選銅尾礦水力分級(jí)分選提純?cè)囼?yàn)研究

摘要：選銅尾礦仍會(huì)殘留部分銅礦物，分級(jí)分選可以提高資源利用率，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)采用水力旋流器及流化床分選機(jī)，再次回收和富集選銅尾礦中的銅礦物。試驗(yàn)結(jié)果顯示，兩種設(shè)備均可以有效富集選銅尾礦中的銅礦物，水力旋流器的分級(jí)效果更優(yōu)，而流化床分選機(jī)可以獲得更低的底流產(chǎn)率、更低的溢流銅品位和更高的底流銅品位，其對(duì)銅礦物的分選效果更優(yōu)。

關(guān)鍵詞：選銅尾礦；分級(jí)分選；提純；銅礦物；水力旋流器；流化床分選機(jī)

中圖分類號(hào)：TD926.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）06-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.008

Experimental study on hydraulic Graded sorting and purification of copper tailings

LI Yongfeng， WANG Lingling， JU Lei， ZHANG Guowei， MA Pengfei， WANG Jian

（Weihai Haiwang Cyclone Co.， Ltd.， Weihai 264200， China）

Abstract： Copper tailings still retain some copper minerals， and graded sorting can improve resource utilization and reduce environmental risks. The experiment uses a hydrocyclone and a fluidized bed separator to recover and enrich copper minerals from copper tailings. The experimental results show that both devices can effectively enrich copper minerals in copper tailings， and the classification effect of hydrocyclone is better， while fluidized bed separators can achieve lower bottom abortion rate， lower overflow copper grade， and higher bottom flow copper grade， resulting in better separation effect on copper minerals.

Keywords： copper tailings; graded sorting; purification; copper minerals; hydrocyclone; fluidized bed separator

選銅尾礦是天然銅礦石經(jīng)過粉碎、磨礦、選別等作業(yè)后產(chǎn)生的粉狀或沙礫狀固體廢物。根據(jù)《中國(guó)固體廢物處理行業(yè)分析報(bào)告（2019版）》，我國(guó)選銅尾礦排放量達(dá)到2.24億t/a。選銅尾礦組成復(fù)雜，含有一定量的銅原礦和多種其他礦石，如黃銅礦、磁鐵礦和鐵橄欖石等，還含有復(fù)雜的氧化物和硅酸鹽等。由于選礦工藝不同，選銅尾礦的粒度不均，但整體而言，選銅尾礦的粒度偏細(xì)。試驗(yàn)采用水力旋流器及流化床分選機(jī)，再次回收和富集選銅尾礦中的銅礦物，從而提高資源利用率，減少環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

1 水力分級(jí)分選設(shè)備

選銅尾礦體量巨大，多被輸送至尾礦庫進(jìn)行堆存，對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的影響。選銅尾礦仍含有部分銅礦物，銅礦物的相對(duì)密度大于4，而脈石礦物的相對(duì)密度多小于3。銅礦物與脈石礦物的相對(duì)密度差異為銅礦物水力分級(jí)分選提供條件。

水力旋流器是一種高效的旋流分級(jí)分選設(shè)備[1]，礦漿以一定的壓力由旋流器進(jìn)料口給入旋流器內(nèi)部，在分級(jí)腔內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，粒度粗、相對(duì)密度大的顆粒由底流口排出，粒度細(xì)、相對(duì)密度小的顆粒由溢流口排出。在對(duì)礦漿中固體顆粒進(jìn)行粒度分級(jí)的同時(shí)，對(duì)不同相對(duì)密度的礦物進(jìn)行分選[2]。水力旋流器是尾礦處理常用的設(shè)備[3]，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

流化床分選機(jī)是一種高效的靜態(tài)水力分級(jí)分選設(shè)備，高濃度的礦漿由進(jìn)料口給入設(shè)備分級(jí)腔內(nèi)。流化床分選機(jī)底部設(shè)置上升水進(jìn)水管，高壓力的水由進(jìn)水管進(jìn)入上升水箱，上升水箱與分級(jí)腔隔板之間設(shè)置過水孔，水由孔內(nèi)穿過進(jìn)入分級(jí)腔內(nèi)向上流動(dòng)，帶動(dòng)粒度細(xì)、相對(duì)密度小的顆粒向上運(yùn)動(dòng)，由溢流口排出。粒度粗、相對(duì)密度大的顆粒向下運(yùn)動(dòng)，由底流口排出。流化床分選機(jī)對(duì)不同相對(duì)密度的固體顆粒分選效果好，結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2 選銅尾礦水力分級(jí)分選提純?cè)囼?yàn)

下面以2種選銅尾礦為例，進(jìn)行水力分級(jí)分選提純?cè)囼?yàn)。

2.1 水力分級(jí)分選提純?cè)囼?yàn)1

選銅尾礦1的含銅礦物以黃銅礦為主，礦石相對(duì)密度為4.1～4.3，脈石礦物以硅酸鹽礦物為主，礦石相對(duì)密度為2.6～2.7。分別采用水力旋流器及流化床分選機(jī)對(duì)尾礦進(jìn)行分級(jí)分選試驗(yàn)。

2.1.1 水力旋流器分級(jí)分選試驗(yàn)

選銅尾礦1采用水力旋流器進(jìn)行分級(jí)分選，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。水力旋流器入料濃度為21.22%，粒徑小于38 μm的顆粒含量為53.20%，銅品位為0.284%。數(shù)據(jù)顯示，銅礦物多富集在粒徑大于38 μm

的顆粒中。3個(gè)條件試驗(yàn)中，隨著底流濃度的降低，旋流器底流產(chǎn)率逐漸增加。隨著底流產(chǎn)率的增加，旋流器溢流及底流銅品位逐漸降低，底流中銅回收率逐漸提高。條件試驗(yàn)2中，旋流器底流銅品位為0.339%，溢流銅品位為0.082%，底流中銅回收率達(dá)到93.82%。

2.1.2 流化床分選機(jī)分級(jí)分選試驗(yàn)

試驗(yàn)過程中，流化床分選機(jī)底部設(shè)置流量逐漸增加的上升水流，水流量變化如圖3所示。流化床分選機(jī)的溢流及底流產(chǎn)品先后取樣7次，進(jìn)行濃度、粒度及銅品位分析，結(jié)果如表2所示。

圖3 流化床分選機(jī)底部上升水流量

采用流化床分選機(jī)進(jìn)行選銅尾礦分級(jí)分選試驗(yàn)，隨著底部上升水流量的增加，底流產(chǎn)率逐漸降低，底流中粒徑小于38 μm的顆粒含量逐漸降低，底流中銅品位逐漸提高，溢流中銅品位逐漸提高，底流中銅回收率逐漸降低。條件試驗(yàn)1中，流化床分選機(jī)溢流中粒徑小于38 μm的顆粒含量為90%，底流中粒徑小于38 μm的顆粒含量為12.7%。溢流中銅品位為0.066%，底流中銅品位為0.053%。溢流中銅回收率為11.65%，底流中銅回收率為88.35%。

2.1.3 分級(jí)分選試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

與流化床分選機(jī)相比，水力旋流器具有更高的底流產(chǎn)率及底流銅回收率。流化床分選機(jī)底流的銅品位高于水力旋流器。流化床分選機(jī)溢流細(xì)度低于水力旋流器，溢流的銅品位也低于水力旋流器，流化床分選機(jī)對(duì)選銅尾礦中的銅選別效果更佳。

2.2 水力分級(jí)分選試驗(yàn)2

選銅尾礦2以含銅礦物為目的礦物，礦石相對(duì)密度約為4，脈石礦物以含鐵礦物為主，礦石相對(duì)密度約為3.5。目的礦物及脈石礦物相對(duì)密度差異較小。分別采用水力旋流器及流化床分選機(jī)對(duì)其進(jìn)行分級(jí)分選試驗(yàn)。

2.2.1 水力旋流器分級(jí)分選試驗(yàn)

選銅尾礦2采用水力旋流器進(jìn)行分級(jí)分選，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。水力旋流器入料濃度為31.74%，粒徑小于45 μm的顆粒含量為65.63%，銅品位為0.213%。銅礦物多富集在粒徑大于45 μm的顆粒中，粗顆粒（粒徑大于45 μm）銅含量高于細(xì)顆粒（粒徑小于45 μm）。3個(gè)條件試驗(yàn)中，隨著底流濃度的降低，旋流器底流產(chǎn)率逐漸增加。隨著底流產(chǎn)率的增加，旋流器溢流及底流銅品位逐漸降低，底流中銅回收率逐漸提高。條件試驗(yàn)1中，旋流器底流銅品位為0.294%，溢流銅品位為0.186%，底流中銅回收率達(dá)到43.52%。

2.2.2 流化床分選機(jī)分級(jí)分選試驗(yàn)

試驗(yàn)過程中，流化床分選機(jī)底部設(shè)置流量逐漸增加的上升水流，水流量變化如圖4所示。流化床分選機(jī)的溢流及底流產(chǎn)品先后取樣7次，進(jìn)行濃度、粒度及銅品位分析，結(jié)果如表4所示。

采用流化床分選機(jī)進(jìn)行選銅尾礦分級(jí)分選試驗(yàn)，隨著底部上升水流量的增加，底流產(chǎn)率逐漸降低，底流中粒徑小于45 μm的顆粒含量逐漸降低，底流中銅品位逐漸提高，溢流中銅品位逐漸提高，底流中銅回收率逐漸降低。條件試驗(yàn)1中，流化床分選機(jī)溢流中粒徑小于45 μm的顆粒含量為84.90%，底流中粒徑小于45 μm的顆粒含量為20.17%。溢流中銅品位為0.178%，底流中銅品位為0.323%。溢流中銅回收率為49.38%，底流中銅回收率為50.62%。

2.2.3 分級(jí)分選試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

與流化床分選機(jī)相比，水力旋流器具有更高的溢流細(xì)度。流化床分選機(jī)底流的銅品位高于水力旋流器。流化床分選機(jī)溢流細(xì)度低于水力旋流器，溢流的銅品位也低于旋流器，流化床分選機(jī)對(duì)選銅尾礦中的銅具有更優(yōu)的選別效果。

3 結(jié)論

水力旋流器及流化床分選機(jī)均對(duì)選銅尾礦中的銅礦物具有分級(jí)分選的作用。水力旋流器處理選銅尾礦，分級(jí)作用更加明顯。流化床分選機(jī)處理選銅尾礦，具有更優(yōu)的銅礦分選效果。采用流化床分選機(jī)處理選銅尾礦，可以獲得更低的底流產(chǎn)率和更高的底流銅品位。推薦采用流化床分選機(jī)處理選銅尾礦，回收尾礦中殘留的銅礦物。

參考文獻(xiàn)

1 褚良銀，陳文梅.旋流器分離理論[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002：38-39.

2 龐學(xué)詩.水力旋流器技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)石化出版社，2011：51-52.

3 吳澤洲，李永峰，王麗娟，等.水力旋流器在尾礦處理中的應(yīng)用[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究，2022（2）：10-13.

作者簡(jiǎn)介：李永峰（1988—），男，山東菏澤人，工程師。研究方向：旋流分離、尾礦分選等工藝與應(yīng)用。