銅爐渣中銅的浮選回收試驗(yàn)研究

謝 賢 ，黎 潔， 哏巖放 ，許烏朋， 康博文 ，趙 楚

（1.昆明理工大學(xué) 國(guó)土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.芒市海華開(kāi)發(fā)有限公司，云南 德宏 678400；3.云南省金屬礦尾礦資源二次利用工程研究中心，云南 昆明 650093）

1 引言

銅資源是我國(guó)相對(duì)缺乏的一種礦產(chǎn)資源［1］，我國(guó)的人均銅占有量?jī)H相當(dāng)于世界人均水平的18%，銅資源過(guò)度依賴(lài)進(jìn)口［2］。近年來(lái)，伴隨著我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)，銅資源的缺乏與銅消耗量的增長(zhǎng)的矛盾也日益明顯。與此同時(shí)，火法煉銅生產(chǎn)的銅占我國(guó)銅總產(chǎn)量的95%，每生產(chǎn)1t 銅，平均產(chǎn)生2～3t 銅爐渣［3］，我國(guó)銅產(chǎn)量每年479 萬(wàn)t 以上，將產(chǎn)出958 ～ 1437 萬(wàn)t 以上的銅渣，其中含銅9.58 ～ 14.37 萬(wàn)t 以上［4］。針對(duì)這部分銅爐渣，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量研究［5-7］。目前常見(jiàn)的從銅爐渣中回收銅的方法有火法貧化法、濕法浸出法、重選法、磁選法和浮選法等方法。其中浮選法由于其成本低廉、工藝簡(jiǎn)單、回收率高、富集效果好的特點(diǎn)，在銅爐渣回收利用中有著明顯優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)江西某銅冶煉廠產(chǎn)生的銅爐渣的主要成分進(jìn)行了分析，并在性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了浮選工藝研究。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試樣性質(zhì)

試樣取自江西某銅冶煉廠，外觀為黑灰色，并伴有黑色和淡黃色、銀白色光澤，原礦粒度最大約為1 mm，粗細(xì)粒不均勻，硬度較大。為明確試樣的化學(xué)成分，對(duì)該試樣進(jìn)行了化學(xué)多元素分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 試樣化學(xué)多元素分析

由表1 可知，該銅爐渣中最具回收價(jià)值的金屬為銅，銅品位為2.73%，銀含量為30.88 g/t。其余主要金屬元素為鐵、鉛和鋅。其中Fe 含量最高，達(dá)到了33.17%，鉛品位為1.13%，鋅品位為1.92%，；該銅爐渣中的主要非金屬礦物二氧化硅的含量為20.17%，其余非金屬礦物氧化鈣、氧化鎂的含量分別為2.39%，1.19%。有害元素砷的含量為0.23%。為明確該銅爐渣中銅的主要賦存形式，對(duì)該銅爐渣進(jìn)行了銅物相分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 銅物相分析

由銅物相分析結(jié)果可知，該銅爐渣中銅的主要形式有三種，分別為硫化銅，結(jié)合氧化銅和游離氧化銅。其中硫化銅為銅的主要存在形式，分布率達(dá)到了78.39%；另外，結(jié)合氧化銅的分布率為15.02%，游離氧化銅的分布率為9.8%。由于銅的主要形式為硫化銅，因而優(yōu)先考慮采用浮選對(duì)其中的銅元素進(jìn)行回收。

2.2 試驗(yàn)藥劑及設(shè)備

2.2.1 試驗(yàn)藥劑

在浮選試驗(yàn)過(guò)程中用到的主要藥劑有捕收劑、起泡劑等，所用主要藥劑如表3 所示。

表3 試驗(yàn)中使用的主要化學(xué)試劑

2.2.2 試驗(yàn)設(shè)備

在本次試驗(yàn)過(guò)程中使用到的主要儀器設(shè)備如表4 所示。

表4 試驗(yàn)中使用的主要儀器設(shè)備

2.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)所有過(guò)程均在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。試驗(yàn)每次取樣500.0 g，為防止黃藥氧化，試驗(yàn)所用黃藥為現(xiàn)用現(xiàn)配，配制成一定濃度溶液后通過(guò)移液管加入礦漿攪拌。本實(shí)驗(yàn)首先采用單因素試驗(yàn)法研究了磨礦細(xì)度及捕收劑用量對(duì)該銅爐渣浮選行為的影響，而后根據(jù)磨礦細(xì)度試驗(yàn)及捕收劑用量試驗(yàn)所確定的最佳藥劑用量，進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，單因素試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 條件試驗(yàn)流程圖

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦是在機(jī)械設(shè)備中，借助于介質(zhì)和礦石本身的沖擊和磨剝作用，使礦石的粒度進(jìn)一步變小，甚至研磨成粉末的作業(yè)。在較為經(jīng)濟(jì)的條件下，為了使有用礦物與脈石達(dá)到最大限度的解離，同時(shí)又不至于過(guò)磨，確定最佳的磨礦細(xì)度條件至關(guān)重要。本次試驗(yàn)分別選取-0.074 mm 占80%、-0.074 mm 占85%、-0.074 mm 占90%、-0.074 mm 占95%四個(gè)不同磨礦細(xì)度進(jìn)行浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果圖2。

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)銅品位及回收率的影響

由試驗(yàn)結(jié)果可得，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占90%時(shí)，浮選所得精礦銅品位和回收率較好。但是也造成了磨礦時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，能耗大等問(wèn)題，不利于實(shí)際生產(chǎn)。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占85%時(shí)，浮選精礦品位比前者低3 個(gè)百分點(diǎn)，回收率高1.69個(gè)百分點(diǎn)，且通過(guò)浮選操作及浮選條件的優(yōu)化，也可達(dá)到滿(mǎn)意的結(jié)果。因此，選擇磨礦細(xì)度為-0.074 mm 占85%作為最終的磨礦細(xì)度。

3.2 捕收劑用量試驗(yàn)

在確定了最佳的磨礦細(xì)度后，進(jìn)行了捕收劑用量的條件試驗(yàn)。丁基（鈉）黃藥是一種捕收能力較強(qiáng)的浮選藥劑，被廣泛應(yīng)用于各種有色金屬硫化礦的浮選中。在該銅渣浮選中，丁基黃藥與其他藥劑相比具有價(jià)格低易獲取等優(yōu)勢(shì)。因此，試驗(yàn)采用丁基黃藥作為浮選捕收劑，捕收劑確定的用量（粗選）分別為60 g/t、80 g/t、100 g/t、120 g/t（掃選藥劑用量減半），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3 可知，捕收劑用量為60 g/t 時(shí)，品位較高，但是回收率較低，實(shí)際冶煉過(guò)程中，銅精礦品位超過(guò)20%即可滿(mǎn)足冶煉要求，過(guò)低的回收率不利于爐渣中銅的有效回收。當(dāng)捕收劑用量分別為80 g/t、100 g/t、120 g/t 時(shí)，銅精礦的品位和回收率均趨于穩(wěn)定，而且增加捕收劑用量會(huì)增加藥劑成本。因此綜合考慮后選擇80g/t 為最佳的捕收劑用量。

圖3 捕收劑用量對(duì)銅品位及回收率的影響

3.3 閉路試驗(yàn)

在確定了最佳的磨礦條件和捕收劑用量后，進(jìn)行了浮選閉路試驗(yàn)。每次取銅爐渣500.0 g，磨礦后進(jìn)行浮選，至精礦和尾礦質(zhì)量和在485 g ～ 515 g（原礦質(zhì)量的3%上下）之間時(shí)表明達(dá)到了平衡。閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

圖4 閉路實(shí)驗(yàn)流程圖

表5 閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由表5 可知：通過(guò)一次粗選，兩次精選，兩次掃選的閉路作業(yè)，得到了銅品位26.47%，回收率76.46%的銅精礦?？梢?jiàn)，閉路試驗(yàn)取得了較好的指標(biāo)。

4 結(jié)論

（1）針對(duì)江西某銅冶煉廠銅爐渣，化學(xué)多元素分析結(jié)果表明該銅爐渣含銅2.73%，含銀30.88 g/t，銅品位較高，有回收價(jià)值。銅物相分析結(jié)果表明，該銅爐渣中的銅大部分以硫化銅形式存在，采用浮選法可對(duì)該銅爐渣中的銅進(jìn)行回收。

（2）基于對(duì)該銅爐渣性質(zhì)的研究，研究了磨礦細(xì)度與捕收劑用量對(duì)的銅爐渣浮選行為的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm 占85%，捕收劑用量為80 g/t 時(shí)，浮選所得精礦中銅的品位及回收率較為理想。

（3）閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)一次粗選，兩次精選，兩次掃選的閉路作業(yè)，可以獲得銅品位為26.47%，銅回收率為76.46%的銅精礦產(chǎn)品。產(chǎn)品符合銅冶煉要求，試驗(yàn)結(jié)果較好。