剛果（金）某低氧化率銅鈷礦選冶聯(lián)合試驗研究①

張恩普，石玉臣，張 驕，張志兵，巴紅飛

（北方礦業(yè)有限責(zé)任公司，北京100053）

銅是人類最早使用的金屬之一，被廣泛應(yīng)用于電氣、機械制造、國防工業(yè)等領(lǐng)域［1－2］；鈷更是世界戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，在航空、航天、電池等工業(yè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用［3－5］。在自然界中，鈷金屬通常與銅伴生，銅鈷礦是鈷金屬的主要來源［6－7］。位于剛果（金）東南部的加丹加高原銅鈷資源豐富，是世界上銅鈷金屬的重要生產(chǎn)基地［8］。隨著剛果（金）地區(qū)銅鈷礦開采不斷加深，礦石氧化率呈下降趨勢［9］，僅靠單一的浸出工藝難以將銅鈷金屬充分回收利用，選冶聯(lián)合工藝勢必成為下一階段的發(fā)展趨勢［10－12］。本文以剛果（金）某低氧化率銅鈷礦為研究對象，探明選冶聯(lián)合處理該礦石的工藝技術(shù)參數(shù)，為礦山資源綜合開發(fā)利用提供技術(shù)支持。

1 試驗原料及方法

1．1 試驗原料

試驗所用原料為剛果（金）某銅鈷礦礦體巖芯樣，礦石主要化學(xué)成分如表1所示。從表1可見，該礦物中銅含量2．41%，鈷含量0．18%，SiO2含量61．39%。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分數(shù)）／%

礦石中銅和鈷化學(xué)物相分析結(jié)果分別如表2和表3所示。由表2可知，礦樣中銅主要為氧化銅，其次為次生硫化銅、微量原生硫化銅。表3顯示，礦樣中的鈷絕大部分存在于碳酸鹽中，少量為硫化鈷和硅酸鹽。

表2 礦石銅物相分析結(jié)果

表3 礦石鈷物相分析結(jié)果

1．2 試驗原理與方法

由礦石中銅、鈷化學(xué)物相組成及礦物組成可知，銅、鈷在氧化礦物和硫化礦物中均有分布，但主要集中在氧化礦物中。氧化礦物中的銅鈷金屬可通過酸浸法回收。

該銅鈷礦中氧化銅主要以孔雀石（Cu2CO3（OH）2）和藍磷銅礦（Cu3（PO4）（OH）3）等形式存在。在酸性浸出過程中，主要發(fā)生如下反應(yīng)［13］：

該銅鈷礦中鈷礦物主要是菱鈷礦（CoCO3），其次為硫銅鈷礦（CuCo2S4）。在酸性浸出過程中菱鈷礦主要發(fā)生如下反應(yīng)：

通過原礦直接浸出探索試驗得知，在最佳條件下銅浸出率80．50%、鈷浸出率68．57%，酸耗202 kg／t礦。直接原礦浸出會導(dǎo)致硫化礦物中的銅鈷無法得到回收，金屬回收率偏低，因此初步選定硫化礦浮選-浮選尾礦浸出的選冶聯(lián)合工藝流程，原則流程如圖1所示。

圖1 選冶聯(lián)合原則流程

2 試驗結(jié)果與分析

2．1 硫化礦浮選試驗

2．1．1 硫化礦粗選條件試驗

硫化礦粗選條件試驗按圖2所示流程開展，重點考察磨礦細度、捕收劑種類及用量、起泡劑用量、NaHS用量、浮選時間等因素對硫化粗精礦品位、回收率的影響。

圖2 硫化礦粗選試驗流程

通過條件試驗，確定磨礦細度－0．074 mm粒級占70%，采用戊基黃藥與Z-200組合作為硫化礦粗選捕收劑，戊基黃藥用量100 g／t、Z-200用量35 g／t、NaHS用量200 g／t，硫化礦粗選時間不低于10 min。

2．1．2 硫化礦精選條件試驗

為研究抑制劑種類及用量、精選作業(yè)次數(shù)對精礦品位的影響，開展了硫化礦精選條件試驗，確定采用CMC作為硫化礦精選抑制劑，用量為50＋30 g／t（精選1＋精選2），精選以3次作業(yè)為宜。精選試驗流程見圖3。

圖3 硫化礦精選試驗流程

2．1．3 硫化礦閉路試驗

在硫化礦粗選及精選條件試驗基礎(chǔ)上，分別進行開路及閉路試驗，其中硫化礦閉路試驗流程及結(jié)果分別如圖4和表4所示。

圖4 硫化礦閉路試驗流程

由表4可知，通過硫化礦閉路浮選，得到產(chǎn)率1．20%的硫化礦精礦，精礦含銅50．81%，含鈷1．62%；銅回收率24．79%，鈷回收率11．10%。同時可以看出，硫化礦閉路浮選銅鈷回收率均接近硫化礦中銅鈷分配率，說明硫化礦中的銅鈷回收較為徹底。

表4 硫化礦閉路流程試驗結(jié)果

2．2 硫化礦浮選尾礦浸出試驗

以硫化礦浮選尾礦為原料進行浸出，考察了浸出液固比、硫酸用量、浸出溫度、浸出時間等因素對銅鈷浸出率的影響，結(jié)果表明硫化礦浮選尾礦最優(yōu)浸出條件為：浸出液固比2∶1，硫酸用量202 kg／t原礦，常溫浸出3 h。在該條件下，銅浸出率93．98%，鈷浸出率72．44%；鈷浸出率偏低可能是因為硅酸鹽中鈷及部分硫化物中鈷難以浸出。

2．3 原礦直接浸出與硫化礦浮選-浮選尾礦浸出指標(biāo)對比

原礦直接浸出與硫化礦浮選-浮選尾礦浸出綜合指標(biāo)對比如表5所示。通過硫化礦浮選、浮選尾礦攪拌浸出的選冶綜合流程，銅回收率達到95．47%，鈷回收率75．50%。采用選冶聯(lián)合工藝，銅鈷回收率得到了大幅提升，且酸耗略有降低。

表5 不同工藝方案指標(biāo)對比

3 結(jié) 論

1）試驗原料為剛果（金）某銅鈷礦，分析結(jié)果表明該礦氧化率偏低，銅品位2．41%，鈷品位0．18%，硫化物中銅分布率27．39%，硫化物中鈷分布率16．45%。

2）可采用硫化礦浮選-浮選尾礦浸出工藝流程進行處理。硫化礦閉路浮選得到精礦銅品位50．81%、鈷品位1．62%，浮選銅回收率24．79%、鈷回收率11．10%；浮選尾礦在液固比2∶1、硫酸用量202 kg／t礦條件下常溫攪拌浸出3 h，尾礦銅浸出率93．98%，鈷浸出率72．44%；選冶綜合銅回收率95．47%，鈷回收率75．50%，酸耗199．58 kg／t礦。與原礦直接浸出相比，硫化礦浮選-浮選尾礦浸出流程銅回收率提高了14．95個百分點，鈷浸出率提高了6．93個百分點。研究成果可為礦山的開發(fā)和設(shè)計提供參考。