云南某銅冶煉渣浮銅試驗

王祖旭

(1.昆明冶金研究院，云南昆明650031;2.云南省選冶新技術重點試驗室，云南昆明650031)

銅是一種重要的有色金屬原料，隨著我國國民經濟的飛速發展，其需求量增加顯著。因此，資源日漸枯竭與需求日漸增長的矛盾日益凸顯。為滿足國內的巨大需求，我國每年需從國外進口大量的銅精礦和金屬銅。高昂的進口成本和大量的含銅固體廢渣(選銅尾礦和銅冶煉渣等)對堆存地周邊環境的危害，讓業界開始將目光集聚在一些含銅較高的固體廢渣的再利用上［1-6］。

我國每年約產生500萬t火法煉銅渣，這些冶煉渣普遍含有較高的銅、鐵、金和銀等有價金屬，是重要的二次資源。對這種銅渣的提銅，較常見的方法有炭熱法、煙化法、電爐貧化法和浮選法，其中，浮選法在處理低銅爐渣方面具有不可替代的效益優勢［7-11］。

云南某銅冶煉廠采用火法工藝，造锍熔煉在艾薩爐中進行，所產出的銅锍和爐渣由放出口排放到沉降爐進行分離，銅锍進入轉爐吹煉，高溫爐渣經水淬成為固體廢棄物(艾薩爐渣)。由于爐渣的水淬降溫過程迅速，不利于礦物顆粒的長大和析出，因此，該渣中的有用礦物晶粒細小，單體解離和選礦回收難度均較大［5］。正是由于這些因素，導致該冶煉廠尾礦庫堆存有大量的艾薩爐渣。開發這些二次資源，不僅可以減輕環境危害、降低尾礦庫維護成本，而且可以產生顯著的經濟效益。本試驗將采用浮選法對該爐渣進行提銅研究。

1試樣

1.1 試樣的成分分析

試樣主要化學成分分析結果見表1。

表1 試樣主要化學成分分析結果Table 1 Main chemical composition of the sample%

由表1可見，試樣銅、鐵品位較高，有回收價值，銀含量為9.70 g/t，具有綜合回收價值。

X射線衍射分析表明，試樣的主要礦物成分有鐵橄欖石、鐵鎂橄欖石和磁鐵礦。

1.2 試樣中銅礦物的嵌布特征

試樣中的銅礦物主要有黃銅礦、藍銅礦及輝銅礦等，銅礦物的嵌布特征見圖1。

圖1 偏光顯微鏡下試樣的顯微結構Fig.1 Microstructure of the sample at polarizing microscope

由圖1可見，銅的硫化物大多與橄欖石連生或包裹于橄欖石中。

2 試驗結果與討論

2.1 粗選條件試驗

粗選條件試驗采用XFD－1.5 L單槽浮選機，試驗流程見圖2。

圖2 粗選條件試驗流程Fig.2 Original rougher process

2.1.1 磨礦細度試驗

磨礦細度試驗的Na2CO3用量為5 kg/t，捕收劑丁基黃藥為400 g/t，試驗結果見圖3。

圖3 磨礦細度試驗結果Fig.3 The result at different grinding fineness▲—品位;■—回收率

由圖3可見，隨著磨礦細度的提高，粗精礦銅品位上升，銅回收率先升后降。結合試樣的顯微結構分析結果，確定試樣的磨礦細度為 －0.074 mm占96.5%。

2.1.2 捕收劑試驗

捕收劑試驗的磨礦細度為－0.074 mm占96.5%，Na2CO3用量為5 kg/t，試驗結果見圖4。

圖4 捕收劑試驗結果Fig.4 The result of various collectors▲—品位(丁基黃藥);◆—品位(丁銨黑藥);△—回收率(丁基黃藥);◇—回收率(丁銨黑藥)

由圖4可知，隨著捕收劑用量的增加，粗精礦銅品位下降、銅回收率上升，當捕收劑用量超過400 g/t以后，粗精礦銅品位加速下降;以丁銨黑藥為捕收劑，精礦品位較高，表明其選擇性較強，以丁基黃藥為捕收劑，精礦回收率較高，表明其捕收能力較強。綜合上述因素，在其他藥劑用量不變、捕收劑總用量為400 g/t情況下，進行了丁銨黑藥與丁基黃藥用量配比試驗，試驗結果見圖5。

圖5 丁銨黑藥與丁基黃藥用量比試驗結果Fig.5 The result at different mass ratio of butylamine dithiophosphate＆butyl xanthate▲—品位;■—回收率

由圖5可知，隨著丁銨黑藥與丁基黃藥用量比上升，粗精礦銅品位上升、銅回收率下降。綜合考慮，確定丁銨黑藥與丁基黃藥用量比為3∶1，即丁銨黑藥+丁基黃藥粗選用量為300+100 g/t。

在確定了丁銨黑藥與丁基黃藥用量比為3∶1的情況下進行了捕收劑總用量驗證試驗，試驗確定的丁銨黑藥+丁基黃藥最佳粗選用量為300+100 g/t。

2.1.3 Na2CO3用量試驗

Na2CO3用量試驗的磨礦細度為－0.074 mm占96.5%，丁銨黑藥+丁基黃藥為300+100 g/t，試驗結果見圖6。

圖6 Na2 CO3用量試驗結果Fig.6 The result on dosage of Na2 CO3▲—品位;■—回收率

由圖6可知，隨著Na2CO3用量的增加，粗精礦銅品位下降、銅回收率上升。綜合考慮，確定Na2CO3粗選用量為4 kg/t。

2.1.4 載體浮選冰銅用量試驗

載體浮選的實質是在浮選過程中，向礦漿中添加與目標礦物性質類似的較粗粒度的有用礦物顆粒，作為微細粒有用礦物浮選的“載體”，“載體”對微細粒目標礦物起吸附、承載作用，從而提高微細粒目標礦物的回收率。由于試驗原料中的目標礦物為銅的硫化物，而冰銅與銅渣產生于同一工序，對于銅冶煉廠來說，冰銅取材方便，因此，試驗采用磨成－0.074 mm占40%的冰銅顆粒為目標礦物浮選的“載體”。

“載體”浮選試驗的磨礦細度為－0.074 mm占96.5%，Na2CO3用量為4 kg/t，丁銨黑藥+丁基黃藥為300+100 g/t，試驗結果見圖7。

圖7 冰銅用量試驗結果Fig.7 The result on dosage of matte▲—品位;■—回收率

由圖7可知，冰銅用量從5 kg/t增加至15 kg/t，粗精礦銅品位和銅回收率均上升(粗精礦銅品位和銅回收率均為扣除冰銅影響后的指標)，且各指標均優于不添加冰銅的情況;繼續增加冰銅的用量，粗精礦銅品位上升、銅回收率下降。

試驗結果表明:冰銅的加入確實可以起到改善分選指標的作用，但冰銅添加量過高、消耗的捕收劑過量反而會影響目的礦物的回收，從而影響粗精礦銅回收率。綜合考慮，確定粗選的冰銅添加量為15 kg/t。

2.2 閉路試驗

在條件試驗和開路試驗基礎上進行了閉路試驗，試驗流程見圖8，試驗結果見表2。

表2 閉路試驗結果Table 2 The result of closed circuit operation %

由表2可見，采用圖8所示的閉路流程處理該試樣，可獲得銅品位為21.30%、回收率為86.20%的銅精礦。

3 結論

(1)云南某艾薩爐銅渣的主要成分為鐵橄欖石、鐵鎂橄欖石和磁鐵礦，銅主要以硫化物形式存在，與橄欖石嵌布關系復雜，嵌布粒度細微，屬于難選二次銅資源。

(2)對這種嵌布粒度微細的銅礦石，以冰銅為載體進行載體浮選可顯著改善浮選效果。

圖8 閉路試驗流程Fig.8 Flowsheet of closed circuit operation

(3)采用1粗1掃2精、中礦順序返回流程處理試樣，獲得了銅品位為21.30%、銅回收率為86.20%的銅精礦。

［1］ 王瑪斗，代淑娟，馬松勃．浮選法回收合成爐渣中銅的研究［J］．有色礦冶，2011，27(2):18-21．Wang Madou，Dai Shujuan，Ma Songbo.The study of recycling copper minerals from synthesis furnace slag by floatation［J］．Nonferrous Mining and Metallurgy，2011，27(2):18-21．

［2］ 邱廷省，尹艷芬，崔立鳳，等．磁化浮選銅冶煉廢渣中銅及其它有價金屬的研究［J］．礦冶工程，2009，29(1):34-43．Qiu Tingsheng，Yin Yanfen，Cui Lifeng，et al.Magnetic floatation of copper and other valuable metals from copper smelting residue［J］．Mining and Metallurgical Engineering，2009，29(1):34-43．

［3］ 王紅玉，李克慶，倪 文，等．某高鐵二次銅渣深度還原—磁選試驗研究［J］.金屬礦山，2012(11):141-144.Wang Hongyu，Li Keqing，Ni Wen，et al.Experimental research of deep reduction and magnetic separation process of a high-iron copper slag［J］．Metal Mine，2012(11):141-144．

［4］ 楊慧芬，袁運波，張 露，等．銅渣中鐵銅組分回收利用現狀及建議［J］.金屬礦山，2012(5):165-168．Yang Huifen，Yuan Yunbo，Zhang Lu，et al.Present situation and proposed method of recycling iron and copper from copper slag［J］．Metal Mine，2012(5):165-168．

［5］ 金 銳，王景雙，龍秋容．復雜銅冶煉渣浮選實驗研究［J］．江西有色冶金，2009，23(1):12-14．Jin Rui，Wang Jingshuang，Long Qiurong.Research on the floatation of complicated copper smelting slag［J］．Jiangxi Nonferrous Metals，2009，23(1):12-14．

［6］ 高起鵬．某銅轉爐渣中銅的浮選回收試驗［J］．金屬礦山，2012(4):160-162.Gao Qipeng.Floatation recovery of copper from a slag of coppersmelting converter［J］．Metal Mine，2012(4):160-162．

［7］ 王 珩．煉銅轉爐渣中銅鐵的選礦研究［J］．有色礦山，2003，32(4):19-23．Wang Heng.Study on copper and iron concentrating from converter slag of copper smelting［J］.Nonferrous Mine，2003，32(4):19-23．

［8］ 吳禮杰．轉爐渣中有價金屬的選別［J］．礦業研究與開發，2001，21(4):29-31．Wu Lijie.Selective recovery of valuable metals from rotary furnace slag［J］．Mining Research and Development，2001，21(4):29-31．

［9］ 黃明琪，雷貴春．貴溪冶煉廠轉爐渣選礦生產10年綜述［J］．江西有色金屬，1998，12(2):17-20．Huang Mingqi，Lei Guichun.Summarization of converter slag dressing in Guixi smelter during the recent ten years［J］．Jiangxi Nonferrous Metal，1998，12(2):17-20．

［10］ 張錦林．銅爐渣的可磨性及綜合回收性能的影響因素分析研究［J］．甘肅冶金，2010，32(1):28-33.Zhang Jinlin.Analysis test on copper slag grinding and properties of comprehensive collection influence factors［J］．Gansu Metallurgy，2010，32(1):28-33．

［11］ 羅立群，李明輝，王 韜，等．轉爐塵泥磁選尾礦吸附銅離子試驗研究［J］.金屬礦山，2010(10):165-168．Luo Liqun，Li Minghui，Wang Tao，et al.Study on absorption of Cu2+by magnetic separation＇s tailings of converter sludge［J］．Metal Mine，2010(10):165-168．