氯銅礦為富銅礦物的金銅礦石選礦工藝研究

楊磊 阿斯古麗 韓衛(wèi)江

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

1 前言

在選礦工藝研究中，將達(dá)到單獨回收工業(yè)品位的目的礦物命名，如某銅礦或某金礦。有時為方便礦石類型的描述，如果其中共生有其它有價元素也達(dá)到了工業(yè)品位要求，則將其中含量相對較高而經(jīng)濟價值高的作為主命名，如金銅礦石就是指金為工業(yè)主礦物，銅為副礦物。而銅金礦石是指銅為工業(yè)主礦物，金為副礦物。

這種描述多見于金與銅共生的礦石類型，也說明自然界中金與銅的常見緊密共生關(guān)系。金銅和銅金礦石均有硫化礦與氧化礦之分，在我國研究文獻(xiàn)介紹中，絕大多數(shù)為黃銅礦與自然金共生的銅金礦硫化礦石類型，在浮選黃銅礦時金隨之進(jìn)入浮選銅精礦中，冶煉廠計價后進(jìn)行回收處理。如果礦石中黃鐵礦或毒砂相對較高，為了達(dá)到銅精礦銷售品質(zhì)，就需要進(jìn)行銅硫分離，如果金與黃鐵礦或毒砂關(guān)系緊密，進(jìn)而使金與硫化物分離則需要采用復(fù)雜的選冶聯(lián)合流程。

當(dāng)金與氧化銅礦物共生時，由于礦石性質(zhì)相對復(fù)雜，而氧化銅礦物本身可浮性較低，自然金如果被鐵氧化物包裹，則亦不易常規(guī)浮選。若添加大量硫化鈉去活化氧化銅礦物時，又會因硫化鈉使金得到抑制而使自然金的可浮性下降。若采用氰化浸出方式提取金，會因為銅同時被浸出而消耗大量浸出劑導(dǎo)致成本偏高和賤金屬離子在溶液中累積，造成置換或吸附困難。采用酸法浸出銅的方案勢必會導(dǎo)致添加大量堿性調(diào)整劑來重新調(diào)整pH值去回收金，工業(yè)操作復(fù)雜且環(huán)境不友好。所以氧化銅與金共生的金銅礦石的選礦工藝方案，要根據(jù)金的粒度大小與載金礦物種類等工藝礦物因素，結(jié)合氧化銅礦物的工藝信息和選別特點，靈活采用重選、浮選、化學(xué)選礦等手段的結(jié)合，做好礦產(chǎn)資源綜合利用的技術(shù)研究。

本文是針對以氯銅礦為富銅礦物的金銅礦石選礦工藝研究的介紹與分析，氯銅礦見于干旱地區(qū)銅礦床的氧化帶，系含銅硫化物經(jīng)氧化后所產(chǎn)生的硫酸銅溶液與下滲的含鹵族元素的地面水反應(yīng)而成，屬于較為稀有的氧化銅礦物。故在我國，相關(guān)的選礦工藝研究與文獻(xiàn)極其少見，本次工藝研究的成果可為同類礦產(chǎn)資源做以技術(shù)指引。

2 礦石性質(zhì)簡述

2.1 礦石的化學(xué)成分

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

該樣品中主要的有價金屬是Au、Cu，品位分別達(dá)到了2.04g/t、0.84%，其中Au、Cu都達(dá)到獨立礦體的邊界和工業(yè)品位，為金銅礦石。該樣品氧化物中主要成分是SiO2，含量達(dá)60.30%；其次為鐵氧化物，達(dá)7.51%。

2.2 Au、Cu元素的化學(xué)物相分析

裸露和半裸露自然金是指以金屬狀態(tài)存在的自然金、或銀金礦，也稱單體金；硫化物、碳酸鹽、鐵氧化物包裹金都是指以膠體顆粒狀態(tài)存在于分散介質(zhì)（硫化物、碳酸鹽、鐵氧化物）中的金；硅酸鹽包裹金是指以膠體顆粒或離子狀態(tài)分散或吸附于硅酸鹽礦物中的金。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果，Wt%

表2 Au元素的化學(xué)物相分析結(jié)果，Wt%

該礦樣單體金有2.544g/t，占了全金的92.54%；硫化相包裹金有0.063g/t，占比2.30%，鐵氧化物包裹金有0.035g/t，占比1.27%，碳酸鹽、石英和硅酸鹽包裹金有0.107%，占比為3.89%。

該礦樣中Au絕大多數(shù)以獨立的金礦物形式賦存，這對金的選礦回收是有利的現(xiàn)象。

硫酸銅中的銅主要是指水溶性的，包括膽礬和水膽礬，結(jié)合氧化銅是指無論是用機械方法，還是化學(xué)方法都不能使之分離出來的銅礦物，這兩部分銅都是選礦方法無法回收的。

表3 Cu元素的化學(xué)物相分析結(jié)果，Wt%

該礦樣氧化相銅有0.828%，占了全銅的92.93%；硫化相銅有0.063%，占了全銅的7.07%。依據(jù)礦石類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬于氧化型銅礦石。

2.3 礦物組份

通過能譜分析、X-ray衍射分析、光學(xué)顯微鏡鑒定，查明該礦石由20多種礦物組成。通過對綜合樣品的統(tǒng)計分析，查明樣品中各主要礦物（組）的相對含量見表4。

該礦石中金屬硫化礦物含量很低，僅約0.1%；金屬氧化物含量較高，約15%，其中氯銅礦約1%，赤（褐）鐵礦約10%，鐵釩約4%；脈石礦物約85%，其中石英、長石約67%，云母類礦物、綠泥石約7%，石膏約7%，碳酸鹽礦物（方解石、白云石）約3%，高嶺土、磷灰石等約1%。

表4 樣品中各主要礦物的相對含量，%

2.4 主要礦物的工藝特征

2.4.1 銅及含銅礦物

該礦石中銅多以氧化物的礦物形式賦存，主要為氯銅礦。氯銅礦的化學(xué)式為Cu2（OH）3Cl，為堿式氯化銅，氯銅礦平均含Cu63.99%，夾雜有微量（約0.96%）的Fe元素；性脆，摩氏硬度3～3.5，相對密度3.76g/cm3。氯銅礦是一種稀有礦物，屬于鹵化物礦物。酸類能溶解之成綠色溶液。

該礦石中的銅礦物具有以下工藝特性：礦石中銅主要以氧化物的形式存在，以氯銅礦為主，少量含銅赤鐵礦，微量黃銅礦、銅藍(lán)、藍(lán)輝銅礦等。氯銅礦多為膠狀集合體，部分粒度粗大，呈條帶狀、脈狀或不規(guī)則集合體分布，部分呈微粒狀不均勻浸染分布，部分呈細(xì)小脈狀充填裂隙分布，后兩種存在形式多與赤鐵礦伴生，少量呈單礦物集合體稀疏分布。

2.4.2 金的賦存狀態(tài)

該礦樣中的金主要以自然金、銀金礦的礦物形式存在。該礦石中可檢測明金的粒度以中細(xì)粒較多，其中分布在5微米以下的約10%，5微米～20微米的約65%，20微米以上的約25%。從比重看，約56%的金來自20微米以上的顆粒，約98%的金來自5微米以上的顆粒。

從金礦物與載體礦物的嵌生關(guān)系看，金礦物在礦石中的分布較分散，沒有多顆粒聚群分布的現(xiàn)象。金礦物在主要礦石組成礦物中的分布偏重不明顯。從統(tǒng)計結(jié)果可見，該礦樣中的金主要以單體金為主，該礦樣中的金礦物，與石英及鐵釩關(guān)系密切，約占了總體金40%，其次為赤鐵礦，約15%。從比重看，約57.49%的金來自單體金顆粒，其次20.10%的金包裹于鐵帆，17.24%的金分布于石英孔隙和裂隙中，5.18%的金分布于赤鐵礦裂隙及孔隙中。

3 原則流程的確定

本次工藝研究中目的主礦物是金，副礦物為氧化銅-氯銅礦，從工藝礦物學(xué)研究結(jié)果中可見，該礦石中的Au、Ag多以自然金、銀金礦的礦物形式賦存，且以裂隙金較多，多充填分布于石英、赤鐵礦的裂隙和孔隙中，鐵釩也是金礦物的重要載體礦物，金多包裹于鐵釩集合體中。金礦物粒度大小懸殊，細(xì)小的僅有2微米，個別大的可達(dá)到40微米以上。

3.1.這種工藝礦物特點說明，該礦石中的金被脈石包裹較為嚴(yán)重，不易選別，從選礦工藝由簡至難的研究角度出發(fā)，首先采用柱浸方式開展堆浸的可行性試驗探索。堆浸是提取礦石中的金成本最低廉的選礦方式，在原礦品位偏低或選礦工藝過于復(fù)雜指標(biāo)不佳時，一些企業(yè)會經(jīng)常采用堆浸工藝以低廉的投入切入，去獲取一定的經(jīng)濟利益。試驗采用-10mm、10-20mm、+20mm三個粒級，試驗均使用1.0%的CaO溶液，洗礦3天，調(diào)整pH至11～12，以阿希提金劑為浸出劑，浸出7天，隔日取樣分析。浸出7天后，三個粒級的金浸出貴液均小于0.1mg/L，說明該礦樣不適合進(jìn)行堆浸。分析其原因，堆浸需要噴淋液的順暢滲透，而該礦樣含有7%的石膏和大量易于泥化的脈石礦物較多有關(guān)，造成浸出環(huán)境惡劣金未被浸出。

3.2.試驗繼而采用全泥浸出和酸法攪拌浸出工藝流程來進(jìn)行回收金、銅的探索試驗。試驗采用的將礦石磨至-200目占80%的細(xì)度進(jìn)行浸出試驗，浸出時間24小時，浸出濃度25%。

提金劑浸金工藝流程探索試驗：將礦漿pH值調(diào)至10-11，浸出2小時，再加金蟬提金劑浸出24小時，簡稱浸1。

酸浸-提金劑試驗：

（1）礦漿用3%的硫酸浸出3小時后再調(diào)pH值至10-11，加金蟬提金劑浸出24小時，簡稱浸2。

（2）礦漿用3%的硫酸浸出3小時后，將礦漿過濾洗滌后再調(diào)pH值至10-11，加金蟬提金劑浸出24小時,簡稱浸3。

（3）礦漿用4%的硫酸浸出3小時后，將礦漿過濾洗滌后再調(diào)pH值至10-11，加金蟬提金劑浸出24小時，簡稱浸4。

由表5試驗結(jié)果可知：

（1）浸1流程探索試驗中，金和銅的浸出率很低，金的浸出率低于15%，銅的浸出率低于8%，也就是說，該礦樣不適用提金劑浸出金的工藝流程。

（2）浸2流程探索試驗中，金和銅的浸出率較低，金的浸出率低于60%，銅的浸出率低于30%，也就是說，該礦樣不適用于原礦酸浸浸出銅，不洗滌再加提金劑浸出金的工藝流程。

（3）浸3和浸4流程探索試驗中，金的浸出率較低，低于60%，可是銅的浸出率很高，隨著酸度的增加，基本接近90%不變，也就是說，該礦樣中的銅可通過酸浸工藝得到很好的回收，但是金無法通過原礦酸浸-洗滌后，再加提金劑浸出金的工藝流程得到很好的回收。

綜上所述，采用酸浸工藝可有效回收銅，但是采用浸出工藝無法有效回收金。因此，可確認(rèn)采用單一攪拌浸出的工藝流程，無法有效的同時回收金和銅。

3.3 浮選工藝流程回收金、銅的探索試驗

浮選工藝流程回收金、銅的探索試驗流程見圖2，試驗結(jié)果見表6。

由表6可知：

（1）探索流程1中，活化劑硫化鈉與銅的高效捕收劑Z-200搭配使用，用于優(yōu)先浮選銅，粗精礦1中銅的品位為6.78%，銅的回收率僅為13.77%。但金的回收率達(dá)到70%左右，而且品位較高，一次粗選即達(dá)到銷售品位。因此，可以通過浮選工藝盡可能多的回收金，同時使得更多的銅保留在浮選尾礦中。

圖1 原礦攪拌浸出回收金、銅的探索試驗流程圖

表5 原礦攪拌浸出回收金、銅的探索試驗結(jié)果

（2）探索流程2和探索流程3中，采用浮選金的高效捕收劑，進(jìn)行快速浮選，粗精礦1中金的品位分別為85.00g/t和49.30g/t，而回收率卻均低于60%。從粗精礦1中金的品位和回收率來說，探索流程2和探索流程3與其他兩個探索流程相比，沒有明顯的優(yōu)勢。

（3）探索流程4中，粗精礦1中金的品位和回收率分別為51.00g/t和68.05%，雖然金的品位略低于探

索流程1的粗精礦1，但是回收率卻高了1.54%，同時對比粗精礦1中銅的回收率從13.77%降至3.49%。

表6 浮選原則工藝流程探索試驗結(jié)果

圖2 浮選原則工藝流程探索試驗流程

3.4 綜合上述原則流程的各類探索試驗結(jié)果可以確定，利用自然金與氯銅礦的可浮性差異，采用浮選方式盡可能的首先分離該礦樣中的金和銅，即金盡可能多的回收進(jìn)浮選精礦中，同時應(yīng)盡可能多的使銅遺留至浮選尾礦中。再利用礦石中氧化銅礦物酸法易浸和硫化可浮的特點進(jìn)行銅的回收，是最適合該礦樣的選礦原則流程。

4 浮選流程推薦與指標(biāo)

浮選閉路試驗流程見圖3、閉路平均指標(biāo)見表7。

表7 浮選閉路試驗平均指標(biāo)

圖3 浮選閉路試驗流程圖

5 浮選尾礦回收銅的工藝研究簡述

5.1 浮選尾礦酸浸銅

通過浮選尾礦酸浸浸出銅的條件試驗，確定酸浸礦漿濃度為35%，酸濃度3.50%，酸浸時間3小時，可得到最佳指標(biāo)：浮選尾礦中銅的浸出率87.50%，銅貴液品位3.92g/L。相對原礦銅的回收率79.17%，浸渣銅品位0.13%。

5.2 浮選尾礦硫化浮選銅

當(dāng)浮選尾礦采用多段硫化，捕收劑采用丁黃+Z-200的組合時，其試驗指標(biāo)最佳，可得到銅品位19.98%，回收率59.78%的銅精礦。最終尾礦銅品位0.18%。

5.3 貴液置換浮選試驗

采用酸浸尾礦中添加硫化鈉置換酸浸液中的銅，再添加捕收劑進(jìn)行捕收硫化銅的工藝試驗，一次粗選可得到銅品位14.03%，回收率69.17%的銅精礦，最終尾礦中銅降至雙零水平。

這三種方式均有其討論的必要性，從試驗數(shù)據(jù)可以看到，酸浸指標(biāo)最佳，按照逆流洗滌萃取電積或者鐵粉置換的方式，可以得到金屬產(chǎn)品，收益最大，但投資高且工藝操作最為復(fù)雜。采用多段硫化浮選方式，可以獲得選礦合格銅精礦產(chǎn)品，工藝操作簡單但指標(biāo)相對較低。采用貴液置換浮選的工藝，精礦回收率指標(biāo)雖然高于多段硫化浮選，最終尾礦銅品位達(dá)到雙零水平，但需要添加大量硫化鈉藥劑成本過高。

6 結(jié)束語

（1）以氯銅礦為富銅礦物的含銅金礦石是較為稀有的一種礦石類型，本次研究全面的開展了該類型礦石的選礦工藝研究，獲得了合理的技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)成果。

（2）從試驗結(jié)果可以看到，氯銅礦屬于酸法易浸且相對其它氧化銅來說可浮性屬于易于浮選的礦物。只是其較為稀少，未能成為銅冶煉的重要供應(yīng)原料。

（3）該類型礦石的選礦工藝路線在實際工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)可依照當(dāng)?shù)丨h(huán)境要求、投資規(guī)模控制、技術(shù)掌握能力等多方因素衡量考慮，開展好資源綜合利用和清潔生產(chǎn)的工作。