剛果（金）某銅鈷氧化礦石浮選工業(yè)試驗研究

王金良 莊國鋒 巴紅飛

（北方礦業(yè)有限責(zé)任公司）

剛果（金）礦產(chǎn)資源種類繁多，且極為豐富，東南部加丹加地區(qū)以銅鈷資源豐富著稱［1］，銅儲量約為7 500萬t，鈷儲量約為400萬t［2］。目前，我國在該區(qū)域主要開發(fā)氧化礦，只有極少數(shù)礦山在開采硫化礦，選冶工藝主要是洗礦、重介質(zhì)選礦、浮選、火法熔煉和濕法冶金等［3-4］。

目前，氧化銅鈷礦的主流選礦工藝還是浮選［5］，浮選工藝又分為直接浮選和硫化浮選，直接浮選就是在礦物未經(jīng)預(yù)先硫化的情況下，用脂肪酸類捕收劑直接進行浮選回收，該法適合碳酸鹽礦物和鐵氧化物較低的礦石；硫化浮選是用硫化鈉、硫氫化鈉等硫化劑對氧化礦物預(yù)先進行硫化處理，然后用黃藥類捕收劑進行浮選，該法適合處理含白云石類礦物的礦石［6-8］。

該礦區(qū)銅鈷礦石呈現(xiàn)由上至下氧化率逐漸下降，硫化礦占比逐漸增大的局面，為了合理開發(fā)利用該礦石資源，開展了大量的試驗研究工作。本研究以礦體表層氧化礦為對象，開展浮選回收工藝研究。

1 礦石性質(zhì)

1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)造

礦石的結(jié)構(gòu)主要有隱晶-微晶粒狀結(jié)構(gòu)、隱晶-纖狀結(jié)構(gòu)、膠狀結(jié)構(gòu)等。礦石的構(gòu)造主要有浸染狀、脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造，偶見泥狀、粉末狀、角礫狀、鮞狀、葡萄狀、鐘乳狀、柱狀、針狀、石狀、同心圓狀、薄膜狀、蜂窩狀構(gòu)造。

1.2 礦物組成

礦石中銅礦物主要為孔雀石，其次為輝銅礦和黃銅礦，自然銅、赤銅礦、黑銅礦等少量至微量；鈷礦物有鈷白云石、硫銅鈷礦、水鈷礦及菱鈷礦等。其他金屬礦物有黃鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、鈦鐵礦及金紅石等。脈石礦物有石英、白云石、白云母、綠泥石、滑石、方解石、高嶺石、長石、重晶石、磷灰石、碳質(zhì)物等。

1.3 礦物的嵌布粒度

礦石中金屬礦物嵌布粒度粗細極不均勻，其中氧化礦物集合體粒度較粗，硫化礦物的粒度很細，且與孔雀石等氧化物共生關(guān)系密切。

孔雀石是礦石中的主要氧化銅礦物，嵌布粒度粗細極不均勻，一般集中在0.020～0.20 mm，最細至0.001 mm，最粗為1.7 mm，多以放射狀、脈狀、不規(guī)則粒狀、皮殼狀、浸染狀等形式產(chǎn)出；常見孔雀石包裹細粒、微細粒的輝銅礦等，呈不規(guī)則粒狀產(chǎn)出。

1.4 礦物的化學(xué)成分

礦石中主要有用組分為銅、鈷，另外尚含少量Au、Ag、U、Ge、Ni、S等有用組分，除硫化礦石中S達到綜合利用工業(yè)指標外，其他成分均達不到工業(yè)利用要求。

銅主要賦存于孔雀石和黃銅礦中，鈷主要賦存于鈷白云石、水鈷礦、硫銅鈷礦中，硫主要賦存于黃鐵礦中。

2 實驗室驗證試驗

前期對該礦體礦石進行了大量的試驗研究工作，為進一步確認礦石的選礦性能，對擬用作現(xiàn)場工業(yè)試驗的礦樣開展了實驗室驗證試驗，以確保工業(yè)試驗順利進行。

2.1 試驗樣品

對工業(yè)試驗樣進行選礦工藝驗證試驗，其銅鈷成分分析結(jié)果見表1。

注：CuAs代表酸溶銅，CoAs代表酸溶鈷，下同。

由表1可知，試驗樣分別含銅1.70%、1.37%，含鈷0.37%、0.22%，銅的氧化率在83%～97%，鈷的氧化率在89%～94%，銅、鈷氧化率波動較大。

2.2 驗證試驗結(jié)果與分析

受現(xiàn)場條件和前期對礦石性能的了解影響，驗證試驗采用了全開路浮選流程，見圖1，試驗結(jié)果見表2。

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從表2可看出：全開路浮選流程指標較佳，2個樣品的粗精礦酸溶銅品位在5%～6%，酸溶鈷品位在0.8%左右，酸溶銅回收率在83%～87%，酸溶鈷回收率在77%～82%。

由于本試驗是驗證開路浮選工藝對工業(yè)試驗礦石的適應(yīng)性，且關(guān)注點更多在酸溶銅礦物的回收方面，因此，沒有考察硫化銅鈷礦物的浮選回收情況。

3 工業(yè)試驗

3.1 試驗?zāi)繕?/h3>

通過工業(yè)試驗，對該氧化礦石的可選性作出評價，為后續(xù)開發(fā)利用提供依據(jù)。

工業(yè)試驗?zāi)繕耍焊∵x粗精礦銅品位超過5%，并對品位較低的鈷進行綜合回收，銅、鈷回收率分別不低于80%和40%。

3.2 浮選工藝流程

基于試驗礦樣酸溶銅、鈷占比在80%～90%，考慮到該氧化礦石擬采用選冶聯(lián)合工藝開發(fā)，即對浮選泡沫產(chǎn)品（粗精礦）進行浸出，結(jié)合現(xiàn)場操作管理水平和以往研究結(jié)果，工業(yè)試驗仍采用全開路浮選流程，見圖2。

3.3 加球制度

根據(jù)氧化礦石生產(chǎn)經(jīng)驗，半自磨機加球制度：φ120 mm鋼球0.44 kg/t原礦，球磨機加球制度：φ60 mm鋼球0.36 kg/t原礦；加球時間為每日上午8:00—9:00。

3.4 浮選藥劑制度

根據(jù)前期試驗情況，采用NaHS為硫化劑，丁基黃藥、戊基黃藥和Z-200為混合捕收劑，2#油為起泡劑。工業(yè)試驗期間藥劑用量參考表3并結(jié)合現(xiàn)場情況進行微調(diào)。

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3.5 浮選工業(yè)試驗指標

為保證該氧化礦石工業(yè)試驗成功，將工業(yè)試驗分為探索階段、連續(xù)運行階段、調(diào)整階段和優(yōu)化提升階段，對上一階段暴露的問題進行整改后進入下一試驗階段，經(jīng)過不斷改進和提升，全過程試驗的基本情況見表4，全過程試驗結(jié)果見表5，藥劑單耗見表6。

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從表5可看出：第4階段銅鈷回收率較高，分別為83.40%和66.65%。

3.6 浮選藥劑消耗

工業(yè)試驗期間藥劑累計消耗統(tǒng)計結(jié)果見表7。其中丁基黃藥與戊基黃藥配比為1∶1。

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從表6可看出：探索階段和連續(xù)運行階段選礦藥劑消耗較多，調(diào)整階段和優(yōu)化提升階段消耗相對穩(wěn)定。工業(yè)試驗期間藥劑用量偏大與手工控制閥門添加有關(guān)。

3.7 浮選精礦浸出試驗

為了了解浮選精礦的浸出性能，對工業(yè)試驗浮選精礦進行了浸出試驗，結(jié)果見表7。

注：折合原礦酸耗為29.91 kg/t。

從表7可看出：浮選精礦銅、鈷浸出率分別為85.45%、86.38%。

浮選精礦中有部分銅、鈷礦物難以浸出，對應(yīng)的浸出渣含銅、鈷分別為2.45%、0.27%，進一步研究表明，這部分銅、鈷礦物以硫化礦物為主，少部分為自然銅。后續(xù)應(yīng)重視這部分礦物的回收及提取工作，實現(xiàn)資源的最大化利用。

4 結(jié) 論

（1）工業(yè)試驗期間礦石含銅1.31%、含鈷0.201%，浮選精礦含銅12.16%、含鈷1.37%，銅回收率80.48%、鈷回收率61.07%；浮選精礦銅、鈷浸出率分別達85.45%、86.38%。

（2）選冶聯(lián)合工藝與礦石直接浸出工藝相比，酸耗顯著降低，因此，浮選—浸出工藝為礦石合理的開發(fā)利用工藝。