某公司銅熔煉渣工藝礦物學研究

姚書俊，王周和

（金冠銅業(yè)分公司，安徽 銅陵 244001）

某公司與2012年12月投產(chǎn)，年產(chǎn)電解銅40萬噸，選礦車間于2013年1月份投產(chǎn)，渣選礦工藝流程為渣緩冷+粗碎+半自磨+球磨磨礦（磨礦細度-325目85%）二粗三掃三精浮選（中礦返回球磨再磨）得到銅精礦。設計選礦指標：原礦銅品位2.3%、銅精礦品位26%、銅回收率85.86%，尾礦含銅0.35%。目前年處理熔煉渣110萬噸，原礦含銅1.78%、銅精礦含銅21%、尾礦含銅0.30%、銅回收率84%。

從三年的生產(chǎn)情況看，生產(chǎn)過程中存在著尾礦含銅不穩(wěn)定的情況，部分月份的尾礦含銅在0.25%以下，部分月份尾礦含銅高達0.45%以上，全年平均含銅0.30%。

生產(chǎn)中存在熔煉渣含銅、鐵硅比及銅氧化率等熔煉渣性質(zhì)的變化，尾礦含銅在0.25%～0.60%之間波動，波動較大，且銅精礦含砷較高。為確定影響金冠銅業(yè)分公司渣選礦尾礦含銅高的因素，對熔煉渣進行工藝礦物學研究，查清影響指標的因素。

為了便于對比，把生產(chǎn)過程中尾礦含銅低于0.30%的爐渣，稱為正常熔煉渣，尾礦含銅大于0.30%以上的爐渣稱為難選熔煉渣。

1 正常熔煉渣工藝礦物學研究

1.1 樣品主要的化學成分分析

見表1。

表1 熔煉渣的化學成分分析結(jié)果

1.2 樣品中銅化學物相分析

見表2。

表2 熔煉渣中銅的化學物相分析結(jié)果

1.3 銅物相集合體、冰銅粒度測量結(jié)果

見表3。

表3 銅物相集合體、冰銅粒度測量結(jié)果

1.4 不同磨礦細度下銅的解離特征

分別對不同磨礦細度下銅物相集合體的解離度進行測定，統(tǒng)計結(jié)果分別見表。

結(jié)果表明，當磨礦細度為-0.074mm占80%時，銅物相集合體解離度為80.44%；當磨礦細度為-0.074mm占85%時，銅物相集合體解離度達81.88%，隨著磨礦細度的增加，銅物相集合體解離度提升幅度較小。同時，從銅物相集合體與其它礦物連生體的分布率來看，銅物相集合體與磁鐵礦、鐵橄欖石、非晶質(zhì)鐵鋁硅酸鹽和鈣鐵硅酸鹽的連生關(guān)系均較密切。

表4 銅物相集合體的單體解離度測定結(jié)果

1.5 樣品中影響銅回收的礦物學因素

（1）該熔煉渣中銅元素主要賦存于冰銅中，其次有27.01%的銅存在于砷銅合金中，且砷銅合金與冰銅嵌布關(guān)系較密切，在磨礦過程中不易與冰銅解離。同時，冰銅與砷銅合金浮游性能相近，因此，在銅的浮選過程中，砷銅合金會隨冰銅進入銅精礦中，帶入雜質(zhì)元素As，影響銅精礦的品質(zhì)。

（2）銅物相集合體中0.010mm以下微粒部分占13.16%，這部分銅物相集合體在磨礦過程中解離難度較高，即使解離為單體，其浮選效果相對較差，會對銅的回收率造成一定影響。

1.6 小結(jié)

（1）該熔煉渣中Cu、As元素的含量分別為1.69%和0.11%；該熔煉渣中的Cu元素主要賦存于冰銅中，其次分布在砷銅合金中；As元素主要賦存在銅砷合金中，少量分布于非晶質(zhì)中，而在鐵橄欖石和磁鐵礦中均未見有Cu、As元素分布。

（2）該熔煉渣中的物質(zhì)主要為鐵橄欖石和磁鐵礦，其次為非晶質(zhì)鐵鋁硅酸鹽和鈣鐵硅酸鹽，少量硫化物和金屬合金。硫化物和金屬合金中，銅物相主要為冰銅，其次為砷銅合金，偶見銅鉍合金等；砷物相主要為砷銅合金，另有少量砷化鐵。砷銅合金中，按照砷含量的不同可以分為兩類，含砷較高的為高砷銅合金，另一類為低砷銅合金。

（3）該熔煉渣中銅元素主要賦存于冰銅中，其次有27.01%的銅存在于砷銅合金中，是銅回收的主要對象；冰銅與砷銅合金浮游性能相近，而且二者嵌布關(guān)系較密切，因此在銅的浮選過程中，雜質(zhì)元素As會隨砷銅合金進入銅精礦中，影響銅精礦的品質(zhì)。

（4）熔煉渣中銅物相集合體的粒度銅物相集合體粒度分布不均勻，當細度為-0.045mm占85%時，單體解離度為81.88%，粗粒已經(jīng)基本解離，再增加磨礦細度，銅物相的解離度提高幅度很小，可見微細粒部分銅物相由于其粒度細單體解離難度大。

（5）結(jié)合原礦工藝礦物學研究和產(chǎn)品檢查結(jié)果可以看出，樣品中一部分銅物相單體粒度大于0.074mm，以連生體形式存在的銅物相粒度集中分布在0.010-0.043mm之間，因此需要加強對較粗銅單體的回收，同時可通過細磨增加解離度，以提高銅的回收率。此外，另有一部分銅物相以微細粒形式嵌布在鐵橄欖石、磁鐵礦和非晶質(zhì)鐵鋁、鈣鐵硅酸鹽中，容易損失在尾礦中。

2 難選熔煉渣工藝礦物學研究

2.1 樣品主要的化學成分分析

見表5。

表5 樣品主要的化學成分分析 ＊單位g/t

2.2 樣品中銅的化學物相分析

見表6。

表6 熔煉渣中銅的化學物相分析結(jié)果

2.3 銅物相集合體粒度測量結(jié)果

見表7。

表7 銅物相集合體粒度測量結(jié)果

2.4 不同磨礦細度下銅物相集合體的解離特征

表8 銅物相集合體的單體解離度測定結(jié)果

結(jié)果表明，當磨礦細度為-0.044mm占87.2%時，銅物相集合體解離度為79.41%；當磨礦細度為-0.044mm占93.0%和99.2%時，銅物相集合體解離度分別為84.41%和86.76%，此時磨礦細度再提升解離度提升難度較大。同時，從銅物相集合體與其它礦物連生體的分布率來看，銅物相集合體與鐵橄欖石、非晶質(zhì)鐵鋁硅酸鹽和鈣鐵硅酸鹽的連生關(guān)系均較密切。

2.5 樣品中影響銅回收的礦物學因素

（1）該熔煉渣中銅有71.77%賦存于冰銅中，占其次有14.22%和12.31%的銅分別存在于砷銅合金和非晶質(zhì)鈣鐵硅酸鹽中。由于砷銅合金與冰銅嵌布關(guān)系較密切，在磨礦過程中不易與冰銅解離，而且冰銅與砷銅合金浮游性能相近，因此，在銅的浮選過程中，砷銅合金會隨冰銅進入銅精礦中，帶入雜質(zhì)元素As，影響銅精礦的品質(zhì)。同時，非晶質(zhì)鈣鐵硅酸鹽的銅會損失在尾礦中，影響銅的回收率。

（2）綜合銅物相粒度、解離度測量結(jié)果可知，銅物相集合體中0.020mm以下比例較大，占40.77%，其中0.010mm以下微粒部分占20.67%。因此，這部分銅物相集合體在磨礦過程中解離難度較高，當磨礦細度達0.044mm占99.2%時，解離度僅為86.76%，仍有部分未能解離；同時，即使這部分解離為單體，不但造成較高的能耗，而且單體粒度大部分在0.010以下，浮選效果相對較差，也會對銅的回收率造成一定影響。

2.6 小結(jié)

（1）該熔煉爐渣中Cu、As元素的含量分別為1.49%和0.24%；該熔煉爐渣中的Cu元素主要賦存于冰銅中，其次分布在砷銅合金和非晶質(zhì)鈣鐵硅酸鹽中；As元素主要分布在砷銅合金、非晶質(zhì)鈣鐵硅酸鹽和鈣鋁硅酸鹽中，而在鐵橄欖石和磁鐵礦中均未見有Cu、As元素分布。

（2）該熔煉爐渣中的物質(zhì)主要為鐵橄欖石，其次為磁鐵礦、非晶質(zhì)鈣鐵硅酸鹽和鐵鋁硅酸鹽，少量硫化物和金屬合金。硫化物和金屬合金中，銅物相主要為冰銅，其次為砷銅合金，偶見金屬銅、銅鉍合金等；砷物相主要為砷銅合金，少量砷化鐵、砷鉛合金，偶見砷化鎳等。砷銅合金中按照砷含量的高低，可以高砷銅合金和低砷銅合金兩類。此外樣品中還含有少量硫化鉛、硫化鋅，微量硫化鐵、自然鉍、金屬鐵、鉻鐵礦、赤鐵礦等。

（3）該熔煉爐渣中銅有71.77%賦存于冰銅中，占其次有14.22%和12.31%的銅分別存在于砷銅合金和非晶質(zhì)鈣鐵硅酸鹽中。由于砷銅合金與冰銅嵌布關(guān)系較密切，在磨礦過程中不易與冰銅解離，而且冰銅與砷銅合金浮游性能相近，因此，在銅的浮選過程中，砷銅合金會隨冰銅進入銅精礦中，帶入雜質(zhì)元素As，影響銅精礦的品質(zhì)。同時，非晶質(zhì)鈣鐵硅酸鹽的銅會損失在尾礦中，影響銅的回收率。

（4）熔煉爐渣中銅物相集合體的粒度分布不均，且0.020mm以下占有率較大，共占40.77%，其中0.010mm以下部分占20.67%。同時，當磨礦細度為0.044mm以下占93.0%和99.2%時，銅物相集合體解離度分別為84.41%和86.76%，此時粗粒已經(jīng)基本解離，但即使增加磨礦細度，微細粒部分銅物相解離難度較大。然而，即使微細粒銅物相解離為單體，但會造成較高的能耗，且單體粒度大部分在0.010mm以下，浮選效果相對較差，也會對銅的回收率造成一定影響。

（5）樣品中的磁鐵礦嵌布粒度較細，并含有少量Al、Si等雜質(zhì)元素，然而即便如此，磁鐵礦中的Fe含量仍然達65.31%～66.28%，而且磁鐵礦的相對物質(zhì)含量為19.71%，因此若通過控制爐渣冷卻溫度等手段，使磁鐵礦的粒度增加，有可能使樣品中的磁鐵礦成為可利用資源，提高樣品的綜合利用程度。此外，改變冷卻制度使磁鐵礦粒度增加的同時也可促使銅物相粒度的增加，同樣也會有利于銅物相的回收。

（6）樣品中鋅含量達1.31%，但由于大部分分散在鐵橄欖石、磁鐵礦、非晶質(zhì)鐵鋁硅酸鹽和鈣鐵硅酸鹽中，僅少量分布于硫化鋅中，因此通過浮選方法富集回收鋅元素的難度較大。

3 影響熔煉渣選銅指標的原因分析

結(jié)合上述正常熔煉渣、難選熔煉渣的工藝礦物學研究結(jié)果，以及堆場難選熔煉渣部分工藝礦物學研究結(jié)果，對三種熔煉渣的性質(zhì)進行綜合分析，從主要元素化學分析結(jié)果、銅元素化學物相分析結(jié)果、銅物相集合體粒度分布特征以及不同磨礦細度條件下銅物相解離度四個方面進行綜合對比，對比結(jié)果見表9～12。

表9 主要元素分析結(jié)果對比

表10 銅元素化學物相分析結(jié)果對比

表11 銅物相集合體粒度分布特征對比

表12 不同磨礦細度時銅物相集合體解離度對比

正常熔煉渣、難選熔煉渣中銅物相集合體粒度分布特征對比結(jié)果顯示：正常熔煉渣中銅物相集合體在0.074mm以上粒級占34.59%，難選熔煉渣為28.93%，0.020mm以上粒級三者的比例分別為62.96%、59.24%、69.32%，0.010mm以下粒級三者的比例分別為13.16%、20.67%、13.31%；由此可見，正常熔煉渣與難選熔煉渣相比，后者銅物相集合體的粒度偏細，因此在選別過程中需要更高的磨礦細度，這可能是導致其被稱為“難選熔煉渣”的主要原因。

正常熔煉渣與難選熔煉渣不同磨礦細度時銅物相集合體的解離對比結(jié)果顯示：正常熔煉渣磨礦細度（-0.045mm）75%時解離度為77.08%，難選熔煉渣磨礦細度（-0.045mm）74%時解離度為65.36%；正常熔煉渣磨礦細度（-0.045mm）85%時，解離度達81.88%，難選熔煉渣磨礦細度（-0.045mm）87.2%時，解離度達79.41%；正常熔煉渣磨礦細度（-0.045mm）為95%時，解離度達85.64%，難選熔煉渣磨礦細度為99.2%時，解離度達86.76%；由此可見，與正常熔煉渣相比，難選熔煉渣需要更高的磨礦細度，才能使兩者銅物相集合體的解離度相近。