選銅尾礦水力分級分選提純試驗研究

摘要：選銅尾礦仍會殘留部分銅礦物，分級分選可以提高資源利用率，減少環境風險。試驗采用水力旋流器及流化床分選機，再次回收和富集選銅尾礦中的銅礦物。試驗結果顯示，兩種設備均可以有效富集選銅尾礦中的銅礦物，水力旋流器的分級效果更優，而流化床分選機可以獲得更低的底流產率、更低的溢流銅品位和更高的底流銅品位，其對銅礦物的分選效果更優。

關鍵詞：選銅尾礦；分級分選；提純；銅礦物；水力旋流器；流化床分選機

中圖分類號：TD926.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.008

Experimental study on hydraulic Graded sorting and purification of copper tailings

LI Yongfeng， WANG Lingling， JU Lei， ZHANG Guowei， MA Pengfei， WANG Jian

（Weihai Haiwang Cyclone Co.， Ltd.， Weihai 264200， China）

Abstract： Copper tailings still retain some copper minerals， and graded sorting can improve resource utilization and reduce environmental risks. The experiment uses a hydrocyclone and a fluidized bed separator to recover and enrich copper minerals from copper tailings. The experimental results show that both devices can effectively enrich copper minerals in copper tailings， and the classification effect of hydrocyclone is better， while fluidized bed separators can achieve lower bottom abortion rate， lower overflow copper grade， and higher bottom flow copper grade， resulting in better separation effect on copper minerals.

Keywords： copper tailings; graded sorting; purification; copper minerals; hydrocyclone; fluidized bed separator

選銅尾礦是天然銅礦石經過粉碎、磨礦、選別等作業后產生的粉狀或沙礫狀固體廢物。根據《中國固體廢物處理行業分析報告（2019版）》，我國選銅尾礦排放量達到2.24億t/a。選銅尾礦組成復雜，含有一定量的銅原礦和多種其他礦石，如黃銅礦、磁鐵礦和鐵橄欖石等，還含有復雜的氧化物和硅酸鹽等。由于選礦工藝不同，選銅尾礦的粒度不均，但整體而言，選銅尾礦的粒度偏細。試驗采用水力旋流器及流化床分選機，再次回收和富集選銅尾礦中的銅礦物，從而提高資源利用率，減少環境風險。

1 水力分級分選設備

選銅尾礦體量巨大，多被輸送至尾礦庫進行堆存，對周邊環境產生一定的影響。選銅尾礦仍含有部分銅礦物，銅礦物的相對密度大于4，而脈石礦物的相對密度多小于3。銅礦物與脈石礦物的相對密度差異為銅礦物水力分級分選提供條件。

水力旋流器是一種高效的旋流分級分選設備[1]，礦漿以一定的壓力由旋流器進料口給入旋流器內部，在分級腔內進行旋轉運動，粒度粗、相對密度大的顆粒由底流口排出，粒度細、相對密度小的顆粒由溢流口排出。在對礦漿中固體顆粒進行粒度分級的同時，對不同相對密度的礦物進行分選[2]。水力旋流器是尾礦處理常用的設備[3]，結構如圖1所示。

流化床分選機是一種高效的靜態水力分級分選設備，高濃度的礦漿由進料口給入設備分級腔內。流化床分選機底部設置上升水進水管，高壓力的水由進水管進入上升水箱，上升水箱與分級腔隔板之間設置過水孔，水由孔內穿過進入分級腔內向上流動，帶動粒度細、相對密度小的顆粒向上運動，由溢流口排出。粒度粗、相對密度大的顆粒向下運動，由底流口排出。流化床分選機對不同相對密度的固體顆粒分選效果好，結構如圖2所示。

2 選銅尾礦水力分級分選提純試驗

下面以2種選銅尾礦為例，進行水力分級分選提純試驗。

2.1 水力分級分選提純試驗1

選銅尾礦1的含銅礦物以黃銅礦為主，礦石相對密度為4.1～4.3，脈石礦物以硅酸鹽礦物為主，礦石相對密度為2.6～2.7。分別采用水力旋流器及流化床分選機對尾礦進行分級分選試驗。

2.1.1 水力旋流器分級分選試驗

選銅尾礦1采用水力旋流器進行分級分選，試驗結果如表1所示。水力旋流器入料濃度為21.22%，粒徑小于38 μm的顆粒含量為53.20%，銅品位為0.284%。數據顯示，銅礦物多富集在粒徑大于38 μm

的顆粒中。3個條件試驗中，隨著底流濃度的降低，旋流器底流產率逐漸增加。隨著底流產率的增加，旋流器溢流及底流銅品位逐漸降低，底流中銅回收率逐漸提高。條件試驗2中，旋流器底流銅品位為0.339%，溢流銅品位為0.082%，底流中銅回收率達到93.82%。

2.1.2 流化床分選機分級分選試驗

試驗過程中，流化床分選機底部設置流量逐漸增加的上升水流，水流量變化如圖3所示。流化床分選機的溢流及底流產品先后取樣7次，進行濃度、粒度及銅品位分析，結果如表2所示。

圖3 流化床分選機底部上升水流量

采用流化床分選機進行選銅尾礦分級分選試驗，隨著底部上升水流量的增加，底流產率逐漸降低，底流中粒徑小于38 μm的顆粒含量逐漸降低，底流中銅品位逐漸提高，溢流中銅品位逐漸提高，底流中銅回收率逐漸降低。條件試驗1中，流化床分選機溢流中粒徑小于38 μm的顆粒含量為90%，底流中粒徑小于38 μm的顆粒含量為12.7%。溢流中銅品位為0.066%，底流中銅品位為0.053%。溢流中銅回收率為11.65%，底流中銅回收率為88.35%。

2.1.3 分級分選試驗結果對比

與流化床分選機相比，水力旋流器具有更高的底流產率及底流銅回收率。流化床分選機底流的銅品位高于水力旋流器。流化床分選機溢流細度低于水力旋流器，溢流的銅品位也低于水力旋流器，流化床分選機對選銅尾礦中的銅選別效果更佳。

2.2 水力分級分選試驗2

選銅尾礦2以含銅礦物為目的礦物，礦石相對密度約為4，脈石礦物以含鐵礦物為主，礦石相對密度約為3.5。目的礦物及脈石礦物相對密度差異較小。分別采用水力旋流器及流化床分選機對其進行分級分選試驗。

2.2.1 水力旋流器分級分選試驗

選銅尾礦2采用水力旋流器進行分級分選，試驗結果如表3所示。水力旋流器入料濃度為31.74%，粒徑小于45 μm的顆粒含量為65.63%，銅品位為0.213%。銅礦物多富集在粒徑大于45 μm的顆粒中，粗顆粒（粒徑大于45 μm）銅含量高于細顆粒（粒徑小于45 μm）。3個條件試驗中，隨著底流濃度的降低，旋流器底流產率逐漸增加。隨著底流產率的增加，旋流器溢流及底流銅品位逐漸降低，底流中銅回收率逐漸提高。條件試驗1中，旋流器底流銅品位為0.294%，溢流銅品位為0.186%，底流中銅回收率達到43.52%。

2.2.2 流化床分選機分級分選試驗

試驗過程中，流化床分選機底部設置流量逐漸增加的上升水流，水流量變化如圖4所示。流化床分選機的溢流及底流產品先后取樣7次，進行濃度、粒度及銅品位分析，結果如表4所示。

采用流化床分選機進行選銅尾礦分級分選試驗，隨著底部上升水流量的增加，底流產率逐漸降低，底流中粒徑小于45 μm的顆粒含量逐漸降低，底流中銅品位逐漸提高，溢流中銅品位逐漸提高，底流中銅回收率逐漸降低。條件試驗1中，流化床分選機溢流中粒徑小于45 μm的顆粒含量為84.90%，底流中粒徑小于45 μm的顆粒含量為20.17%。溢流中銅品位為0.178%，底流中銅品位為0.323%。溢流中銅回收率為49.38%，底流中銅回收率為50.62%。

2.2.3 分級分選試驗結果對比

與流化床分選機相比，水力旋流器具有更高的溢流細度。流化床分選機底流的銅品位高于水力旋流器。流化床分選機溢流細度低于水力旋流器，溢流的銅品位也低于旋流器，流化床分選機對選銅尾礦中的銅具有更優的選別效果。

3 結論

水力旋流器及流化床分選機均對選銅尾礦中的銅礦物具有分級分選的作用。水力旋流器處理選銅尾礦，分級作用更加明顯。流化床分選機處理選銅尾礦，具有更優的銅礦分選效果。采用流化床分選機處理選銅尾礦，可以獲得更低的底流產率和更高的底流銅品位。推薦采用流化床分選機處理選銅尾礦，回收尾礦中殘留的銅礦物。

參考文獻

1 褚良銀，陳文梅.旋流器分離理論[M].北京：冶金工業出版社，2002：38-39.

2 龐學詩.水力旋流器技術與應用[M].北京：中國石化出版社，2011：51-52.

3 吳澤洲，李永峰，王麗娟，等.水力旋流器在尾礦處理中的應用[J].有色冶金設計與研究，2022（2）：10-13.

作者簡介：李永峰（1988—），男，山東菏澤人，工程師。研究方向：旋流分離、尾礦分選等工藝與應用。