矿产保护与利用   2021   Vol 41 Issue (5): 118-122
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阶段磨矿—异步浮选工艺回收某铜冶炼渣中的铜[PDF全文]
王鹏程1,2,3 , 王洪成4 , 斗孙平1,2,3 , 王帅4 , 朱贤文1,2,3     
1. 西部矿业集团科技发展有限公司, 青海 西宁 810006;
2. 青海省有色矿产资源工程技术研究中心, 青海 西宁 810006;
3. 青海省高原矿物加工工程与综合利用重点实验室, 青海 西宁 810006;
4. 西藏玉龙铜业股份有限公司, 西藏 昌都市 854000
摘要:铜火法冶炼渣中铜品位为5.23%,具有良好的回收利用价值。原矿中铜矿物主要为冰铜和金属铜,脉石矿物主要为铁酸盐和铁橄榄石,还有大量的玻璃相。玻璃相的存在为选矿带来不利的影响。对该冶炼渣采用阶段磨矿—异步浮选工艺,在较粗的磨矿细度下优先回收可浮性较好的粗颗粒铜矿物,获得含铜45.36%、铜回收率81.65%的铜精矿,浮选尾矿再磨后回收细粒级的铜矿物,获得含铜13.65%、铜回收率13.74%的综合铜精矿,综合铜精矿含铜33.99%,含金3.42 g/t,含银79.17 g/t,铜回收率95.40%,金回收率85.94%,银回收率81.17%,该冶炼渣中的铜、金和银均得到较好的回收。
关键词铜冶炼渣阶段磨矿异步浮选冰铜
Investigation on Recovery of Copper from Smelting Slag by Asynchronous Flotation
WANG Pengcheng1,2,3 , WANG Hongcheng4 , DOU Sunping1,2,3 , WANG Shuai4 , ZHU Xianwen1,2,3     
1. Technology Development of Western Mining Group Co., Ltd, Xining 810006, Qinghai, China;
2. Research Center of Nonferrous Mineral Resources of Engineering and Technology in Qinghai Province, Xining 810006, Qinghai, China;
3. Qinghai province key laboratory of Plateau Mineral Processing Engineering and Comprehensive Utilization, Xining 810006, Qinghai, China;
4. Tibet Yulong Copper Industry Co., Ltd., Changdu 854000, Tibet, China
Abstract: The copper grade in copper smelting slag is 5.23%, which has good recycling value. Copper minerals in the raw slag are mainly matte and metallic copper. The gangue minerals are mainly ferrite and iron olivine. There are a large number of glass phases. The existence of glass phase has an adverse impact on beneficiation. Asynchronous flotation process is adopted for the smelting slag to preferentially recover coarse-grained copper minerals with good floatability under coarse grinding fineness. The copper concentrate with copper content of 45.36% and copper recovery of 81.65% was obtained. Fine grained copper minerals are recovered after regrinding of flotation tailings. The comprehensive copper concentrate with copper content of 13.65% and copper recovery of 13.74% was obtained. The concentrate contains 33.99% copper, 3.42 g/t gold and 79.17 g/t silver. The recovery rate gold and silver are 95.40%, 85.94% and 81.17% respectively. The copper, gold and silver in the smelting slag are all well recovered.
Key words: copper smelting slag; stage grinding; asynchronous flotation; matte

随着经济的不断发展,我国铜产量和消费量迅猛增长,铜产量和消费量连续多年位居世界第一,铜冶炼渣数量随之也逐年上升,铜冶炼渣年产量达2 000万t以上,渣中含金属铜近百万吨,金属铁超千万吨及其他有价元素,具有较高的资源价值和经济价值[1-2]。铜冶炼渣是火法冶金的一种产物,主要成分来自铜精矿、熔剂和还原剂灰分中的造渣成分,成分较原生铜矿更为复杂[3]。冶炼渣作为各种氧化物的熔体,其中铁、二氧化硅、氧化钙和氧化铝的含量较高,矿物组成主要为铁橄榄石、磁铁矿和脉石组成的玻璃体[4-6]。冶炼渣中的铜矿物因冶炼工艺手段不同分为氧化铜、冰铜和金属铜等形式[7-8],其中主要以冰铜的形式存在,主要组成为Cu2S和FeS的熔体,是一种人造矿物,可浮性较天然矿物差。铜冶炼渣一般均采用浮选法进行回收,常采用两段闭路磨矿,磨矿细度达到-43 μm占80%以上,采用常规的一段磨矿—浮选工艺会导致部分铜矿物过磨,影响铜的回收。采用阶段磨矿—异步浮选工艺可避免粗粒级铜矿物过磨,提高铜回收率。铜冶炼渣因矿物组成和矿石性质复杂,大力开发高效环保的铜冶炼渣技术、提高铜冶炼资源利用率,减少资源浪费,加快铜冶炼渣选矿技术的推广,发展循环经济具有重要意义。

1 铜冶炼渣化学成分

该铜冶炼渣为铜精矿底吹熔炼炉渣,经过环冷、破碎后进入铜渣选矿车间,试样多元素分析结果见表 1。矿物组成测定结果见表 2。从表 1可以看出,冶炼渣中铜品位为5.23%,含量比较高,是冶炼渣中主要回收的元素。金含量为0.56 g/t,银含量为12.38 g/t,具有很高的回收价值,可综合回收。从表 2可以看出,冶炼渣中铜矿物主要为冰铜和金属铜,脉石矿物主要为铁酸盐和铁橄榄石,还有大量的玻璃相,玻璃相的存在给选矿带来不利的影响。

表 1 试样多元素分析结果 Table 1 Multi-elements analysis results of the sample  

表 2 试样主要矿物组成 Table 2 Main mineral composition and relative content of the sample  

2 选矿原则方案的确定

铜冶炼渣作为一种“人造矿石”,选矿方法主要有浮选、磁选、重选和联合选矿等多种方法,在实际生产中多采用浮选法回收有用矿物。铜冶炼渣因硬度大,铜矿物嵌布粒度不均匀,有一部分铜矿物嵌布粒度粗,还有一部分铜矿物嵌布粒度细,确定采用“阶段磨矿—异步浮选”工艺进行回收,在较粗的磨矿细度下优先回收可浮性较好的粗颗粒铜矿物,浮选尾矿再磨后回收细粒级的铜矿物,进一步提高铜回收率[9-10]

3 结果与讨论 3.1 快速浮选矿浆质量浓度影响

铜冶炼渣在浮选过程中,解离后的大颗粒铜矿物较多,且泡沫层较脆。因此,不同的浮选矿浆质量浓度对铜冶炼渣的浮选指标有较大的影响。本次试验主要考察了矿浆质量浓度对铜浮选指标的影响。在磨矿细度-0.074 mm含量在75%的条件下,选择铜选择性较好的Z-200作铜捕收剂,用量为60 g/t,松醇油用量80 g/t,试验流程见图 1,试验结果见图 2

图 1 快速浮选试验流程 Fig.1 flow chart of rapid flotation test

图 2 浮选矿浆质量浓度对浮选结果的影响 Fig.2 Effect of pulp density on flotation results

图 2可知,浮选矿浆质量浓度对铜冶炼渣浮选指标的影响较大,随着矿浆质量浓度不断增大,铜精矿品位逐渐降低,但变化幅度不大,铜回收率先升高后降低。当浮选矿浆质量浓度为36%时,选别指标最好,可获得含铜46.36%、铜回收率74.52%的铜精矿。

3.2 快速浮选磨矿细度影响

铜冶炼渣作为各种氧化物的熔体,结构致密,晶体微小,通常均比较硬,难以磨碎,但冶炼渣中有部分铜矿物嵌布粒度较粗,在较粗的磨矿细度下即可获得单体解离。本次试验主要考察了快速浮选时磨矿细度对铜浮选指标的影响。在浮选矿浆质量浓度36%的条件下,采用铜选择性较好的Z-200作捕收剂,用量为60 g/t,松醇油用量80 g/t,试验流程见图 1,试验结果见图 3

图 3 磨矿细度对浮选结果的影响 Fig.3 Effect of grinding fineness on flotation results

图 3可知,磨矿细度对冶炼渣浮选指标的影响较小,当磨矿细度-0.074 mm含量在65%~90%之间,精矿品位变化不大,基本都在46%左右,铜回收率随着磨矿细度的增加逐渐升高,当-0.074 mm含量大于80%时,铜回收率变化不大。因此,确定后续的磨矿细度-0.074 mm含量为80%,此时可获得含铜47.11%、铜回收率79.79%的铜精矿。

3.3 快速浮选Z-200用量影响

本次试验固定磨矿细度-0.074 mm含量占80%,浮选矿浆质量浓度为36%,Z-200作捕收剂,松醇油用量80 g/t,主要考察Z-200用量对冶炼渣选别指标的影响,试验流程见图 1,试验结果见图 4

图 4 Z-200用量对浮选结果的影响 Fig.4 Effect of Z-200 dosage on flotation results

图 4可知,随着Z-200用量的不断增加,精矿产率逐渐增加,精矿中铜品位先升高后降低,铜回收率逐渐升高。当Z-200用量为76 g/t时,选别指标最佳,当用量继续增加时,铜回收率虽有升高,但品位下降较大。

3.4 快速浮选松醇油用量影响

本次试验固定磨矿细度-0.074 mm含量占80%,浮选矿浆质量浓度为36%,Z-200用量为76 g/t,主要考察松醇油用量对冶炼渣选别指标的影响,试验流程见图 1,试验结果见图 5

图 5 松醇油用量对浮选结果的影响 Fig.5 Effect of pine oil dosage on flotation results

图 5可知,随着松醇油用量的不断增加,精矿中铜品位逐渐降低,回收率逐渐升高。综合考虑药剂成本等因素,最终选择松醇油的用量为85 g/t。

3.5 快速浮选尾矿再磨细度的影响

冶炼渣中有部分铜矿物的嵌布粒度较细,需要在较细的磨矿细度下才能达到完全解离。本次试验以快速浮选尾矿作为给矿,主要考察再磨细度对铜浮选指标的影响。采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂,松醇油作起泡剂,试验流程图见图 6,试验结果见图 7

图 6 快速浮选尾矿再浮选试验流程 Fig.6 flow chart of rapid flotation tailings flotation tests

图 7 快速浮选尾矿再选磨矿细度试验结果 Fig.7 Effect of regrinding fineness on flotation results

图 7可知,随着再磨细度的不断提高,铜粗精矿品铜位逐渐降低,铜回收率先升高后基本保持不变。当再磨细度为-0.043 mm占80%时,可获得含铜10.23%、铜作业回收率81.50%的铜粗精矿,铜选别指标最佳。后续确定再磨细度为-0.043 mm占80%。

3.6 快速浮选尾矿再浮选捕收剂用量的影响

为强化细颗粒铜矿物的回收,在选择Z-200的基础上,同时添加捕收能力的戊基黄药作组合捕收剂。本次试验以快速浮选尾矿作为给矿,主要考察捕收剂用量对铜浮选指标的影响。再磨细度-0.043 mm含量为80%,采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂,松醇油作起泡剂,试验流程图见图 6,试验结果见图 8

1:Z-200+戊基黄药用量(22+60 g/t);2:Z-200+戊基黄药用量(30+70 g/t);3:Z-200+戊基黄药用量(38+80 g/t);4:Z-200+戊基黄药用量(46-90 g/t);5:Z-200+戊基黄药用量(54+100 g/t)。 图 8 快速浮选尾矿再浮选捕收剂用量对浮选结果的影响 Fig.8 Effect of collector dosage for flotation results

图 8可知,随着捕收剂用量的不断增加,铜粗精矿铜品位逐渐降低,铜回收率先升高后基本保持不变。当Z-200+戊基黄药的用量为(38+80)g/t时,可获得含铜10.55%、铜作业回收率81.36%的铜粗精矿,铜选别指标最佳。

4 全流程闭路试验

在条件试验的基础上,考察中矿返回对浮选的影响,在开路基础上进行了全流程闭路试验。由开路中矿工艺矿物学研究发现,中矿铜矿物的单体解离度较低,依次返回上一级浮选作业后均以连生体形式损失在尾矿中,为此对浮选中矿集中返回至再磨作业,提高中矿的单体解离度。试验流程见图 9,试验结果见表 3

图 9 全流程闭路试验流程 Fig.9 flow chart of whole process closed circuit test

表 3 全流程闭路试验流程结果 Table 3 closed circuit test results of the whole process  

表 3可知,冶炼渣含铜5.19%,在磨矿细度-0.074 mm含量占80%的条件下,Z-200作捕收剂,松醇油作起泡剂,经过依次快速浮选可获得含铜45.36%、铜回收率81.65%的铜精矿1,快速浮选尾矿经过再磨,再磨细度为-0.043 mm占80%的条件下,采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂,松醇油作起泡剂,经过两次粗选两次扫选两次精选,可获得含铜13.65%、铜回收率13.74%的铜精矿2。即可获得含铜33.99%、铜回收率95.40%的综合铜精矿,尾矿中铜损失率可控制在5%以下。综合铜精矿中含金3.42 g/t,含银79.17 g/t,金回收率85.94%,银回收率81.17%,该冶炼渣中的铜、金、银均得到较好的回收。

5 结论

(1) 冶炼渣中铜品位为5.23%,是矿石中主要回收的元素。金含量为0.56 g/t,银含量为12.38 g/t,具有很高的回收价值,可综合回收。冶炼渣中铜矿物为冰铜和金属铜,脉石矿物主要为铁酸盐和铁橄榄石,还有大量的玻璃相,玻璃相的存在为选矿带来不利的影响。

(2) 冶炼渣中铜矿物嵌布粒度不均匀,既有嵌布粒度较粗的铜矿物和金属铜,还有部分嵌布粒度较细的微细粒铜矿物,选择阶段磨矿阶段选别的工艺可有效避免粗颗粒铜矿物过磨,提高铜的回收率。

(3) 冶炼渣在磨矿细度-0.074 mm含量占80%的条件下,Z-200作捕收剂,松醇油作起泡剂,经过一次快速浮选可获得含铜45.36%、铜回收率81.65%的铜精矿1,快速浮选尾矿经过再磨,再磨细度为-0.043 mm占80%的条件下,采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂,松醇油作起泡剂,经过两次粗选两次扫选两次精选,可获得含铜13.65%、铜回收率13.74%的铜精矿2。即可获得含铜33.99%、铜回收率95.40%的综合铜精矿,尾矿中铜损失率可控制在5%以下。综合铜精矿中含金3.42 g/t,含银79.17 g/t, 金回收率85.94%,银回收率81.17%,该冶炼渣中的铜、金和银均得到较好的回收。

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