某銅浸渣中微細(xì)粒硫化銅礦的選礦試驗(yàn)研究

曾 培

（華剛礦業(yè)股份有限公司，北京 100039）

剛果（金）的銅鈷礦歷經(jīng)數(shù)百年的開采、選礦、冶金，形成了數(shù)以億噸級含銅浸出渣，其中銅品位在3%左右。銅浸渣作為廢渣，對其中有用金屬的回收屬于二次資源綜合利用，由于礦漿溶液為強(qiáng)酸性，重金屬離子含量高，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染［1～3］，因此，對酸浸渣的高效清潔綜合利用具有十分重要的生態(tài)環(huán)境意義和社會經(jīng)濟(jì)價值［4～7］。試驗(yàn)擬從銅鈷礦原礦性質(zhì)、原礦選冶技術(shù)的基礎(chǔ)上，研究銅浸出渣綜合開發(fā)利用的新思路。

1 銅鈷礦石性質(zhì)及原則工藝

1.1 銅鈷礦石性質(zhì)特點(diǎn)

銅鈷礦礦石特點(diǎn)：一是含銅目的礦物種類繁多、銅元素較為分散。氧化銅礦物主要有孔雀石、黑銅礦、赤銅礦、假孔雀石、硅孔雀石、藍(lán)磷銅礦、磷銅礦等；硫化銅礦物主要有輝銅礦、藍(lán)輝銅礦、硫銅鈷礦、黃銅礦等。部分銅則以機(jī)械混入或吸附式賦存于多種脈石礦物中，可浮性差異較大，不利于選礦回收，如圖1所示；二是各種銅礦物間或與脈石間的嵌連關(guān)系復(fù)雜、多樣，貧連生、富連生、半包裹、全包裹、單一包裹、混合包裹等現(xiàn)象均可見，特別是微細(xì)級硫化銅礦物常嵌布在孔雀石、脈石礦物等礦物中，充分解離難度大，這部分銅難以有效回收，如圖2所示。

圖1 不規(guī)則狀孔雀石（Mal）嵌布在石英（Q）、白云石（Dol）脈石礦物中

圖2 他形粒狀集合體孔雀石（Mal）內(nèi)部包細(xì)粒輝銅礦（Cc），并嵌布在白云石（Dol）內(nèi)

1.2 銅鈷礦開發(fā)利用原則工藝

銅鈷礦目前開發(fā)利用主要還是采用選冶聯(lián)合工藝，工藝流程如圖3所示，即原礦磨礦后通過先選硫化礦再選氧化礦的浮選工藝、浮選尾礦高梯度強(qiáng)磁選工藝，獲得高品位硫化礦精礦、氧化礦精礦、磁選精礦，硫化礦精礦經(jīng)硫酸化焙燒工藝，浮選氧化礦、磁選精礦直接酸浸工藝。在銅鈷礦銅品位3.0%、鈷品位0.3%條件下，采用上述原則工藝選礦銅回收率90%以上、鈷回收率60%以上；而浮選氧化礦精礦采用濕法還原酸浸工藝，銅的浸出率僅75%左右。氧化礦浸出渣中銅主是極細(xì)粒級硫化銅礦物，占原礦硫化銅礦的8%左右，但品位較高，在3%～5%之間，試驗(yàn)主要針對浮選氧化礦精礦酸浸渣的回收研究。

圖3 銅鈷礦原礦選冶原則工藝流程

2 銅酸浸渣礦石性質(zhì)

2.1 化學(xué)多元素分析

銅鈷礦銅浸渣化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 銅浸渣的化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

由表1可知，銅浸渣中可供選礦回收的主要有價元素是Cu，品位為3.20%，Co品位較低，僅為0.01%。SiO2和Al2O3的含量為66.07%，主要是硅（鋁）酸鹽和石英；MgO和CaO的含量為10.75%。

2.2 銅物相及主要礦物種類分析

銅浸渣中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

表2 銅浸渣中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果%

從表2及鏡下檢測可知，礦石成分較為復(fù)雜，有用礦物主要為銅藍(lán)、輝銅礦等次生硫化銅；脈石礦物主要為石英、綠泥石、白云石、云母等。銅藍(lán)的粒度較細(xì)，主要在2～20μm之間，

2.3 銅礦物的解離度分析

為進(jìn)一步了解礦樣中銅藍(lán)、輝銅礦、斑銅礦及水膽礬等銅礦物的粒度特征，對酸浸渣進(jìn)行了粒級篩分，各粒級中銅礦物的解離度測定結(jié)果見表3。

表3 酸浸渣分級產(chǎn)品中Cu的分布率及銅礦物的解離度

表3結(jié)果表明，酸浸渣的粒度細(xì)小，-0.023 mm的產(chǎn)率占91.34%，銅礦物的解離度為94.99%。

2.4 銅浸渣的礦石性質(zhì)

浮選氧化礦銅浸渣鏡下檢測結(jié)果表明，未被浸出來的銅主要是硫化銅礦物，占銅礦物總量90%左右，主要為輝銅礦、藍(lán)輝銅礦、硫銅鈷礦；粒徑細(xì)小，介于1～15μm之間，硫化銅的解離度75%以上，未解離的部分基本上與脈石關(guān)系緊密。

該銅浸渣中銅含量較高的主要原因：一是礦石性質(zhì)原因，相比氧化銅礦物而言，剛果（金）原礦中的硫化銅（鈷）礦物嵌布粒度極細(xì)，部分被氧化銅礦、硅質(zhì)脈石等包裹、連生，一旦進(jìn)入氧化礦精礦直接濕法酸浸而無法浸出，從而進(jìn)入浸出渣；二是選冶工藝原因，為了產(chǎn)出與現(xiàn)代冶金工藝相適應(yīng)的精礦產(chǎn)品，浮選硫化礦時需多次精選才能獲得高品位的硫化礦精礦，而多次精選導(dǎo)致硫化礦浮選作業(yè)回收不徹底而進(jìn)入氧化礦精礦產(chǎn)品中，這也是導(dǎo)致硫化銅（鈷）損失于浸出渣的一個重要原因。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

根據(jù)銅浸渣的礦石性質(zhì)特點(diǎn)及原則回收工藝，該銅浸渣在不磨礦條件下，主要進(jìn)行了捕收劑種類篩選試驗(yàn)，并在條件優(yōu)化的基礎(chǔ)上進(jìn)行了捕收劑閉路對比試驗(yàn)。

3.1 捕收劑種類篩選開路試驗(yàn)

捕收劑種類篩選開路試驗(yàn)流程如圖4所示，使用乙硫氨酯和ZH-1147作為捕收劑，不加2＃油起泡劑。捕收劑種類篩選試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示，結(jié)果表明，乙硫氨酯、ZH-1147（自主開發(fā)藥劑）和戊黃藥的選礦指標(biāo)相近，乙硫氮浮選指標(biāo)最差。不添加調(diào)整劑的情況下，浸出渣浮選環(huán)境呈酸性（pH4～5），黃藥在酸性環(huán)境中容易水解生成部分黃原酸，黃原酸在酸性介質(zhì)中容易分解，生成醇和二硫化碳。因此暫定乙硫氨酯、ZH-1147作為浸出渣中硫化銅捕收劑。

圖4 捕收劑種類篩選開路試驗(yàn)流程

圖5 捕收劑種類篩選試驗(yàn)結(jié)果

3.2 捕收劑種類篩選閉路試驗(yàn)

在捕收劑種類篩選開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上分別進(jìn)行了捕收劑乙硫氨酯和ZH-1147的閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程如圖6所示，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖6 兩種捕收劑閉路對比試驗(yàn)流程

表4 兩種捕收劑閉路對比試驗(yàn)結(jié)果 %

由表4可知：不同捕收劑種類的閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，乙硫氨酯、ZH-1147作為捕收劑，獲得的選礦指標(biāo)相近。兩種捕收劑的試驗(yàn)過程均較為穩(wěn)定，使用ZH-1147作為捕收劑，泡沫較為清脆，乙硫氨酯作為捕收劑，泡沫略發(fā)黏。因此選定ZH-1147作為該銅浸出渣綜合回收銅的捕收劑。

4 結(jié) 論

1.剛果（金）某銅鈷礦銅浸渣含銅3.20%，主要為次生硫化銅礦物。該浸渣在不磨礦條件下，采用某公司自主開發(fā)的捕收劑ZH-1147進(jìn)行“一次粗選、兩次掃選、三次精選”的浮選工藝，最終獲得產(chǎn)率為5.80%、銅品位40.07%、銅回收率72.62%的銅精礦產(chǎn)品。

2.銅浸渣浮選工藝流程短、成本低、易于工業(yè)化實(shí)施。浸渣浮選工藝的成功實(shí)施，將為剛果（金）銅鈷礦浸渣再選回收銅工藝提供新的思路，為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有很強(qiáng)的示范作用和推廣價值。