羅仁昆， 吳星琳， 王俊娥，3， 陳 杭， 張恒星， 石 瑀

(1.紫金銅業(yè)有限公司,福建 龍巖364204； 2.廈門紫金礦冶技術(shù)有限公司,福建 廈門361115； 3.福州大學(xué) 紫金礦業(yè)學(xué)院,福建 福州350108)

據(jù)統(tǒng)計(jì),我國(guó)銅資源儲(chǔ)量約3 000 萬(wàn)噸,約占世界銅總儲(chǔ)量的4.35%［1-3］,且以中小型貧礦為主,開采、選別難度大［4］。 我國(guó)銅冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的爐渣約500萬(wàn)噸/年,銅含量達(dá)0.5%以上［5-6］,是極其重要的銅二次資源［7］。 銅冶煉爐渣與原生銅礦石相比,具有密度大、硬度大、銅礦物嵌布粒度細(xì)、易碎難磨等特點(diǎn)［8-10］。福建某銅冶煉企業(yè)采用破碎-細(xì)磨-浮選工藝,回收其中的銅、金、銀等有價(jià)元素,為使?fàn)t渣中銅礦物充分解離,磨礦細(xì)度要求-0.045 mm 粒級(jí)含量達(dá)到80%左右,由于磨礦流程長(zhǎng),礦漿溫度上升至55 ～60 ℃。 較高的礦漿溫度使得浮選藥劑易于分解而失去藥效,從而增大藥劑消耗量、降低浮選金屬回收指標(biāo)。 為進(jìn)一步提高浮選作業(yè)效率、降低成本,本文針對(duì)高溫浮選的特點(diǎn),開展藥劑匹配與制度優(yōu)化研究,以實(shí)現(xiàn)銅渣中銅的高效回收。

1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料取自福建某銅冶煉公司,采用化學(xué)法、ICP、SEM 及MLA 等分析手段,對(duì)銅渣主要成分及含量、銅物相組成、粒度分布進(jìn)行了研究,結(jié)果分別見(jiàn)表1～3。

由以上分析可知,該銅渣中主要成分為Cu、Fe、Zn、Pb 及Au、Ag 等有價(jià)金屬。 銅主要以輝銅礦、金屬銅、斑銅礦、冰銅、赤銅礦等形式賦存；銅渣按嵌布粒度從細(xì)到粗依次為冰銅、赤銅礦、斑銅礦、金屬銅和輝銅礦；金屬銅和輝銅礦的嵌布粒度分布相對(duì)較集中,主要分布在-0.038＋0.020 mm 粒級(jí)和-0.020＋0.010 mm 粒級(jí)。

銅渣中各含銅相、玻璃相及磁鐵礦相等相互連生或包裹,其中金屬銅與磁鐵礦、玻璃相連生,金屬銅與輝銅礦、鐵橄欖石連生,輝銅礦包裹金屬銅、與磁鐵礦連生,輝銅礦被玻璃相包裹。

2 試驗(yàn)方法

采用XFD 單槽浮選機(jī)(吉林省探礦機(jī)械廠)進(jìn)行銅渣高溫體系浮選藥劑遴選及藥劑制度優(yōu)化試驗(yàn)。 以熱水配置高溫礦漿(礦漿溫度55 ～60 ℃),分別考察Z-200、丁基黃藥、丁基銨黑藥、ZJ101 作捕收劑對(duì)選銅效果的影響。 在試驗(yàn)過(guò)程中各浮選作業(yè)捕收劑用量依次遞減50%,起泡劑2＃油用量與生產(chǎn)實(shí)際藥劑用量一致。 試驗(yàn)流程如圖1 所示。 其中ZJ101 是自主研發(fā)的一種新型脂類銅捕收劑。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磨礦細(xì)度的影響

按圖1 所示流程,以Z-200 為捕收劑,考察了磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖2。 由圖2 可知,磨礦細(xì)度為-0.045 mm 粒級(jí)占79.46%時(shí),銅回收率和品位相對(duì)最優(yōu)。當(dāng)-0.045 mm 粒級(jí)含量超過(guò)79.46%時(shí),礦石泥化現(xiàn)象加重,不利于銅的捕收。 當(dāng)磨礦細(xì)度達(dá)到-0.045 mm 粒級(jí)占89.77%時(shí),由于礦泥的團(tuán)聚,雖然銅回收率回升,但銅品位下降。 綜合考慮,選擇磨礦細(xì)度為-0.045 mm 粒級(jí)占80%左右。

圖1 試驗(yàn)流程

圖2 磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響

3.2 石灰用量的影響

磨礦細(xì)度-0.045 mm 粒級(jí)占80%,其他條件不變,考察了粗選石灰用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3 可知,石灰用量為400 g/t 時(shí),銅粗選精礦銅品位和回收率較優(yōu),繼續(xù)增大石灰用量,銅回收率增加幅度不大,甚至下降。 綜合考慮,選擇銅粗選石灰用量為400 g/t。

圖3 石灰用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

3.3 捕收劑種類及用量的影響

3.3.1 Z-200

按圖1 所示流程,考察了Z-200 用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖4。 由圖4 可知,當(dāng)粗選作業(yè)Z-200用量由20 g/t 增加至40 g/t 時(shí),銅回收率大幅升高,繼續(xù)增加Z-200 用量至60 g/t,銅回收率無(wú)明顯提升,但銅精礦銅品位下降。

圖4 Z-200 用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

3.3.2 丁基黃藥

按圖1 所示流程,考察了丁基黃藥用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖5。 由圖5 可知,當(dāng)粗選作業(yè)丁基黃藥用量由30 g/t 增加至60 g/t 時(shí),銅回收率大幅升高,銅精礦銅品位小幅提升,繼續(xù)增加丁基黃藥用量后銅回收率和銅精礦銅品位無(wú)明顯變化。

圖5 丁基黃藥用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

3.3.3 丁基銨黑藥

按圖1 所示流程,考察了丁基銨黑藥用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖6。 由圖6 可知,當(dāng)粗選作業(yè)丁基銨黑藥用量由40 g/t 增加至80 g/t 時(shí),銅回收率和銅精礦銅品位均有提高,但與Z-200 相比,并未有效改善高溫體系下銅的浮選回收效率。

圖6 丁基銨黑藥用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

3.3.4 ZJ101

基于烷基黃原酸離子對(duì)銅具有良好的螯合作用,利用廉價(jià)的原料(黃藥和二氯代烷),合成分子內(nèi)具有兩個(gè)黃原酸根(—OCSS—)雙配位點(diǎn)的高效低毒捕收劑ZJ101,以增強(qiáng)藥劑分子與礦物表面金屬離子的作用,提高其對(duì)渣中銅的浮選回收率。 按圖1 所示流程,考察了ZJ101 用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響,結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖7 可知,當(dāng)粗選作業(yè)ZJ101 用量由20 g/t 增加至60 g/t 時(shí),銅回收率和銅精礦銅品位均大幅提高。 結(jié)果表明該捕收劑熱穩(wěn)定性好,能很好地適應(yīng)高溫浮選體系。

圖7 ZJ101 用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響

3.4 閉路試驗(yàn)

取現(xiàn)場(chǎng)車間再磨后的銅渣礦漿,在磨礦細(xì)度-0.045 mm 粒級(jí)占80%條件下,開展了ZJ101 一次粗選三次掃選閉路試驗(yàn),ZJ101 用量40＋20＋10＋5 g/t,閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖8,結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4 結(jié)果可知,采用ZJ101 作為銅渣捕收劑時(shí),經(jīng)一次粗選三次掃選閉路試驗(yàn)獲得銅精礦銅品位25.95%、銅回收率93.36%的指標(biāo)。 結(jié)果表明:在高溫體系下浮選,ZJ101 對(duì)銅渣的捕收能力略優(yōu)于Z-200 與丁基銨黑藥。

圖8 閉路試驗(yàn)流程

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 論

1) 某銅渣中有價(jià)金屬為銅、鉛、鋅、金、銀等,其中銅含量為3.08%左右,主要以輝銅礦、金屬銅形式存在。 含銅顆粒較細(xì),主要集中于-0.038＋0.010 mm 粒級(jí),各含銅物相、鐵橄欖石相以及玻璃相之間相互包裹或連生。

2) 高溫浮選體系(礦漿溫度55～60 ℃)實(shí)驗(yàn)室閉路試驗(yàn)結(jié)果表明,以ZJ101 作為銅渣捕收劑,采用一粗三掃浮選流程,在ZJ101 用量40＋20＋10＋5 g/t 的藥劑制度下銅回收率為93.36%,所得銅精礦銅品位為25.95%。