某高氧化率銅礦綜合回收硫化銅選礦工藝技術研究

付 強，王立剛

（1. 廣東桃林生態(tài)環(huán)境有限公司，廣東 韶關 512000; 2. 礦冶科技集團有限公司，北京 100160）

1 引言

非洲地區(qū)剛果（金）有著豐富的銅（鈷）礦資源，據(jù)美國地質調查局2022年最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)［1］顯示，截止2021年，該國銅、鈷資源儲量分別占全世界儲量的第六、第一，精煉銅產(chǎn)量1.5×106t，供應全世界70%以上的礦產(chǎn)鈷資源。早些年，該地區(qū)銅（鈷）礦礦石氧化率可達90%以上，主要通過濕法浸出工藝生產(chǎn)銅（鈷）產(chǎn)品［2-4］。近些年，隨著礦山開采進度的不斷深入，礦石銅氧化率逐漸降低，部分硫化銅礦物難以通過濕法浸出工藝得到有效回收，造成資源浪費，技術經(jīng)濟指標下降。經(jīng)研究，浮選是解決該問題的有效途徑之一［5-6］，即通過對礦石中硫化礦物的浮選回收，實現(xiàn)銅鈷礦物的資源化利用，然后再對浮選尾礦中的氧化銅鈷進行浸出回收，從而提升企業(yè)經(jīng)濟效益。

某銅礦位于剛果（金）利卡西地區(qū)，礦石含銅3.48%，銅氧化率59.15%。礦樣中主要銅礦物為孔雀石，另有少量的黃銅礦、銅藍、硅孔雀石，微量磷銅礦、自然銅、斑銅礦等；脈石礦物中含有對浮選不利的易泥化礦物（如白云石、綠泥石、碳質、滑石等）。由于礦石直接浸出銅浸出率較低，需要采用浮選工藝回收礦石中的硫化銅礦物。

2 礦石性質

2.1 礦石化學成分

礦石化學成分分析結果見表1。礦石中Cu的品位為3.48%，S的品位為1.17%。

表1 礦石化學成分分析結果 %

2.2 礦石物相分析

礦石中銅的氧化率較高，銅主要以氧化銅形式存在，其中水溶銅、氧化銅及結合銅占比共計59.15%，原生硫化銅、次生硫化銅和自然銅占比共計40.85%，為浮選回收主要目的礦物相別。礦石銅的化學物相分析結果見表2。

表2 礦石銅物相分析結果 %

2.3 礦石礦物組成及相對含量

礦石中銅礦物主要為孔雀石，其次為輝銅礦，少量黃銅礦、銅藍、硅孔雀石，微量磷銅礦、自然銅、斑銅礦等；鐵礦物主要為褐鐵礦，其次為赤鐵礦；其他金屬礦物主要為黃鐵礦，微量硫鈷礦、閃鋅礦等。非金屬礦物大部分為石英，其次為白云母，少量白云石、綠泥石、碳質、鈉長石，微量銅綠泥石、高嶺石、滑石、金紅石、磷灰石、方解石、獨居石等。礦石的礦物組成及相對含量見表3。

表3 礦石的礦物組成及相對含量 %

3 試驗結果與討論

3.1 粗選捕收劑種類試驗

在粗選磨礦細度為65%-0.074mm、石灰用量為1500g/t，起泡劑2號油用量為35g/t的條件下，進行粗選捕收劑種類試驗，試驗結果見圖1。結果表明，采用不同捕收劑時，粗選選礦指標差別較大；與戊基黃藥相比，戊基黃藥與BK402組合添加時，粗精礦銅品位提高約3.4個百分點，銅回收率提高約1.4個百分點。綜合考慮，采用戊基黃藥與BK402組合捕收劑作為粗選捕收劑。

圖1 粗選捕收劑種類試驗結果

3.2 粗選pH值試驗

為考察粗選礦漿pH值對浮選指標的影響，在磨礦細度為65%-0.074mm，捕收劑戊基黃藥用量

為40g/t、BK402用量為21g/t，起泡劑2號油用量為35g/t的條件下，進行粗選pH值試驗，試驗結果見圖2。試驗結果表明，隨著石灰用量的增大，粗精礦中銅回收率先增大后變化不明顯，銅品位先增大后降低。綜合考慮，石灰用量以1500g/t為宜，此時pH值為9.1。

圖2 粗選礦漿pH值試驗結果

3.3 粗選戊基黃藥用量試驗

在磨礦細度為65%-0.074mm，石灰用量為1500g/t，捕收劑BK402用量為21g/t，起泡劑2號油用量為35g/t的條件下，進行粗選戊基黃藥用量試驗。試驗結果見圖3。試驗結果表明，隨著戊基黃藥用量的增大，粗精礦中銅回收率先增加后變化不明顯，銅品位逐漸降低。綜合考慮，戊基黃藥用量以60g/t為宜。

圖3 粗選戊基黃藥用量試驗結果

3.4 粗選BK402用量試驗

在磨礦細度為65%-0.074mm，石灰用量為1500g/t，捕收劑戊基黃藥用量為60g/t，起泡劑2號油用量為35g/t的條件下，進行粗選BK402用量試驗，試驗結果見圖4。試驗結果表明，隨著BK402用量的增大，粗精礦中銅回收率呈增高趨勢，銅品位逐漸降低。綜合考慮，BK402用量以35g/t為宜。

圖4 粗選BK402用量試驗結果

3.5 粗選磨礦細度試驗

在石灰用量為1500g/t，捕收劑戊基黃藥用量為60g/t、BK402用量為35g/t，起泡劑2號油用量為35g/t的條件下，進行粗選磨礦細度試驗，試驗結果見圖5。試驗結果表明，隨著粗選磨礦細度的增大，粗精礦中銅回收率呈增高趨勢，銅品位逐漸降低。綜合考慮，粗選磨礦細度以65%-0.074mm為宜。

圖5 粗選磨礦細度試驗結果

3.6 精選抑制劑用量試驗

合理選擇精選抑制劑對提高精選效率，提升精礦品質尤為重要。前期通過抑制劑篩選，初步選擇CMC（羧甲基纖維素）作為精選抑制劑，并開展了CMC用量試驗。試驗采用的CMC粘度為600，取代度0.85，試驗結果見圖6。試驗結果表明，隨著CMC用量的增大，精礦中銅品位先提高后變化不明顯。綜合考慮，精選CMC用量以200～300g/t為宜。

圖6 精選CMC用量試驗結果

3.7 全流程閉路試驗

由工藝礦物學研究結果可知，礦石中含有白云母、綠泥石、滑石、高嶺石等易浮易泥化礦物。該類礦物在磨礦過程中產(chǎn)生的細泥容易在浮選流程中循環(huán)集聚，造成中礦循環(huán)量過大，嚴重破壞浮選環(huán)境，影響硫化銅礦物的可浮性；同時，由于中礦循環(huán)量較大，致使粗選泡沫發(fā)黏，實際生產(chǎn)中易發(fā)生冒槽，不利于生產(chǎn)管理。因此，閉路試驗時采用了出小尾礦的工藝流程，易浮細泥可從尾礦2排出，可最大限度降低細泥對粗、掃選作業(yè)的影響，保證了選礦技術指標并且利于生產(chǎn)操作管理。為保證精礦品位，閉路試驗增加了一次精選作業(yè)。

閉路試驗流程見圖7，試驗結果見表4。閉路試驗取得的結果為：銅精礦產(chǎn)率3.74%，含銅35.62%，含酸溶銅3.61%，總銅回收率38.07%。

圖7 閉路試驗工藝流程

表4 閉路試驗結果 %

4 結論

通過對該高氧化率銅礦中硫化銅礦物的選礦工藝研究，得出以下結論：

（1）礦石中銅品位為3.48%，其他有價伴生組分含量較低。

（2）銅的化學物相分析結果表明，礦石中銅的氧化率較高，約59.15%的銅以氧化銅的形式存在；可通過浮選回收的主要是原生硫化銅、次生硫化銅和自然銅，共計40.85%。

（3）礦石中白云母和綠泥石含量較大，部分綠泥石中含有部分銅（類質同象），易損失于尾礦中；另外，白云母、綠泥石在選礦中會嚴重惡化浮選環(huán)境，會影響銅的浮選回收。

（4）在詳細條件試驗的基礎上，采用戊基黃藥與BK402組合捕收劑，進行了“一粗兩掃四精+精掃選”工藝流程的閉路試驗。閉路指標為銅精礦產(chǎn)率3.74%，銅品位35.62%，酸溶銅品位3.61%，銅回收率38.07%。

（5）研究結果為類似銅礦浸出過程中銅浸出率較低時綜合回收礦石中的硫化銅資源提供了參考依據(jù)。