銅礦石粗磨優(yōu)選工藝探索試驗研究

胡正華

（大冶有色設計研究院有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的含銅礦物大約有280多種，主要礦物有16種。世界上銅礦資源主要集中在智利、美國、秘魯、澳大利亞、贊比亞、非洲剛果、加拿大中東部和俄羅斯等國家。智利是世界上銅礦資源最豐富的國家，其銅金屬儲量約占全球總儲量的1/4［1］，而在產(chǎn)量方面，智利是全球最大銅產(chǎn)國，2017年其產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量的47%。從礦床規(guī)模、銅金屬品位、礦床物質組成和開采條件等因素來看，中國銅礦資源在質量和品質方面均比較差，國際競爭力低，特別是富銅礦資源不足，已是公認的事實［2］。因此有必要采用更加高效的選礦開發(fā)和綜合利用技術。

銅礦石包括硫化礦和氧化礦兩大類，硫化銅礦石主要采用浮選工藝處理，而氧化銅礦石多采用浮選與濕法冶煉相結合的方式。近年來，在硫化銅浮選工藝上取得了很大的進步，主要表現(xiàn)在浮選藥劑、浮選工藝和浮選設備等方面。

2 原礦性質

原礦多元素化學分析結果見表1，銅物相分析結果見表2。由表1、表2可知：原礦礦石化學成分較為簡單，可供選礦回收的主要元素為銅，品位0.98%，貴金屬金、銀含量分別為0.57g/t、5.82g/t，注：金、銀單位為g/t，下同。可作為綜合回收利用的對象，其它如鐵、鉛、鋅等有價金屬元素均因含量太低，綜合利用價值不大。銅物相分析結果表明，礦石中銅礦物主要以硫化銅形式存在，品位0.918%，分布率92.63%，其中原生硫化銅品位0.675%，分布率68.11%。礦石中氧化銅礦物品位0.073%，分布率7.37%，其中自由氧化銅品位0.045%，分布率4.54%。

3 選礦試驗研究

3.1 粗磨細度試驗

為選擇合適的粗磨細度，進行磨礦細度浮選試驗，試驗流程見圖1，試驗結果見表3，不同磨礦細度浮選尾礦銅粒度篩析結果分別見表4～6。粗磨細度試驗結果分析如下：

（1）磨礦細度-74μm49.4%提高到60.5%，選銅回收率94.81%提高至96.21%，增幅1.40%；伴生金回收率71.10%提高至71.70%；伴生銀回收率70.76%提高至71.69%。其中在磨礦細度-74μm55.2%時，選銅回收率95.62%，尾礦0.048%。

（2）磨礦細度-74μm49.4%提高到60.5%，浮選尾礦中+125μm粗粒級銅分布率49.77%降至25.17%；-38μm細粒級銅分布率32.82%增加至51.70%；-125～+38粒級范圍內，銅品位較低，回收效果較好。

（3）一般來說，硫化礦浮選合適的粒度范圍在10～74μm之間，在磨礦細度放粗條件下，不僅需要滿足提供適宜的浮選入選粒度，同時也要盡量避免存在“欠磨”［3］。綜合考慮，選擇原礦粗磨細度為-74μm55.2%。

表3 磨礦細度試驗結果

表4 -74μm49.4%條件下尾礦銅粒度篩析結果

表5 -74μm55.2%條件下尾礦銅粒度篩析結果

表6 -74μm60.5%條件下尾礦銅粒度篩析結果

3.2 捕收劑種類試驗

為選擇合適的捕收劑種類，進行捕收劑種類試驗，試驗流程見圖2，試驗結果見表7。從試驗結果分析可知：

（1）采用單一用藥制度，丁黃、MB作捕收劑兩者選銅指標相當，戊黃作捕收劑，捕收性能更強，選銅回收率95.62%，相比前兩者選銅回收率提高約0.4%。若結合伴生金銀指標，單一丁基黃藥作捕收劑時，伴生金銀指標稍差，分別為70.22%、70.07%，相比另兩者要低1%左右。

（2）采用混合用藥制度，戊黃與丁胺混合捕收劑，相比丁黃與丁胺以及MB與MOS混合捕收劑，捕收性能稍好，選銅回收率95.72%，另兩者選銅回收率相當。此外，混合用藥條件下，三者伴生金銀指標差別不大。

（3）混合用藥相比單一用藥，具有更好的捕收效果，強化了目的礦物的捕收，有利于提高選礦回收率，這主要因礦物在解離過程中，解離面存在不均勻性，利用混合用藥的“協(xié)同效應”，能更充分地回收目的礦物［4］。從上分析，本次試驗捕收劑選擇戊黃與丁胺（3∶1）混合捕收劑。

圖2 捕收劑種類試驗流程

3.3 浮選時間試驗

為確定合適的浮選時間，在粗磨細度-74μm55.2%條件下進行浮選時間試驗，同時也對比進行了現(xiàn)場磨礦細度（-74μm～68%）條件下浮選時間試驗，試驗流程見圖3，試驗結果見表8～10，不同磨礦細度條件下選銅回收率與浮選時間關系曲線見圖4。從試驗結果分析可知：

（1）在粗磨細度-74μm55.2%條件下，隨著浮選時間的延長，在浮選時間達到26min后，銅回收率增幅較小，且品位相對較低，接近浮選終點。初步確定粗選時間為9min，掃選時間為18min。同時，在浮選時間達到3min時，精礦品位21.23%，達到4min時，精礦品位20.13%。綜合考慮，選擇粗選Ⅰ（優(yōu)先）時間為3min，粗選Ⅱ時間為6min。

（2）在現(xiàn)場細度-74μm66.7%條件下，隨著浮選時間的延長，在浮選時間達到22min后，銅回收率增幅較小，接近浮選終點。按不同回收率計，對比不同磨礦細度條件下所需浮選時間，見表8。

（3）從表8可以看出，磨礦細度對浮選速率有著明顯的影響，磨礦細度越高，目的礦物上浮速度快，所需浮選時間短，同時也有利提高品位［5］。在細度放粗條件下，試驗研究采用混合用藥強化捕收的同時，通過延長浮選時間，盡可能提高粗掃選段選礦回收率，也能達到現(xiàn)場細度條件下的選礦指標。

表7 捕收劑種類試驗結果

圖3 不同磨礦細度浮選時間試驗流程

表8 不同磨礦細度條件下選礦指標與浮選時間關系

表9 -74μm55.2%條件下浮選時間試驗結果

表10 -74μm66.7%條件下浮選時間試驗結果

圖4 不同磨礦細度條件下選銅回收率與浮選時間關系曲線

3.4 浮選流程試驗

3.4.1 現(xiàn)場流程試驗

在粗磨細度-74μm55.2%條件下，根據(jù)現(xiàn)場“二粗三掃一精”浮選流程進行開路試驗，試驗流程見圖5，試驗結果見表11。在一段磨礦細度-74μm55.2%條件下，經(jīng)“二粗三掃一精”浮選流程，獲得產(chǎn)率4.56%，銅品位19.95%，銅回收率91.76%的開路選礦指標。

圖5 現(xiàn)場開路試驗流程

表11 現(xiàn)場開路試驗結果

3.4.2 中礦粒度分析

將上述現(xiàn)場流程試驗中粗選Ⅱ產(chǎn)品（精礦2、中礦1），以及掃選Ⅰ產(chǎn)品（中礦2）合并進行粒度篩析，試驗篩析結果見表12?？梢钥闯觯~礦物的嵌布粒度呈粗細兩端分布，分別主要集中在+74μm粗粒級以及-38μm細粒級，其中+74μm粗粒級占19.61%，-38μm細粒級占70.42%。余下9.97%分布在-74～38μm粒級。結合銅礦物粒度嵌布特征，后續(xù)將掃選Ⅰ并入到粗選Ⅱ進行中礦再磨試驗。

表12 中礦銅粒度篩析結果

3.4.3 中礦再磨試驗

在現(xiàn)場流程基礎上，優(yōu)化流程結構（將掃選Ⅰ并入到粗選Ⅱ），并進行中礦再磨試驗，試驗流程見圖6，試驗結果見表15。試驗結果分析如下：

（1）將掃選Ⅰ并入到粗選Ⅱ，優(yōu)化流程中礦不磨（-74μm69.7%），直接精選，與現(xiàn)場流程相比，精礦品位相當，選銅回收率91.76%提高到91.97%，增幅0.21%?？梢钥闯?，僅通過提高粗選段回收率，對提高總回收率效果并不明顯。

（2）從表13可知，中礦再磨細度-74μm76.8%提高到-74μm81.3%時，選銅回收率92.58%提高到92.97%，繼續(xù)提高再磨細度至-74μm87.8%時，選銅回收率93.08%，回收率增幅趨于平緩。由此可見，磨礦細度-74μm81.3%時，已達到中礦再磨細度要求。

（3）中礦再磨細度-74μm81.3%條件下，優(yōu)化流程與現(xiàn)場流程相比，精礦品位略有提高，選銅回收率91.76%提高到92.97%，增幅1.21%。說明，在原礦一段粗磨條件下，通過提高粗選段回收率的同時，有必要對中礦進行再磨，才能達到原礦粗磨的預期目標。

（4）從表14看出，中礦再磨精選相比不磨直接精選，精礦品位與作業(yè)回收率均有明顯提高，進一步說明中礦再磨的必要性。究其原因，在于一段磨礦細度放粗（-74μm55.2%），相比現(xiàn)場一段磨礦細度（～68%），目的礦物單體解離程度降低，貧連生體比例增加，部分富連生體在粗Ⅰ段（優(yōu)先）能進入銅精礦，貧連生體可浮性差，需要較長的時間上?。◤娀妒铡⒀娱L粗選Ⅱ時間）［6］，同時這部分產(chǎn)品（中礦）還需進一步單體解離（中礦再磨），才能實現(xiàn)原礦一段粗磨預期目標。

表13 優(yōu)化流程與現(xiàn)場流程指標對比

表14 不同再磨細度與精選作業(yè)指標對比

表15 中礦不同再磨細度試驗結果

圖6 中礦再磨試驗流程

3.5 閉路試驗

綜合上述粗磨條件試驗，在此基礎上進行閉路試驗，試驗流程見圖7，試驗結果見表16。在一段磨礦細度-74μm55.2%、中礦再磨細度-74μm81.3%條件下，經(jīng)“二粗二掃一精”浮選流程，獲得產(chǎn)率4.58%，銅精礦品位20.37%（Au9.04g/t;Ag93.27 g/t），銅回收率94.40%（Au71.85%;Ag71.78%）的選礦指標。

圖7 粗磨閉路試驗流程

表16 粗磨閉路試驗結果

4 結論

（1）原礦礦石化學成分較為簡單，可供選礦回收的主要元素為銅，貴金屬金、銀作為綜合回收利用的對象，其它如鐵、鉛、鋅等有價金屬元素均因含量太低，綜合利用價值不大。原礦中硫化銅品位0.918%，分布率92.63%，氧化銅礦物品位0.073%，分布率7.37%，其中自由氧化銅品位0.045%，分布率4.54%。

（2）混合用藥相比單一用藥，具有更好的捕收效果，強化了目的礦物的捕收，有利于提高選礦回收率，這主要因礦物在解離過程中，解離面存在不均勻性，利用混合用藥的“協(xié)同效應”，能更充分地回收目的礦物。

（3）磨礦細度對浮選速率有著明顯的影響，磨礦細度越高，目的礦物上浮速度快，所需浮選時間短，同時也有利提高品位。在采用混合用藥強化捕收的同時，通過延長浮選時間，盡可能提高粗掃選段選礦回收率；同時針對貧連生體中礦采取中礦單獨再磨處理流程，最終實現(xiàn)了原礦一段粗磨預期目標。

（4）針對該礦石，一段磨礦細度由現(xiàn)場的-74μm68%左右放粗至-74μm55.2%、在中礦再磨細度-74μm81.3%條件下，采用“二粗二掃一精-中礦再磨”閉路流程，獲得產(chǎn)率4.58%，銅精礦品位20.37%（Au9.04g/t;Ag93.27 g/t），銅回收率94.40% （Au71.85%;Ag71.78%）的選礦指標。