礦品位和回收率緩慢增加，但是砷回收率和品位下降較快，在石灰用量達(dá)到300g/t的時(shí)候，銅精礦和品位都處于較高水平，而砷品位和回收率處于較低水平，再增加石灰用量時(shí)，銅品位和回收率基本變化不大，砷品位和回收率變化也不大，因此適當(dāng)添加石灰，可以提高銅精礦銅品位和回收率，同時(shí)可以降低銅精礦中的砷含量，但是石灰用量以300g/t為宜。

圖5 精選石灰用量試驗(yàn)流程

3.6 鈷粗選捕收劑用量試驗(yàn)

銅浮選尾礦選鈷時(shí)，采用常規(guī)捕收劑丁基黃藥進(jìn)行選鈷。在松醇油用量20g/t條件下進(jìn)行了丁基黃藥用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6。試驗(yàn)結(jié)果表明：隨丁黃藥用量增加，鈷品位和回收率增加明顯，但是在丁基黃藥用量達(dá)到60g/t時(shí)，鈷品位和回收率都達(dá)到最高值，再增加丁基黃藥的用量，鈷回收率基本變化不大，而鈷品位卻出現(xiàn)較為明顯的下降，因此，丁黃藥用量以60g/t比較合適。

圖6 丁基黃藥用量試驗(yàn)結(jié)果

3.7 閉路試驗(yàn)

在詳細(xì)的條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行閉路試驗(yàn)，閉路試驗(yàn)銅采用一粗兩精一掃、鈷采用一粗兩精一掃流程，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。閉路試驗(yàn)獲得了銅品位26.03%、含砷0.30%、銅回收率96.19%的銅精礦以及鈷品位0.26%、含砷7.45%、鈷回收率40.38%的鈷精礦。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

4 結(jié)論

（1）非洲某銅礦屬含砷難處理礦石，礦石中含銅0.58%、含鈷0.0085%、含砷0.21%。銅礦物主要為黃銅礦為主，鈷以類質(zhì)同相賦存于毒砂中。

（2）試驗(yàn)要求既要回收銅，又要回收鈷，且在銅鈷精礦中要求降低砷的含量。

（3）根據(jù)銅鈷礦的賦存狀態(tài)，制定了優(yōu)先浮選工藝，先選銅，后回收鈷同時(shí)降低砷的方案。

（4）根據(jù)試驗(yàn)確定了ZK作為銅粗選的捕收劑并確定了30g/t的最佳用量和銅粗精選最佳石灰用量1000g/t和300g/t。也確定了鈷粗選捕收劑丁基黃藥的最佳用量60t/d。

（5）確定了-74μm占65%的最佳磨礦細(xì)度。

（6）小型閉路試驗(yàn)獲得了銅品位26.03%、含砷0.30%、銅回收率96.19%的銅精礦以及鈷品位0.26%、含砷7.45%、鈷回收率40.38%的鈷精礦。