河南某冶煉銅渣浮選回收銅的實(shí)驗(yàn)研究

任朋，田應(yīng)忠，郭鑫

(中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司，河南 鄭州 450041)

我國銅礦資源豐富，且具有共伴生礦多、品位低的特點(diǎn)。隨著銅礦資源的開采利用，其開采品位已低至0.2% ～ 0.3%[1-2]。2019年我國精煉銅978.4萬t，研究表明生產(chǎn)1t銅約產(chǎn)生2 ～ 3 t的銅渣，我國每年銅渣產(chǎn)量在2000萬t以上[3]。銅渣中殘余銅含量在大多在0.5%，因此，對銅渣的分選利用具有很高的經(jīng)濟(jì)利用價值。

目前對銅渣的處理火法貧化、濕法提取以及浮選法等[4]。火法貧化是采用貧化爐使渣中銅轉(zhuǎn)入銅锍中，從而降低渣的銅品位而達(dá)到回收銅的目的。濕法浸出可以綜合回收渣中的銅、鈷、鎳等有價金屬元素，但浸出藥劑對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，過程中會產(chǎn)生大量廢水需處理[5]，因此浮選法還是目前較為理想的回收銅渣中有價金屬的方法。本文針對河南某冶煉廠銅渣進(jìn)行磨礦和浮選實(shí)驗(yàn)，提出適合的藥劑制度和工藝流程，實(shí)現(xiàn)銅渣中銅資源的有效回收。

1 銅渣性質(zhì)分析

對銅渣試樣進(jìn)行了化學(xué)多元素分析和物相分析，其化驗(yàn)結(jié)果見表1、2。

表1 銅渣化學(xué)多元素分析/%Table 1 Chemical multi-element analysis of copper slag

由表1可知，銅渣試樣中銅含量為4.78%，鐵含量為37.58%，鋅含量為1.97%，有價金屬含量較高。

由表2可知，銅渣中銅主要以硫化銅形式存在，占有率為71.76%，其次為金屬銅，占有率為23.01%，這兩部分銅占總銅的94.77%。

表2 銅物相分析Table 2 Phase analysis of copper

2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥劑

本研究所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備及藥劑見表3。

表3 設(shè)備及藥劑Table 3 Equipment and agents

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)選擇丁基黃藥為捕收劑，用量為60 g/t；松醇油為起泡劑，粗選用量為30 g/t，掃選用量為15 g/t；礦漿濃度為40%，粗選pH值為7，采用一粗一掃的工藝流程進(jìn)行磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 磨礦細(xì)度對浮選指標(biāo)的影響Fig.1 Effect of grinding fineness on the separation of flotation

由圖1可以看出，隨著磨礦細(xì)度的增加，銅精礦的品位和回收率隨之增加；當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-43 μm 80%時，精礦銅品位為21.89%，回收率達(dá)到84.62%。隨著磨礦細(xì)度繼續(xù)增加，銅精礦品位略有降低，銅回收率保持不變。這是由于磨礦過細(xì)造成礦石泥化，降低了捕收劑的選擇性捕獲能力，使得銅精礦品位降低。因此，選擇磨礦細(xì)度為-43 μm 80%。

3.2 礦漿pH值實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)確定丁基黃藥為捕收劑，用量為60 g/t；松醇油為起泡劑，粗選用量為30 g/t，掃選用量為15 g/t；礦漿濃度為40%，磨礦細(xì)度-43 μm 80%，采用一粗一掃的工藝流程進(jìn)行礦漿pH實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 pH值對浮選指標(biāo)的影響Fig.2 Effect of pulp pH value on the separation of flotation

由圖2可以看出，礦漿pH值對銅渣浮選指標(biāo)并無太大影響。因此，浮選實(shí)驗(yàn)可在自然pH值（pH≈7）下進(jìn)行，無需添加pH值調(diào)整劑。

3.3 捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)確定磨礦細(xì)度-43 μm 80%；松醇油為起泡劑，粗選用量為30 g/t，掃選用量為15 g/t；礦漿濃度為40%；采用一粗一掃的工藝流程進(jìn)行捕收劑用量實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖3。

圖3 捕收劑用量對浮選指標(biāo)的影響Fig.3 Effect of collector dosage on the separation of flotation

由圖3可以看出，當(dāng)捕收劑用量由20 g/t增加至60 g/t時，精礦銅品位基本不變，回收率明顯提高。當(dāng)捕收劑用量由60 g/t繼續(xù)增加至100 g/t時，精礦銅品位開始降低，回收率無明顯增加。綜合考慮到精礦銅的品位和回收率，捕收劑使用量為60 g/t，此時精礦銅品位為21.48%，回收率為83.47%。

3.4 掃選實(shí)驗(yàn)

為考查掃選次數(shù)對浮選指標(biāo)的影響，分別進(jìn)行一粗一掃、一粗兩掃、一粗三掃實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 掃選次數(shù)對浮選指標(biāo)的影響Table 4 Effect of sweep times on flotation index

由表4結(jié)果可知，一次掃選條件下，銅損失率為16.53%，損失率較高；經(jīng)過二次掃選，銅損失率降低到5.73%，有效降低了銅損失率；經(jīng)過三次掃選，尾礦銅品位及損失率基本不變，因此采用一粗兩掃的浮選工藝。

3.5 閉路實(shí)驗(yàn)

對該銅渣進(jìn)行閉路實(shí)驗(yàn)以考察中礦返回對浮選指標(biāo)的影響。具體實(shí)驗(yàn)流程及藥劑制度見圖4，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

圖4 銅渣浮選閉路實(shí)驗(yàn)流程Fig.4 Closed-circuit test procedure of copper slag flotation

表5 閉路實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of closed-circuit test

由表5可以看出，銅渣經(jīng)閉路浮選實(shí)驗(yàn)后，最終獲得精礦銅品位為24.94%，回收率為95.52%，尾礦中銅品位為0.23%，銅損失率為4.48%。

4 結(jié) 論

(1)該銅渣中銅含量為4.78%，是主要的有價回收元素。銅主要以硫化銅形式存在，占有率為71.76%；金屬銅占有率為23.01%

(2)通過磨礦細(xì)度、礦漿pH值、捕收劑用量等條件實(shí)驗(yàn)，確定了磨礦條件和藥劑制度，進(jìn)行了“一粗兩精兩掃”的閉路實(shí)驗(yàn)，獲得精礦銅品位為24.94%，回收率為95.52%的浮選指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了銅渣中銅資源的有效回收。