九江城門山銅礦尾礦綜合回收利用試驗研究

朱秋飛，周 坤

（江西銅業集團有限公司 城門山銅礦，江西 九江 332000）

1 引言

城門山銅礦是一座以銅、硫為主，共生鉬、鐵、鋅，伴生金、銀和稀散元素的大型多金屬礦［1］，城門山銅礦目前有兩座選廠，總處理能力約8800t/d（約290萬t/a），年產尾礦共計約250萬t。就城門山銅礦現有的生產工藝流程，大量的硫金屬量因流程較短，浮選時間不足，損失到尾礦中［2］，尾礦中硫品位可達2%～3%。對礦體取樣分析，在未來5年內原礦含硫品位仍會有所增長，會導致更多的有價礦物不能夠被提取而損失，因此，需將尾礦資源進行回收利用。其次，若保持該尾礦排放量，礦山現有的劉家溝尾礦庫庫容使用年限僅余1～2年，而礦山毗鄰賽城湖區，周邊地形不太適合建設大容量的尾礦庫，城門山銅礦的尾礦排放成為影響城門山銅礦后續生產及發展的一個重大因素，解決尾礦排放問題迫在眉睫。

根據政策及國家環保要求，為了降低長江流域礦山企業對環境的污染［3］，江西銅業集團有限公司開展本次試驗研究，為城門山尾礦綜合利用工作提供依據。且江西銅業集團有限公司與江西省建材集團公司和江西省建筑材料工業科學研究設計院共同合作開展了尾礦在建筑工業化中的綜合利用項目開發與研究，在從尾礦中盡可能的回收硫金屬量的同時解決最終尾礦排放問題，將尾礦用于滿足九江、南昌及周邊地區正常生產年份的建筑材料生產原料［4］供應。

2 尾礦礦石特性分析

根據對尾礦調查得知，城門山銅礦尾礦密度為2.8t/m3，尾礦重量濃度為19.97%，細度為-0.074 mm占61%，礦漿密度為1.22 t/m3。尾礦中金屬礦物有黃鐵礦、黃銅礦、藍輝銅礦、銅藍、閃鋅礦等，脈石礦物有石英、長石、云母以及石榴子石等［5］，其中，黃鐵礦的礦物相對含量約為5%，以黃銅礦為主的銅礦物含量合計約為1%，其他金屬礦物的含量較少，脈石礦物的含量約為94%。尾礦化學多組分分析結果見表1。

表1 尾礦多組分化學分析結果 %

尾礦粒度篩析結果見表2。

表2 尾礦粒度篩析結果

粒度篩析結果表明，尾礦中的S礦物主要分布在+200目與-400目兩粒級中。

尾礦沉降試驗結果見表3。

表3 尾礦沉降試驗結果

沉降試驗結果表明，雖然尾礦中細粒級含量較高，但是濃密至35%左右的浮選所需濃度的沉降性能較好。

3 試驗研究

城門山選礦廠現有的選礦工藝流程為優先浮選流程，選銅尾礦經脫泥旋流器分級后，沉砂作為選硫作業入選原礦，旋流器溢流與選硫尾礦合并為總尾礦。由于，只需要將最終尾礦含硫降至0.5%以下，同時盡可能獲得合格的硫精礦產品，因此主要針對選礦工藝流程和工藝條件開展研究工作。

3.1 一粗一掃開路浮選試驗流程

選廠總尾礦取樣機取尾礦試驗樣，濃度為17.5%，濃縮至25.0%濃度入選，添加硫酸調節pH值為10.5左右，黃藥用量為50g/t，起泡劑用量為15g/t，進行了“一粗一掃”開路浮選試驗。試驗流程見圖1，試驗結果見表4。從表中試驗結果可看出，濃度為25.0%的總尾礦當作原礦入選，經一粗一掃開路浮選流程，可使最終尾礦含硫降低至0.5%以下。

圖1 一粗一掃開路浮選試驗流程

表4 一粗一掃開路浮選試驗結果

3.2 一粗一掃兩精閉路浮選試驗流程

在一粗一掃開路浮選試驗結果基礎上，取總尾礦樣濃縮至28.0%濃度入選，添加硫酸調節pH值為10.5左右，適當增加黃藥用量至70g/t，起泡劑用量為20g/t，進行了“一粗一掃兩精”閉路浮選試驗。試驗流程見圖2，試驗結果見表5。從表中試驗結果可看出，濃度為28.0%的總尾礦當作原礦入選，經一粗一掃兩精閉路浮選流程，可使最終尾礦含硫降低至0.5%以下，但未得到合格的標硫精礦產品。

圖2 一粗一掃兩精閉路浮選試驗流程

表5 一粗一掃兩精閉路浮選試驗結果

3.3 一粗兩掃三精閉路浮選試驗流程

在一粗一掃兩精閉路浮選試驗結果基礎上，取總尾礦樣濃縮至31.0%濃度，調節pH值為10.5左右，適當增加黃藥用量至80g/t，起泡劑用量為20g/t，進行了“一粗兩掃三精”閉路浮選試驗。試驗流程見圖3，試驗結果見表6。從表中試驗結果可看出，濃度為31.0%的總尾礦當作原礦入選，經一粗兩掃三精閉路浮選流程，使最終尾礦含硫降低至0.5%以下的同時，可得到合格的標硫精礦產品。

圖3 一粗兩掃三精閉路浮選試驗流程

表6 一粗兩掃三精閉路浮選試驗結果

4 結語

（1）由于總尾礦濃度較低，需先經濃縮提高濃度后再進浮選作業，從表3沉降試驗結果，可知總尾礦雖細粒級較多但是濃密至35%左右的浮選所需濃度的沉降性能較好；

（2）從以上3次試驗可看出，城門山銅礦總尾礦含硫品位存在波動性，但綜合生產班樣結果看，各月累計總尾礦含硫品位在2.2%左右。試驗3.3所取入選礦樣有代表性，經實驗室“一粗兩掃三精”閉路試驗取得硫精礦含硫35.57%，選硫回收率94.20%，最終尾礦含硫0.14%；

（3）參照現有的選硫工藝流程，結合實驗室閉路浮選試驗結果，選定城門山銅礦尾礦降硫系統工藝流程為：現場總尾礦經濃縮提高濃度，進至加酸攪拌槽調節入選礦漿pH值，再進加藥攪拌槽與藥劑充分接觸后，進至“一粗兩掃三精”閉路浮選流程，可得到低硫品位尾礦（0.5%以下）及合格的標硫精礦（35.0%以上）產品［6］。藥劑單耗：黃藥單耗為80g/t，起泡劑單耗20g/t。