銅礦選礦技術(shù)與設(shè)備工藝流程

黃志友

（北方銅業(yè)股份有限公司銅礦峪礦，山西垣曲 043700）

0 引言

銅的硫化物或氧化物與其他礦物集合而形成銅礦，最常見的有斑巖銅礦、矽卡巖銅礦、變質(zhì)巖層狀銅礦和砂巖銅礦等。目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的含銅礦物大約有280 多種。世界銅資源主要集中在智利、美國、秘魯、澳大利亞、贊比亞、非洲剛果和俄羅斯等國家[1]。從礦床規(guī)模、銅金屬品位、礦床物質(zhì)組成和開采條件等因素來看，中國銅礦資源在數(shù)量和品質(zhì)方面均比較差，國際競爭力低，特別是富銅資源不足，已是公認(rèn)的事實(shí)[2]。因此，提升選礦設(shè)備性能、優(yōu)化選礦工藝流程、改進(jìn)選礦技術(shù)、提高銅礦的選別利用率等相關(guān)研究顯得非常必要。

1 銅礦選礦技術(shù)

一般來說，銅礦選礦技術(shù)可以從物理、化學(xué)、生物三個(gè)方面得以區(qū)分，物理選礦技術(shù)包括篩分、重選、磁選等，化學(xué)選礦技術(shù)包括浮選、浸出等，生物選礦技術(shù)包括細(xì)菌氧化等[3]。

1.1 重選法

重選法顧名思義是根據(jù)礦物的相對(duì)密度即比重的差異來分選礦物。由于密度不同，礦物粒子在水、重液等運(yùn)動(dòng)介質(zhì)中會(huì)受到流體動(dòng)力的作用，以及其他各種選礦設(shè)備的機(jī)械力作用，形成松散的分層和分離，從而達(dá)到使不同密度的礦粒分離的目的。

一般來說重選法適用于粗粒嵌布的硫化銅礦石的預(yù)選提純，然后再進(jìn)行浮選選礦，這樣可以降低浮選的成本。重選法并不能直接得到最終的精礦，但重選法可以降低浮選設(shè)備的投資，同時(shí)可以減少浮選藥劑對(duì)環(huán)境造成的污染。對(duì)于低品位銅礦石來說，先進(jìn)行重選法選礦能夠使得經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)最大化。

1.2 磁選法

磁選法是利用不同的礦物在磁選機(jī)的磁場中受到不同的作用力而產(chǎn)生不同表現(xiàn)的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)分選的目的。具體來說，當(dāng)磁滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)后，原銅礦會(huì)均勻地經(jīng)電磁振動(dòng)給料機(jī)給到磁場區(qū)。隨著磁滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，磁性物質(zhì)吸附到滾筒表面并隨著磁滾筒被帶到非磁區(qū)，最后被卸下。非磁性和弱磁性的顆粒因其所受磁力并不相同，所以拋離軌跡也不同，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)分。通過這種流程，雜質(zhì)得以去除，銅礦得以選出。容易理解，磁選次數(shù)越多，銅礦粒度就會(huì)越細(xì)，去除雜質(zhì)效果也就越好。

1.3 浮選法

由于我國銅礦資源多以泥化和氧化較嚴(yán)重的銅礦為主，質(zhì)量較低，相對(duì)難選。就目前而言，我國銅礦選礦技術(shù)上主要以浮選法為主。浮選法是根據(jù)銅礦礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)的差別，經(jīng)過浮選藥劑的處理，使礦物選擇性地附著在氣泡上，達(dá)到分選目的。

浮選法是我國銅礦選礦工藝方法中應(yīng)用最為普遍，但銅礦石有各自差異。因此，在銅礦浮選方面又分為4 種不同的工藝方法，分別是銅礦優(yōu)先浮選法、銅礦混合浮選法、銅礦正浮選和反浮選法。4 種方法各有優(yōu)勢，需根據(jù)不同礦石的不同特點(diǎn)來選擇。根據(jù)浮選技術(shù)方案的不同，浮選法又可分為硫化浮選法、脂肪酸浮選法、胺類浮選法、螯合劑—中性油浮選法和乳濁液浮選法。浮選法作為化學(xué)選礦法，可以處理物理選礦法無法處理的中間產(chǎn)品、尾礦、粗精礦，并能從“三廢”中回收有用組分，很有發(fā)展前途。

1.4 浸出法

在銅礦選礦的實(shí)際操作過程中，存在普通浮選技術(shù)難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的情況。在這種情況下，對(duì)部分難選礦石進(jìn)行處理時(shí)，浸出法就成為一項(xiàng)較好選擇。在浸出法的具體應(yīng)用中又可分為堆浸法、池浸法、地浸法和攪拌浸出法等。隨著易選礦石減少，采用化學(xué)浸出或者浮選—化學(xué)浸出聯(lián)合法已成為銅礦選礦技術(shù)的一個(gè)方向，浸出法技術(shù)操作便捷，對(duì)環(huán)境污染較小，因此也廣泛應(yīng)用。

2 銅礦選礦設(shè)備

銅礦選礦設(shè)備按照選礦流程來分主要有破碎機(jī)、振動(dòng)篩、球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)、浮選機(jī)、濃縮機(jī)和過濾機(jī)等。同時(shí)還需要配合給礦機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、攪拌槽以及各種渣漿泵，以完成完整的碎礦、磨浮、脫水等選礦工藝流程。整個(gè)選礦設(shè)備體系形成一條高效、低能、處理量高、經(jīng)濟(jì)合理的生產(chǎn)線。各種選礦設(shè)備在整個(gè)選礦流程中的應(yīng)用見圖1。

圖1 銅礦選礦設(shè)備

3 銅礦選礦工藝流程

一般來說，銅礦選礦的工藝流程如圖2 所示。但是，在實(shí)際操作過程中，由于銅礦礦石的物質(zhì)組份和結(jié)構(gòu)構(gòu)造各不相同，所以通常需要先對(duì)銅礦進(jìn)行礦物分析化驗(yàn)，再進(jìn)行小型選礦試驗(yàn)。最后通過選礦指標(biāo)確定最終的設(shè)備、技術(shù)、工藝和流程方案，使選礦過程實(shí)現(xiàn)成本與效益的雙贏。針對(duì)不同的銅礦礦石類型需要采用不同的選礦流程。

圖2 銅礦選礦工藝流程

3.1 染狀銅礦石

染狀銅礦石的工藝流程比較簡單，經(jīng)過1 段磨礦，1 次粗選，2～3 次精選，1～2 次掃選即可。處理斑銅礦，則需要采用粗精礦再磨—精選的階段磨選流程，其實(shí)屬于混合—優(yōu)先浮選流程，先經(jīng)一段粗磨、粗選、掃選，再將粗精礦再磨再精選，從而得到高品位銅精礦和硫精礦。

3.2 致密銅礦石

致密銅礦石是由黃銅礦和黃鐵礦致密而產(chǎn)生的，黃鐵礦往往被次生銅礦物活化，導(dǎo)致黃鐵礦含量較高，難于抑制，分選困難。處理這類致密銅礦石，就需要采用兩段磨礦或階段磨礦，磨礦細(xì)度要求較高，藥劑用量也較大。

具體操作時(shí)先由破碎機(jī)進(jìn)行初步破碎，再經(jīng)由給礦皮帶運(yùn)輸機(jī)均勻送入球磨機(jī)，由球磨機(jī)對(duì)礦石進(jìn)行粉碎、研磨。再借助固體顆粒比重的不同而在液體中沉淀速度不同的原理，對(duì)礦石混合物進(jìn)行洗凈、分級(jí)。若銅礦中含有可觀的鐵礦，則需要再將經(jīng)過洗凈和分級(jí)的礦物混合料送入磁選機(jī)進(jìn)行分選，經(jīng)過磁選機(jī)初步分離后的礦物顆粒再次送入浮選機(jī)浮選，或在尾礦溜槽中采用磁選機(jī)進(jìn)行回收。

3.3 硫化銅礦石

硫化銅礦石相對(duì)來說比較復(fù)雜，因此在處理過程中，硫與銅的分離極為重要。面對(duì)成分較為復(fù)雜的硫化銅礦石時(shí)，需要適當(dāng)延長磨礦時(shí)間，使礦石本身得到有效單體解離，但又要注意避免發(fā)生過粉碎現(xiàn)象。具體工藝流程如下。

（1）通過破碎機(jī)破碎，因可能進(jìn)行多段破碎，還需配合篩分設(shè)備。

（2）將破碎合格的物料經(jīng)由皮帶輸送機(jī)送入球磨機(jī)，通過水和鋼球之間的相互磨剝、撞擊，使礦石顆粒進(jìn)一步減小。

（3）將球磨機(jī)內(nèi)排出的礦漿輸送到攪拌槽，在攪拌槽內(nèi)添加浮選藥劑，經(jīng)過攪拌槽的充分?jǐn)嚢杌罨螅腿敫∵x機(jī)進(jìn)行浮選作業(yè)。

（4）在浮選過程中加入捕收劑、調(diào)整劑和起泡劑，將有用礦物富集在泡沫中，由浮選機(jī)刮板刮出，最終送至脫水車間進(jìn)行脫水。

（5）對(duì)浮選車間獲得的富集礦物的礦漿進(jìn)行濃縮脫水，然后再進(jìn)入冶煉工藝。

不同銅礦采用的選礦技術(shù)和工藝流程對(duì)比見表1。

表1 不同銅礦石選用工藝流程對(duì)比

4 銅礦選礦的發(fā)展對(duì)策

4.1 碎礦、磨礦設(shè)備

設(shè)備大型化、智能化是整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢，新材料、新技術(shù)、新加工工藝和信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，加快了設(shè)備大型化、智能化的步驟。同時(shí)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)碎礦、磨礦設(shè)備的高效化和綠色節(jié)能化研究工作。

4.2 化學(xué)藥劑

藥劑行業(yè)應(yīng)著重于研制對(duì)各種銅礦礦石適應(yīng)性更強(qiáng)、更高效、無毒的藥劑，新型高效組合捕收劑和起泡劑研制是今后研究的重點(diǎn)。捕收劑正向提高捕收能力和提高選擇性兩方面發(fā)展。起泡劑向以石油化工產(chǎn)品或副產(chǎn)品為原料，合成的新起泡劑方向發(fā)展。

4.3 選礦工藝

制定選礦工藝流程方面應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)選礦工藝的研究，重視和發(fā)揮好小型選礦試驗(yàn)室的作用，實(shí)現(xiàn)以最優(yōu)的工藝流程取得最佳的選礦效果的目標(biāo)。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，銅金屬的需求也在日益增長。從有限的銅礦資源中獲得更大的銅產(chǎn)量、提高銅礦選礦的指標(biāo)成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。相關(guān)專家應(yīng)在提升選礦設(shè)備性能、優(yōu)化選礦工藝流程、提高銅礦選礦技術(shù)等方面繼續(xù)做出努力。發(fā)揮設(shè)備大型化、智能化和高效化優(yōu)勢，攻克難以用浮選法處理的嵌布粒度細(xì)、低品位、含泥量大、高結(jié)合率和高氧化率的難選銅礦等難題，提高礦產(chǎn)資源綜合利用水平。