剛果（金）某低氧化率銅鈷礦選冶聯(lián)合試驗(yàn)研究①

張恩普，石玉臣，張 驕，張志兵，巴紅飛

（北方礦業(yè)有限責(zé)任公司，北京100053）

銅是人類(lèi)最早使用的金屬之一，被廣泛應(yīng)用于電氣、機(jī)械制造、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域［1－2］；鈷更是世界戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源，在航空、航天、電池等工業(yè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用［3－5］。在自然界中，鈷金屬通常與銅伴生，銅鈷礦是鈷金屬的主要來(lái)源［6－7］。位于剛果（金）東南部的加丹加高原銅鈷資源豐富，是世界上銅鈷金屬的重要生產(chǎn)基地［8］。隨著剛果（金）地區(qū)銅鈷礦開(kāi)采不斷加深，礦石氧化率呈下降趨勢(shì)［9］，僅靠單一的浸出工藝難以將銅鈷金屬充分回收利用，選冶聯(lián)合工藝勢(shì)必成為下一階段的發(fā)展趨勢(shì)［10－12］。本文以剛果（金）某低氧化率銅鈷礦為研究對(duì)象，探明選冶聯(lián)合處理該礦石的工藝技術(shù)參數(shù)，為礦山資源綜合開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)原料及方法

1．1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)所用原料為剛果（金）某銅鈷礦礦體巖芯樣，礦石主要化學(xué)成分如表1所示。從表1可見(jiàn)，該礦物中銅含量2．41%，鈷含量0．18%，SiO2含量61．39%。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

礦石中銅和鈷化學(xué)物相分析結(jié)果分別如表2和表3所示。由表2可知，礦樣中銅主要為氧化銅，其次為次生硫化銅、微量原生硫化銅。表3顯示，礦樣中的鈷絕大部分存在于碳酸鹽中，少量為硫化鈷和硅酸鹽。

表2 礦石銅物相分析結(jié)果

表3 礦石鈷物相分析結(jié)果

1．2 試驗(yàn)原理與方法

由礦石中銅、鈷化學(xué)物相組成及礦物組成可知，銅、鈷在氧化礦物和硫化礦物中均有分布，但主要集中在氧化礦物中。氧化礦物中的銅鈷金屬可通過(guò)酸浸法回收。

該銅鈷礦中氧化銅主要以孔雀石（Cu2CO3（OH）2）和藍(lán)磷銅礦（Cu3（PO4）（OH）3）等形式存在。在酸性浸出過(guò)程中，主要發(fā)生如下反應(yīng)［13］：

該銅鈷礦中鈷礦物主要是菱鈷礦（CoCO3），其次為硫銅鈷礦（CuCo2S4）。在酸性浸出過(guò)程中菱鈷礦主要發(fā)生如下反應(yīng)：

通過(guò)原礦直接浸出探索試驗(yàn)得知，在最佳條件下銅浸出率80．50%、鈷浸出率68．57%，酸耗202 kg／t礦。直接原礦浸出會(huì)導(dǎo)致硫化礦物中的銅鈷無(wú)法得到回收，金屬回收率偏低，因此初步選定硫化礦浮選-浮選尾礦浸出的選冶聯(lián)合工藝流程，原則流程如圖1所示。

圖1 選冶聯(lián)合原則流程

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2．1 硫化礦浮選試驗(yàn)

2．1．1 硫化礦粗選條件試驗(yàn)

硫化礦粗選條件試驗(yàn)按圖2所示流程開(kāi)展，重點(diǎn)考察磨礦細(xì)度、捕收劑種類(lèi)及用量、起泡劑用量、NaHS用量、浮選時(shí)間等因素對(duì)硫化粗精礦品位、回收率的影響。

圖2 硫化礦粗選試驗(yàn)流程

通過(guò)條件試驗(yàn)，確定磨礦細(xì)度－0．074 mm粒級(jí)占70%，采用戊基黃藥與Z-200組合作為硫化礦粗選捕收劑，戊基黃藥用量100 g／t、Z-200用量35 g／t、NaHS用量200 g／t，硫化礦粗選時(shí)間不低于10 min。

2．1．2 硫化礦精選條件試驗(yàn)

為研究抑制劑種類(lèi)及用量、精選作業(yè)次數(shù)對(duì)精礦品位的影響，開(kāi)展了硫化礦精選條件試驗(yàn)，確定采用CMC作為硫化礦精選抑制劑，用量為50＋30 g／t（精選1＋精選2），精選以3次作業(yè)為宜。精選試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3。

圖3 硫化礦精選試驗(yàn)流程

2．1．3 硫化礦閉路試驗(yàn)

在硫化礦粗選及精選條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，分別進(jìn)行開(kāi)路及閉路試驗(yàn)，其中硫化礦閉路試驗(yàn)流程及結(jié)果分別如圖4和表4所示。

圖4 硫化礦閉路試驗(yàn)流程

由表4可知，通過(guò)硫化礦閉路浮選，得到產(chǎn)率1．20%的硫化礦精礦，精礦含銅50．81%，含鈷1．62%；銅回收率24．79%，鈷回收率11．10%。同時(shí)可以看出，硫化礦閉路浮選銅鈷回收率均接近硫化礦中銅鈷分配率，說(shuō)明硫化礦中的銅鈷回收較為徹底。

表4 硫化礦閉路流程試驗(yàn)結(jié)果

2．2 硫化礦浮選尾礦浸出試驗(yàn)

以硫化礦浮選尾礦為原料進(jìn)行浸出，考察了浸出液固比、硫酸用量、浸出溫度、浸出時(shí)間等因素對(duì)銅鈷浸出率的影響，結(jié)果表明硫化礦浮選尾礦最優(yōu)浸出條件為：浸出液固比2∶1，硫酸用量202 kg／t原礦，常溫浸出3 h。在該條件下，銅浸出率93．98%，鈷浸出率72．44%；鈷浸出率偏低可能是因?yàn)楣杷猁}中鈷及部分硫化物中鈷難以浸出。

2．3 原礦直接浸出與硫化礦浮選-浮選尾礦浸出指標(biāo)對(duì)比

原礦直接浸出與硫化礦浮選-浮選尾礦浸出綜合指標(biāo)對(duì)比如表5所示。通過(guò)硫化礦浮選、浮選尾礦攪拌浸出的選冶綜合流程，銅回收率達(dá)到95．47%，鈷回收率75．50%。采用選冶聯(lián)合工藝，銅鈷回收率得到了大幅提升，且酸耗略有降低。

表5 不同工藝方案指標(biāo)對(duì)比

3 結(jié) 論

1）試驗(yàn)原料為剛果（金）某銅鈷礦，分析結(jié)果表明該礦氧化率偏低，銅品位2．41%，鈷品位0．18%，硫化物中銅分布率27．39%，硫化物中鈷分布率16．45%。

2）可采用硫化礦浮選-浮選尾礦浸出工藝流程進(jìn)行處理。硫化礦閉路浮選得到精礦銅品位50．81%、鈷品位1．62%，浮選銅回收率24．79%、鈷回收率11．10%；浮選尾礦在液固比2∶1、硫酸用量202 kg／t礦條件下常溫?cái)嚢杞? h，尾礦銅浸出率93．98%，鈷浸出率72．44%；選冶綜合銅回收率95．47%，鈷回收率75．50%，酸耗199．58 kg／t礦。與原礦直接浸出相比，硫化礦浮選-浮選尾礦浸出流程銅回收率提高了14．95個(gè)百分點(diǎn)，鈷浸出率提高了6．93個(gè)百分點(diǎn)。研究成果可為礦山的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)提供參考。