鄧善芝，曾小波，熊文良

(1.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；2.中國地質(zhì)調(diào)查局金屬礦產(chǎn)資源綜合利用技術(shù)研究中心，四川 成都 610041)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對銅的需求越來越大。由于我國銅礦資源多為復(fù)雜難選的貧礦，尤其是近年來高品位硫化銅礦資源日益減少，因此加強(qiáng)貧、細(xì)、雜銅礦石的選別技術(shù)研究，提高其綜合利用率，對于保證我國銅工業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1-3]。

本文試驗(yàn)礦石來自四川某銅礦山，該礦山原有生產(chǎn)工藝簡單粗放，選礦產(chǎn)品單一，銅精礦回收率低，原礦中富含的金銀貴金屬及伴生石英礦物沒有得到合理開發(fā)利用，造成礦產(chǎn)資源的極大浪費(fèi)，同時(shí)，大量尾礦廢棄物占用農(nóng)田、山林，破壞生態(tài)環(huán)境。對試驗(yàn)礦石開展選礦試驗(yàn)研究，以形成金銀銅礦選礦綜合利用的新工藝，不僅提高了選廠經(jīng)濟(jì)效益、有利于礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展，更為我國其他地區(qū)銅礦及伴生礦物的綜合開發(fā)利用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)成分

原礦主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，銅礦物的化學(xué)物相分析結(jié)果見表2。

從表1、表2的分析結(jié)果可知，礦石中可供利用的有價(jià)元素除銅外，可綜合回收的元素還有金、銀及非金屬元素SiO2，其他有益伴生組分和有害組分含量均較低。銅主要以次生硫化銅形式存在，含量占到70%以上，難以利用的結(jié)合氧化銅含量較低[4]，僅為2.72%。

1.2 礦石的物質(zhì)組成與主要礦物嵌布特征

礦石的礦物含量分析結(jié)果見表3。

表1 試驗(yàn)礦石的化學(xué)分析結(jié)果/%

注：*單位為g/t。

表2 礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果/%

表3 礦石中礦物含量表/%

由表3可知，礦石中金屬礦物含量較少，僅占礦物總量的4%，其中銅礦物種類較多，主要銅礦物為輝銅礦，其次有藍(lán)銅礦、藍(lán)輝銅礦、斑銅礦、黝銅礦、銅藍(lán)等，由于金銀貴金屬礦物含量低，且多微細(xì)粒嵌布或散染狀分布于銅礦物中，光片顯微鏡下難以單獨(dú)計(jì)量鑒定，在表中未單獨(dú)列出金銀礦物含量；脈石礦物主要有石英、白云石、云母類礦物等。

2 選礦工藝試驗(yàn)研究

礦石中主要目的礦物銅、金銀的回收，均與輝銅礦的回收密切相關(guān)，故考慮將銅、金銀礦物共同回收，得到銅金銀礦物的混合精礦，再進(jìn)一步分選。

2.1 銅、金銀礦物混合浮選試驗(yàn)

重選是回收礦石中自然金的常用方法之一[5]，且具有生產(chǎn)成本低、操作簡單易學(xué)等優(yōu)點(diǎn)。因此，選擇適宜細(xì)粒級(jí)物料選別的細(xì)砂搖床進(jìn)行重選探索試驗(yàn)，但試驗(yàn)結(jié)果并不理想，通過鏡下鑒定發(fā)現(xiàn)，礦石中的金以細(xì)粒金和顯微金為主，這部分細(xì)粒級(jí)的自然金很難通過重選回收。本文中優(yōu)選銅礦物的選礦藥劑，采用浮選方法，混合回收金銀礦物與銅礦物。

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦是選廠作業(yè)中能耗最高的工藝，因此，在開展其他條件優(yōu)化前，固定選礦藥劑用量，開展磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果

隨磨礦細(xì)度增加，浮選精礦中有用礦物的品位和回收率隨之上升，當(dāng)磨礦細(xì)度(-200目含量)>77.40%時(shí)，由于礦物過度解離，礦漿中細(xì)粒級(jí)脈石礦物含量劇增，致使浮選精礦的選礦指標(biāo)顯著下降。綜合考慮浮選選礦指標(biāo)和選礦經(jīng)濟(jì)成本，確定了該金銅礦選礦的最佳磨礦細(xì)度(-200目含量)為77.40%。

2.1.2 石灰用量條件試驗(yàn)

石灰是硫化礦中最常見的 pH 調(diào)整劑，因其來源廣、價(jià)格低而被廣泛應(yīng)用[6]。試驗(yàn)選擇最常用的石灰進(jìn)行浮選礦漿的pH值調(diào)整劑，固定磨礦細(xì)度、硅酸鈉及捕收劑用量進(jìn)行石灰用量試驗(yàn)。石灰用量的試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。由于浮選產(chǎn)品中Au品位含量較低，測定較為困難，且探索試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品中Au元素選礦指標(biāo)的變化趨勢與Cu、Ag相同，因此，后續(xù)試驗(yàn)結(jié)果中僅表述了浮選試驗(yàn)中Cu和Ag的品位和回收率變化。

由表5所示結(jié)果可知，隨石灰用量的逐漸增加，該金銀銅礦混合浮選的浮選礦漿pH逐漸上升，浮選精礦的Cu、Au品位和回收率均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。綜合考慮，浮選礦漿的最佳用量為2000g/t。

表5 石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

2.1.3 硅酸鈉用量條件試驗(yàn)

工藝礦物學(xué)研究表明，原礦中主要脈石礦物為石英和鈣、鎂類礦物，因此選擇硅酸鈉作為脈石抑制劑。固定磨礦細(xì)度、石灰用量和捕收劑用量，考察不同硅酸鈉用量對浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 硅酸鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由表6所示結(jié)果可知，硅酸鈉對礦石中的脈石礦物具有一定的抑制作用。隨著硅酸鈉用量增加，浮選粗精礦品位逐漸上升。綜合考慮，確定硅酸鈉用量為500g/t。

2.1.4 捕收劑用量條件試驗(yàn)

在確定的磨礦細(xì)度及選礦調(diào)整劑用量條件下，考察不同XZD-1捕收劑用量對該金銅礦浮選選礦指標(biāo)的影響。試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

由表7所示試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著捕收劑用量的增加，浮選精礦中有用元素的品位略有下降，但回收率隨之顯著上升，且浮選粗精礦可以通過進(jìn)一步精選等方法獲得較高品位的合格銅精礦，因此，金銅礦粗選XZD-1捕收劑的最佳用量為112g/t。金銅礦混合浮選可以得到Cu品位為4.92%、Ag品位為743.00×10-6的浮選粗精礦。

2.1.5 浮選閉路試驗(yàn)

金銅礦混合浮選可以取得較好的粗選選礦指標(biāo)，但銅精礦品位難以獲得進(jìn)一步的提高。對所得浮選粗精礦鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，粗精礦中存在尚未解離的部分連生體礦物。因此，將浮選粗精礦進(jìn)一步磨礦解離后，再進(jìn)行精選。閉路試驗(yàn)流程如圖1所示，結(jié)果見表8。

表8 閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖1 浮選閉路試驗(yàn)流程圖

由表8所示試驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)一粗一掃三精的浮選閉路試驗(yàn)流程，可以得到Cu品位為13.73%，Au品位為38.59×10-6，Ag品位為2160.00×10-6的混合精礦。

對所得精礦，開展工藝礦物學(xué)產(chǎn)品檢查，顯微鏡下顯示銅金精礦中非金屬礦物含量少，浮選分選效果較好。但在現(xiàn)有細(xì)度下，仍有35%～40%的銅礦物和黃鐵礦未能解離，這也是精礦產(chǎn)品中Cu含量不高的主要原因之一。采用浮選工藝進(jìn)一步提高精礦品位、分選金銅銀礦物時(shí)，有用礦物回收困難且損失較大。將所獲混合精礦作為產(chǎn)品出售，不能實(shí)現(xiàn)廠方經(jīng)濟(jì)效益的最大化。因此，在后續(xù)試驗(yàn)中，對銅金混合精礦，開展浸出探索試驗(yàn)，以獲得合格的銅產(chǎn)品和金銀混合產(chǎn)品。

2.2 混合精礦浸出試驗(yàn)探索

調(diào)整液固比為5∶1，加入硫酸調(diào)漿至pH=1～1.5左右，在 160℃、1.5MPa氣壓條件下浸銅2小時(shí)，所得浮選精礦經(jīng)加壓浸出后，銅的浸出率達(dá)到了90%，浸銅貴液經(jīng)蒸餾、結(jié)晶等進(jìn)一步處理后，最終可得到硫酸銅產(chǎn)品[7]。

銅金精礦中不可避免含有鐵、硫雜質(zhì)，這些雜質(zhì)在金銀的浸出過程中會(huì)大量的消耗氧及氰化物，嚴(yán)重影響金銀的浸出效果?；诖嗽颍祟惖V石被業(yè)界公認(rèn)為難浸礦石[8]。因此，在開展金銀氰化浸出前，對浸銅渣進(jìn)行浮選除雜。試驗(yàn)流程如圖2所示。

圖2 加壓浸銅-浮選除硫工藝流程

浸銅渣經(jīng)浮選除硫后，得到富含金銀的硫渣(即浮選泡沫)和金銀渣。硫渣含硫60%、金7.41g/t、銀864.00g/t，硫、金、銀作業(yè)回收率分別為87.67%、12.33%和19.88%，可作為硫產(chǎn)品單獨(dú)出售；金銀渣含金91.01g/t、銀6015.00g/t，金、銀作業(yè)回收率分別為87.67%和80.12%，金銀渣可作為產(chǎn)品出售，也可選擇繼續(xù)氰化浸出金和銀，最終制成金錠和銀錠。

2.3 浮選尾礦的綜合利用

銅金銀浮選尾礦中主要礦物為石英、長石、褐鐵礦等，其中，石英含量較高，SiO2含量達(dá)到79.51%。對尾礦進(jìn)一步進(jìn)行選礦加工，能夠獲得一個(gè)具有商品價(jià)值的石英砂產(chǎn)品。

采用羥肟酸和十二胺，在酸性條件下采用反浮選除雜[9-10]，可獲得SiO2品位為89.24%的石英精礦。石英精礦經(jīng)磁選除鐵后，采用稀鹽酸進(jìn)一步清洗漂白，最終可獲得SiO2品位為98.14%的石英產(chǎn)品。

3 結(jié)論

針對試驗(yàn)礦石，采用混合浮選工藝，分別得到銅金銀混合精礦及浮選尾礦。混合浮選精礦經(jīng)進(jìn)一步浸出處理，分別得到硫酸銅產(chǎn)品及金銀渣產(chǎn)品；浮選尾礦經(jīng)反浮選和浸出除雜處理后，可獲得具有商品價(jià)值的石英精粉。

1)礦石中的有用礦物主要為銅及金銀貴金屬。主要銅礦物為輝銅礦，金銀礦物均與輝銅礦密切相關(guān)。

2)以石灰為pH調(diào)整劑、水玻璃為脈石抑制劑、 XZD-1為捕收劑，經(jīng)一次粗選一次掃選三次精選選礦工藝，獲得銅金銀混合浮選精礦，精礦含Cu 13.73%、Au 38.59 g/t、Ag 2160.00 g/t，回收率分別為Cu 81.01%、Au 81.80%和Ag 81.07%。

3)銅金銀混合精礦經(jīng)加壓浸銅，試驗(yàn)取得了銅浸出率90%的指標(biāo)，浸銅貴液經(jīng)蒸餾、結(jié)晶等進(jìn)一步處理后，最終可得到硫酸銅產(chǎn)品。浸銅渣經(jīng)浮選除硫后，不僅可獲得含硫60.0%、金7.41g/t、銀864.00g/t的富硫渣產(chǎn)品，還可獲得含金91.01g/t、銀6015.00g/t的金銀渣。

4)尾礦綜合利用探索試驗(yàn)表明，銅金銀浮選尾礦經(jīng)反浮選、磁選和酸洗處理后，可獲得含SiO298.14%的石英精礦，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益三者的有機(jī)統(tǒng)一。

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