某銅冶煉緩冷渣浮選回收銅的試驗研究

劉鳳霞，李國棟

1白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 甘肅白銀 730900

2西北礦冶研究院 甘肅白銀 730900

在 火法煉銅的過程中，每生產(chǎn) 1 t 金屬銅會產(chǎn)出2.2 t 的銅冶煉渣[1]，不同的火法冶煉工藝雖有一定的差別，但產(chǎn)出的冶煉渣銅品位都高于現(xiàn)階段國內(nèi)開采利用的銅礦石品位[2-4]，具有較高的回收價值[5]。冶煉銅渣作為一種典型的二次資源，它的大量堆存不僅占用了大量土地資源，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，也造成資源浪費[6]。從目前的研究來看，銅冶煉渣中銅的回收主要有火法工藝、濕法工藝和浮選工藝，其中浮選具有操作簡單、成本低的優(yōu)勢，在銅冶煉渣的回收中應(yīng)用廣泛[7-10]。因此，筆者以某銅冶煉廠產(chǎn)出的緩冷渣 (以下簡稱銅渣) 為研究對象，應(yīng)用浮選工藝對渣中銅金屬進(jìn)行回收試驗研究，以期實現(xiàn)銅冶煉渣的二次資源再利用。

1 銅渣性質(zhì)

銅渣礦樣取自某銅冶廠渣場，是銅冶煉熔融態(tài)渣經(jīng)過渣包緩冷 48 h 后得到的銅渣。該渣是一種復(fù)雜的氧化物和硅酸鹽的共熔體，鐵橄欖石是其主要組分；其次有磁鐵礦、玻璃質(zhì)、石英、類鐵閃鋅礦、類黃銅礦、鈣鐵輝石、含鐵硅灰石等。其中含銅礦物是多種礦物的混熔體，呈滾圓狀、橢圓狀、星點狀，邊界舒緩，很少見到棱角狀，產(chǎn)出在鐵橄欖石及玻璃質(zhì)基底中，粒徑不等。銅渣主要礦物的相對含量如表 1 所列，多元素分析結(jié)果如表 2 所列，銅物相分析結(jié)果如表 3 所列。

表1 銅渣主要礦物的相對含量Tab.1 Relative content of main minerals in slag %

由表 2 可知，銅渣中銅品位為 2.07%，其他有價金屬元素含量較低，且渣中 As、P 等有害元素含量較低。由表 3 可知，銅渣中的銅主要是以原生硫化銅和次生硫化銅的形式賦存，這類銅礦物可選性較好。

表2 銅渣多元素分析結(jié)果Tab.2 Multi-element analysis results of copper smelting slag %

表3 銅渣銅物相分析結(jié)果Tab.3 Analysis results of copper phase in copper smelting slag %

2 試驗結(jié)果與討論

試驗用銅渣是經(jīng)過渣包冷卻后的產(chǎn)物，應(yīng)用渣包冷卻能夠有效地降低渣冷卻速度，更有利于銅結(jié)晶過程的發(fā)育，銅礦物嵌布粒度細(xì)度較粗，更有利于降低尾礦中銅的含量[11]。銅渣銅礦物主要是以硫化物的形式賦存，系統(tǒng)的探索試驗結(jié)果表明在適宜的磨礦細(xì)度條件下，部分銅礦物上浮速度較快且品位較高，因此試驗決定采用快速浮選部分銅精礦—快浮尾礦二次浮選銅精礦的原則工藝流程。

2.1 磨礦細(xì)度試驗

磨礦細(xì)度的試驗流程如圖 1 所示，試驗結(jié)果如表4 所列。

圖1 磨礦細(xì)度試驗流程Fig.1 Process flow of test for grinding fineness

表4 磨礦細(xì)度試驗結(jié)果Tab.4 Results of test for grinding fineness %

由表 4 可知，磨礦細(xì)度對銅渣中銅的回收率提高起著關(guān)鍵作用。隨著磨礦細(xì)度的提高，快浮精礦與銅粗精礦的品位和回收率都呈現(xiàn)出持續(xù)升高的趨勢，在磨礦細(xì)度達(dá)到 -0.045 mm 占 80% 后趨于緩和。綜合考慮，選擇磨礦細(xì)度 -0.045 mm 含量 80% 為宜。

2.2 捕收劑種類試驗

從目前的研究結(jié)果來看，銅渣中回收銅主要以丁基黃藥、丁銨黑藥、Z-200 等常規(guī)捕收劑為主，此次試驗也主要采用以上幾種捕收劑。銅渣浮選的捕收劑種類試驗流程如圖 2 所示，試驗結(jié)果如表 5 所列。

圖2 捕收劑種類試驗流程Fig.2 Process flow of test for collector type

表5 捕收劑種類試驗結(jié)果Tab.5 Results of test for collector type

由表 5 可知，采用不同種類的捕收劑回收渣中的銅時，快浮銅精礦和銅粗精礦的品位及回收率存在一定的差異。以丁銨黑藥和 Z-200 為捕收劑時，精礦的產(chǎn)率較大，回收率雖然較高，但銅品位較低，尤其是快速浮選精礦銅品位僅有 22.23%；單獨以丁基黃藥為捕收劑時，銅精礦的品位較高可達(dá) 29.35%，但綜合回收率較低僅為 66.81%。綜合考慮，該銅渣浮選回收銅時以丁基黃藥和丁銨黑藥的組合藥劑為捕收劑，此時快浮精礦和銅粗精礦的品位和回收率分別為29.27%、14.54% 和 38.75%、41.38%。

2.3 快速浮選捕收劑用量試驗

快速浮選捕收劑用量試驗是在磨礦細(xì)度為 -0.045 mm 占 80%，浮選時間為 2 min 的固定條件下進(jìn)行的，試驗結(jié)果如圖 3 所示。

圖3 快速浮選捕收劑用量試驗結(jié)果Fig.3 Results of test for collector dosage in rapid flotation

從圖 3 可知，隨著捕收劑用量的增加，快速浮選精礦的回收率呈現(xiàn)升高、而銅品位則呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，在捕收劑丁基黃藥和丁銨黑藥的用量達(dá)到70 g/t 時，品位急劇降低。綜合考慮在快速浮選時，捕收劑丁基黃藥和丁銨黑藥的用量選擇 70 g/t 為宜，在此用量下，快速浮選銅精礦的品位和回收率分別為28.27% 和 43.10%。

2.4 快速浮選時間試驗

在銅渣浮選時，應(yīng)用快速浮選主要是為了能夠在較短的浮選時間內(nèi)得到一部分品位較高的不進(jìn)入精選作業(yè)的銅精礦，以減輕銅精選作業(yè)的負(fù)荷，因此浮選時間是該銅渣浮選作業(yè)主要的工藝參數(shù)。快速浮選時間試驗流程的固定工藝條件為磨礦細(xì)度為 -0.045 mm占 80%，丁基黃藥和丁銨黑藥的藥劑用量為 70 g/t，試驗結(jié)果如圖 4 所示。

圖4 快速浮選時間試驗結(jié)果Fig.4 Results of test for duration of rapid flotation

由圖 4 可知，隨浮選時間的增加，快浮精礦中銅的回收率呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢，品位則呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，在浮選時間為 2 min 后品位明顯降低。綜合考慮，浮選時間定為 2 min 為宜。

2.5 銅粗選捕收劑用量試驗

銅粗選捕收劑用量試驗以快速浮選的尾礦為給礦進(jìn)行研究，試驗結(jié)果如圖 5 所示。

圖5 銅粗選捕收劑用量試驗結(jié)果Fig.5 Results of test for collector dosage in copper roughing

由圖 5 可知，隨著捕收劑用量的增加，銅粗精礦中銅的回收率呈現(xiàn)持續(xù)升高的趨勢，銅品位則先升高后降低，在捕收劑丁基黃藥和丁銨黑藥的用量達(dá)到100 g/t 時達(dá)到最大值。綜合考慮，在銅粗選時丁基黃藥和丁銨黑藥的用量以 100 g/t 為宜，此時銅粗精礦中銅品位和回收率分別為 15.32% 和 44.17%。

2.6 閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)進(jìn)行銅渣選銅的全流程閉路試驗，試驗流程如圖 6 所示，試驗結(jié)果如表 6 所列。

圖6 閉路試驗流程Fig.6 Process flow of closed-circuit test

表6 閉路試驗結(jié)果Tab.6 Result of closed-circuit test %

由表 6 可知，銅渣在磨礦細(xì)度為 -0.045 mm 占80% 的情況下，采用快速浮選—快浮尾礦再經(jīng)過一次粗選、兩次精選和一次掃選的工藝流程可獲得銅品位為 28.30%、銅回收率為 43.14% 的快浮精礦以及銅品位為 22.56%、銅回收率為 42.47% 的銅精礦。加權(quán)后，銅精礦的品位和回收率分別為 25.13% 和85.21%。

3 結(jié)論

(1) 該銅渣為渣包緩冷 48 h 后的緩冷渣，含銅2.07% 且鐵橄欖石是其主要組分，其次有磁鐵礦、玻璃質(zhì)、石英、類鐵閃鋅礦、類黃銅礦、鈣鐵輝石、含鐵硅灰石等。物相分析結(jié)果表明，銅主要是以原生硫化礦物和次生硫化礦物的形式賦存。

(2) 銅渣在磨礦細(xì)度為 -0.045 mm 占 80% 的情況下，采用快速浮選—快浮尾礦再經(jīng)過一次粗選、兩次精選和一次掃選的工藝流程可獲得銅品位為28.30%、銅回收率為 43.14% 的快浮精礦以及銅品位為 22.56%、銅回收率為 42.47% 的銅精礦。加權(quán)后，銅精礦的品位和回收率分別為 25.13% 和 85.21%。