某金銀銅礦綜合利用新工藝研究

鄧善芝，曾小波，熊文良

(1.中國地質科學院礦產綜合利用研究所，四川 成都 610041；2.中國地質調查局金屬礦產資源綜合利用技術研究中心，四川 成都 610041)

隨著國民經濟的發展，我國對銅的需求越來越大。由于我國銅礦資源多為復雜難選的貧礦，尤其是近年來高品位硫化銅礦資源日益減少，因此加強貧、細、雜銅礦石的選別技術研究，提高其綜合利用率，對于保證我國銅工業的持續發展具有重要意義[1-3]。

本文試驗礦石來自四川某銅礦山，該礦山原有生產工藝簡單粗放，選礦產品單一，銅精礦回收率低，原礦中富含的金銀貴金屬及伴生石英礦物沒有得到合理開發利用，造成礦產資源的極大浪費，同時，大量尾礦廢棄物占用農田、山林，破壞生態環境。對試驗礦石開展選礦試驗研究，以形成金銀銅礦選礦綜合利用的新工藝，不僅提高了選廠經濟效益、有利于礦產資源的可持續發展，更為我國其他地區銅礦及伴生礦物的綜合開發利用奠定了技術基礎。

1 礦石性質

1.1 礦石化學成分

原礦主要化學成分分析結果見表1，銅礦物的化學物相分析結果見表2。

從表1、表2的分析結果可知，礦石中可供利用的有價元素除銅外，可綜合回收的元素還有金、銀及非金屬元素SiO2，其他有益伴生組分和有害組分含量均較低。銅主要以次生硫化銅形式存在，含量占到70%以上，難以利用的結合氧化銅含量較低[4]，僅為2.72%。

1.2 礦石的物質組成與主要礦物嵌布特征

礦石的礦物含量分析結果見表3。

表1 試驗礦石的化學分析結果/%

注：*單位為g/t。

表2 礦石中銅的化學物相分析結果/%

表3 礦石中礦物含量表/%

由表3可知，礦石中金屬礦物含量較少，僅占礦物總量的4%，其中銅礦物種類較多，主要銅礦物為輝銅礦，其次有藍銅礦、藍輝銅礦、斑銅礦、黝銅礦、銅藍等，由于金銀貴金屬礦物含量低，且多微細粒嵌布或散染狀分布于銅礦物中，光片顯微鏡下難以單獨計量鑒定，在表中未單獨列出金銀礦物含量；脈石礦物主要有石英、白云石、云母類礦物等。

2 選礦工藝試驗研究

礦石中主要目的礦物銅、金銀的回收，均與輝銅礦的回收密切相關，故考慮將銅、金銀礦物共同回收，得到銅金銀礦物的混合精礦，再進一步分選。

2.1 銅、金銀礦物混合浮選試驗

重選是回收礦石中自然金的常用方法之一[5]，且具有生產成本低、操作簡單易學等優點。因此，選擇適宜細粒級物料選別的細砂搖床進行重選探索試驗，但試驗結果并不理想，通過鏡下鑒定發現，礦石中的金以細粒金和顯微金為主，這部分細粒級的自然金很難通過重選回收。本文中優選銅礦物的選礦藥劑，采用浮選方法，混合回收金銀礦物與銅礦物。

2.1.1 磨礦細度試驗

磨礦是選廠作業中能耗最高的工藝，因此，在開展其他條件優化前，固定選礦藥劑用量，開展磨礦細度條件試驗。試驗結果如表4所示。

表4 磨礦細度條件試驗結果

隨磨礦細度增加，浮選精礦中有用礦物的品位和回收率隨之上升，當磨礦細度(-200目含量)>77.40%時，由于礦物過度解離，礦漿中細粒級脈石礦物含量劇增，致使浮選精礦的選礦指標顯著下降。綜合考慮浮選選礦指標和選礦經濟成本，確定了該金銅礦選礦的最佳磨礦細度(-200目含量)為77.40%。

2.1.2 石灰用量條件試驗

石灰是硫化礦中最常見的 pH 調整劑，因其來源廣、價格低而被廣泛應用[6]。試驗選擇最常用的石灰進行浮選礦漿的pH值調整劑，固定磨礦細度、硅酸鈉及捕收劑用量進行石灰用量試驗。石灰用量的試驗結果如表5所示。由于浮選產品中Au品位含量較低，測定較為困難，且探索試驗中發現，產品中Au元素選礦指標的變化趨勢與Cu、Ag相同，因此，后續試驗結果中僅表述了浮選試驗中Cu和Ag的品位和回收率變化。

由表5所示結果可知，隨石灰用量的逐漸增加，該金銀銅礦混合浮選的浮選礦漿pH逐漸上升，浮選精礦的Cu、Au品位和回收率均呈現先上升后下降的趨勢。綜合考慮，浮選礦漿的最佳用量為2000g/t。

表5 石灰用量試驗結果

2.1.3 硅酸鈉用量條件試驗

工藝礦物學研究表明，原礦中主要脈石礦物為石英和鈣、鎂類礦物，因此選擇硅酸鈉作為脈石抑制劑。固定磨礦細度、石灰用量和捕收劑用量，考察不同硅酸鈉用量對浮選指標的影響。試驗結果見表6。

表6 硅酸鈉用量試驗結果

由表6所示結果可知，硅酸鈉對礦石中的脈石礦物具有一定的抑制作用。隨著硅酸鈉用量增加，浮選粗精礦品位逐漸上升。綜合考慮，確定硅酸鈉用量為500g/t。

2.1.4 捕收劑用量條件試驗

在確定的磨礦細度及選礦調整劑用量條件下，考察不同XZD-1捕收劑用量對該金銅礦浮選選礦指標的影響。試驗結果見表7。

表7 捕收劑用量試驗結果

由表7所示試驗結果可知，隨著捕收劑用量的增加，浮選精礦中有用元素的品位略有下降，但回收率隨之顯著上升，且浮選粗精礦可以通過進一步精選等方法獲得較高品位的合格銅精礦，因此，金銅礦粗選XZD-1捕收劑的最佳用量為112g/t。金銅礦混合浮選可以得到Cu品位為4.92%、Ag品位為743.00×10-6的浮選粗精礦。

2.1.5 浮選閉路試驗

金銅礦混合浮選可以取得較好的粗選選礦指標，但銅精礦品位難以獲得進一步的提高。對所得浮選粗精礦鏡下觀察發現，粗精礦中存在尚未解離的部分連生體礦物。因此，將浮選粗精礦進一步磨礦解離后，再進行精選。閉路試驗流程如圖1所示，結果見表8。

表8 閉路試驗結果

圖1 浮選閉路試驗流程圖

由表8所示試驗結果可知，經一粗一掃三精的浮選閉路試驗流程，可以得到Cu品位為13.73%，Au品位為38.59×10-6，Ag品位為2160.00×10-6的混合精礦。

對所得精礦，開展工藝礦物學產品檢查，顯微鏡下顯示銅金精礦中非金屬礦物含量少，浮選分選效果較好。但在現有細度下，仍有35%～40%的銅礦物和黃鐵礦未能解離，這也是精礦產品中Cu含量不高的主要原因之一。采用浮選工藝進一步提高精礦品位、分選金銅銀礦物時，有用礦物回收困難且損失較大。將所獲混合精礦作為產品出售，不能實現廠方經濟效益的最大化。因此，在后續試驗中，對銅金混合精礦，開展浸出探索試驗，以獲得合格的銅產品和金銀混合產品。

2.2 混合精礦浸出試驗探索

調整液固比為5∶1，加入硫酸調漿至pH=1～1.5左右，在 160℃、1.5MPa氣壓條件下浸銅2小時，所得浮選精礦經加壓浸出后，銅的浸出率達到了90%，浸銅貴液經蒸餾、結晶等進一步處理后，最終可得到硫酸銅產品[7]。

銅金精礦中不可避免含有鐵、硫雜質，這些雜質在金銀的浸出過程中會大量的消耗氧及氰化物，嚴重影響金銀的浸出效果。基于此原因，此類礦石被業界公認為難浸礦石[8]。因此，在開展金銀氰化浸出前，對浸銅渣進行浮選除雜。試驗流程如圖2所示。

圖2 加壓浸銅-浮選除硫工藝流程

浸銅渣經浮選除硫后，得到富含金銀的硫渣(即浮選泡沫)和金銀渣。硫渣含硫60%、金7.41g/t、銀864.00g/t，硫、金、銀作業回收率分別為87.67%、12.33%和19.88%，可作為硫產品單獨出售；金銀渣含金91.01g/t、銀6015.00g/t，金、銀作業回收率分別為87.67%和80.12%，金銀渣可作為產品出售，也可選擇繼續氰化浸出金和銀，最終制成金錠和銀錠。

2.3 浮選尾礦的綜合利用

銅金銀浮選尾礦中主要礦物為石英、長石、褐鐵礦等，其中，石英含量較高，SiO2含量達到79.51%。對尾礦進一步進行選礦加工，能夠獲得一個具有商品價值的石英砂產品。

采用羥肟酸和十二胺，在酸性條件下采用反浮選除雜[9-10]，可獲得SiO2品位為89.24%的石英精礦。石英精礦經磁選除鐵后，采用稀鹽酸進一步清洗漂白，最終可獲得SiO2品位為98.14%的石英產品。

3 結論

針對試驗礦石，采用混合浮選工藝，分別得到銅金銀混合精礦及浮選尾礦。混合浮選精礦經進一步浸出處理，分別得到硫酸銅產品及金銀渣產品；浮選尾礦經反浮選和浸出除雜處理后，可獲得具有商品價值的石英精粉。

1)礦石中的有用礦物主要為銅及金銀貴金屬。主要銅礦物為輝銅礦，金銀礦物均與輝銅礦密切相關。

2)以石灰為pH調整劑、水玻璃為脈石抑制劑、 XZD-1為捕收劑，經一次粗選一次掃選三次精選選礦工藝，獲得銅金銀混合浮選精礦，精礦含Cu 13.73%、Au 38.59 g/t、Ag 2160.00 g/t，回收率分別為Cu 81.01%、Au 81.80%和Ag 81.07%。

3)銅金銀混合精礦經加壓浸銅，試驗取得了銅浸出率90%的指標，浸銅貴液經蒸餾、結晶等進一步處理后，最終可得到硫酸銅產品。浸銅渣經浮選除硫后，不僅可獲得含硫60.0%、金7.41g/t、銀864.00g/t的富硫渣產品，還可獲得含金91.01g/t、銀6015.00g/t的金銀渣。

4)尾礦綜合利用探索試驗表明，銅金銀浮選尾礦經反浮選、磁選和酸洗處理后，可獲得含SiO298.14%的石英精礦，可實現經濟效益、環境效益和社會效益三者的有機統一。

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