郭靈敏，洪建華，曹喜民

（1.長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；2.江西銅業(yè)集團(tuán)公司 城門(mén)山銅礦，江西 九江 332000）

選銅尾礦綜合回收銅硫鐵試驗(yàn)研究

郭靈敏1，洪建華2，曹喜民2

（1.長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410012；2.江西銅業(yè)集團(tuán)公司 城門(mén)山銅礦，江西 九江 332000）

在工藝礦物學(xué)研究的基礎(chǔ)上，采用弱磁-脫泥-銅硫混浮-中礦集中脫泥工藝流程對(duì)高堿、高泥、品位低的城門(mén)山選銅尾礦進(jìn)行了銅硫鐵等有價(jià)元素的綜合回收選礦試驗(yàn)研究。試驗(yàn)獲得銅精礦銅品位8.29%、回收率為9.16%，硫精礦硫品位為48.40%、回收率為58.87%，鐵精礦鐵品位為56.70%、回收率為2.51%、尾砂產(chǎn)率為62.53%、含硫品位為0.17%。經(jīng)脫泥選別后的尾砂主要由石英和鉀長(zhǎng)石組成、易發(fā)生氧化的金屬硫化物硫含量低，已達(dá)到建筑材料硫化物含量（按SO3質(zhì)量計(jì)）小于0.5%的要求、經(jīng)篩析表明粒度適中，從技術(shù)指標(biāo)看，適用于建材予以綜合利用。

尾礦；弱磁選；預(yù)先脫泥；活化劑；中礦處理；硫化物含量

1 引言

目前城門(mén)山銅礦選礦廠處理能力近8000t/d（約270萬(wàn)t/a），年產(chǎn)尾礦約240余萬(wàn)t。截至2013年底，現(xiàn)有的劉家溝尾礦庫(kù)尾礦堆存量已達(dá)到370.4 萬(wàn)m3，按目前的尾礦排放量計(jì)算，使用年限僅有5～8年，以后又將面臨著征地建新尾礦庫(kù)的問(wèn)題［1］。由于礦山毗鄰赤湖，周邊海拔、地形均不太適合建設(shè)大容量的尾礦庫(kù)，因此，遵循“減量化、再利用、資源化、減量化優(yōu)先”的原則［2］，城門(mén)山銅礦提出了對(duì)尾礦資源進(jìn)行綜合利用的設(shè)想：通過(guò)選礦技術(shù)將尾礦中易發(fā)生氧化的金屬硫化物硫含量降低至建筑材料的要求，將較大部分的尾礦用作建材，這樣可大幅度減少尾礦堆存量，達(dá)到延長(zhǎng)劉家溝尾礦庫(kù)使用年限、減少對(duì)礦山周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的污染破壞的目的，通過(guò)回收尾礦中銅硫鐵等有價(jià)組分，可促成經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)保效益多贏的新局面。尾礦綜合回收和利用是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的標(biāo)志之一，是利在當(dāng)代、功在千秋的事業(yè)［3］。

2 試樣性質(zhì)

2.1 主要化學(xué)成分分析

樣品的化學(xué)多元素分析結(jié)果分別列于表1，銅、硫和鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果則分別見(jiàn)表2、表3、表4。

表1 樣品的主要化學(xué)成分 %

表2 樣品中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

表3 樣品中硫的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

表4 樣品中鐵的化學(xué)物相分析結(jié)果 %

2.2 礦物組成及含量

樣品為灰白色的粉末樣。經(jīng)鏡下鑒定、X射線衍射分析、掃描電鏡分析和MLA（礦物參數(shù)自動(dòng)分析系統(tǒng)）測(cè)定綜合研究查明，樣品中金屬硫化物主要是黃鐵礦，次為白鐵礦、黃銅礦、斑銅礦和銅藍(lán)，偶見(jiàn)輝銅礦、輝鉬礦和閃鋅礦；鐵礦物含量較低，主要包括褐鐵礦、單質(zhì)鐵和極少量的磁鐵礦；脈石礦物以石英和鉀長(zhǎng)石居多，其次是絹云母、高嶺石、綠泥石、蒙脫石和少量的石榴石、透輝石、透閃石、金紅石、方解石和菱鐵礦，其他微量礦物尚見(jiàn)斜長(zhǎng)石、白云石、黑云母、鐵滑石、重晶石、磷灰石、鋯石和榍石等。根據(jù)鏡下鑒定和MLA的測(cè)定，結(jié)合化學(xué)多元素分析和元素化學(xué)物相分析結(jié)果，計(jì)算得出樣品中主要礦物的重量含量列于表5。

表5 樣品中主要礦物的含量 %

2.3 主要礦物賦存狀態(tài)

（1）銅礦物。包括黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦和銅藍(lán)，以黃銅礦和銅藍(lán)較為常見(jiàn)。銅礦物多為不規(guī)則粒狀，以銅藍(lán)為代表的次生硫化銅礦物交代其他銅礦物的現(xiàn)象十分普遍，呈單體產(chǎn)出的銅礦物占52.53%，其余以極貧連生體（顆粒中銅礦物的體積含量小于25%）所占比例最高，在-0.019mm的粒級(jí)中銅礦物的解離度達(dá)73.59%、呈極貧連生體產(chǎn)出者仍占20.10%。在銅礦物連生體中，與其嵌連關(guān)系較密切的礦物主要是石英，次為黃鐵礦、長(zhǎng)石、褐鐵礦和絹云母等。

（2）黃鐵礦和白鐵礦。黃鐵礦多為自形、半自形或不規(guī)則粒狀，少數(shù)為圓粒狀，個(gè)別由于氧化作用而發(fā)生褐鐵礦化，粒度不甚均勻，個(gè)別粗者可達(dá)0.20mm左右，一般變化于0.01～0.10mm之間；白鐵礦以晶體形態(tài)常為細(xì)小的板片狀、具明顯的雙反射和非均質(zhì)性而有別于黃鐵礦，晶體粒度普遍在0.01mm以下，部分甚至小于0.005mm，少數(shù)聚合成不規(guī)則狀集合體，可交代黃鐵礦，但與銅礦物的嵌連關(guān)系并不十分密切。呈單體產(chǎn)出的黃鐵礦（包括白鐵礦）占94.55%，其余部分大多與石英鑲嵌構(gòu)成不同比例的連生體，少數(shù)與銅礦物、鐵礦物、長(zhǎng)石、絹云母和高嶺石連生，連生方式以包裹型鑲嵌居多，主要是微細(xì)的白鐵礦和部分黃鐵礦呈浸染狀零星分布在脈石中從而致構(gòu)成極為復(fù)雜的交生關(guān)系。

（3）鐵礦物。包括磁鐵礦和褐鐵礦 其中磁鐵礦偶見(jiàn)呈半自形粒狀或不規(guī)則狀，沿邊緣可發(fā)生輕微的假象赤鐵礦化，粒度0.02mm～0.2mm不等。褐鐵礦分布相對(duì)較為廣泛，多為孔洞較為發(fā)育的不規(guī)則團(tuán)塊狀，膠狀環(huán)帶常見(jiàn)，局部經(jīng)脫水作用可過(guò)渡為蛇曲狀的水赤鐵礦，部分交代銅礦物或黃鐵礦，在交代強(qiáng)烈的顆粒中，銅礦物和黃鐵礦可呈微細(xì)的殘余出現(xiàn)，但本身又可被銅礦物交代，少數(shù)呈浸染狀嵌布在脈石中，粒度粗者可達(dá)0.5mm左右，一般0.01mm～0.3mm。

（4）脈石礦物。主要以石英和鉀長(zhǎng)石居多，其次是絹云母、高嶺石、綠泥石和蒙脫石等。其中石英呈細(xì)粒和微晶質(zhì)兩種形式產(chǎn)出，前者多為不規(guī)則碎屑狀，粒度多在0.02mm～0.15mm之間；鉀長(zhǎng)石的產(chǎn)出形式與細(xì)粒石英基本一致，半自形板片狀或不規(guī)則粒狀，少數(shù)可發(fā)生不同程度的高嶺石化。絹云母為細(xì)小的鱗片狀，集合體為不規(guī)則狀，少數(shù)因重結(jié)晶作用而發(fā)育為微細(xì)的片狀白云母。高嶺石、綠泥石和蒙脫石亦主要呈不規(guī)則狀集合體產(chǎn)出，除部分與鉀長(zhǎng)石和微晶質(zhì)石英（玉髓）集合體鑲嵌外，大多見(jiàn)于細(xì)泥中。

2.4 粒度組成

為考查城門(mén)山銅礦現(xiàn)場(chǎng)全尾試樣的粒度組成情況以及銅、硫在不同粒級(jí)分布特征，進(jìn)行了粒度篩析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 試樣粒度篩析結(jié)果 %

全尾試樣的粒度組成分布呈粗細(xì)不均，其中+0.15mm粗粒級(jí)產(chǎn)率占20.25%，其中銅分布率為20.28%、硫分布率為5.28%，說(shuō)明粗粒級(jí)中銅分布率較高、而硫分布率低；-0.075mm含量占60.77%，而-0.019mm微細(xì)粒級(jí)含量高達(dá)在33.53%，其中銅、硫品位及分布率最高。-0.075mm+0.019mm粒級(jí)產(chǎn)率為27.24%，其中銅分布率為13.64%、硫分布率為37.43%，說(shuō)明目前工藝對(duì)這部分銅礦物回收較好。

3 選礦試驗(yàn)

3.1 回收原則

為了簡(jiǎn)化流程，節(jié)省成本，選礦回收原則為不采用磨礦工序直接進(jìn)行重、磁、浮聯(lián)合選別作業(yè)，以回收尾礦中的銅硫鐵等有價(jià)組分。

3.2 鐵回收試驗(yàn)

城門(mén)山銅礦選礦廠磨礦采用半自磨+球磨工藝［4］，年處理礦石近270萬(wàn)t?？紤]礦石在磨礦過(guò)程中，鋼球作為磨礦介質(zhì)會(huì)產(chǎn)生消耗，按磨礦鋼球單耗約為0.7kg/t計(jì)，每年鋼球消耗量多達(dá)1890多噸。根據(jù)工藝礦物學(xué)研究表明，試驗(yàn)樣品中的鐵礦物主要為褐鐵礦和極少量的磁鐵礦，為回收其中的強(qiáng)磁性鐵礦物，有必要在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展選鐵試驗(yàn)，初步探索出其選鐵回收工藝及選別指標(biāo)。

采用Φ400mm鼓式電磁弱磁機(jī)進(jìn)行了磁選探索試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 弱磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.20T時(shí)，獲得產(chǎn)率為0.16%、品位（TFe）為56.70%的鐵精礦。鐵精礦經(jīng)鏡檢分析表明主要由金屬鐵、磁鐵礦和褐鐵礦等礦物組成。

3.3 硫回收試驗(yàn)從簡(jiǎn)單實(shí)用方面考慮進(jìn)行單獨(dú)回收硫試驗(yàn)方案。

3.3.1 試驗(yàn)方案

為充分回收尾礦中的黃鐵礦等含硫礦物，針對(duì)其銅低硫高及含泥多等特點(diǎn)，尤其是其中一部分黃鐵礦在生產(chǎn)選別流程中（銅硫分離）受到抑制其可浮性變差?；厥赵囼?yàn)方案采用脫泥、脫藥、活化、捕收等措施。

3.3.2 試驗(yàn)結(jié)果

全尾試樣采用螺旋溜槽預(yù)先脫泥進(jìn)行選硫閉路試驗(yàn)，采用一粗一掃三精、中礦集中脫泥返回工藝流程，試驗(yàn)結(jié)果：硫精礦品位47.04%、 回收率為65.35%，獲得產(chǎn)率62.63%，含硫品位為0.18% （SO30.45%）的尾砂。

表8 試樣選硫閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

3.4 銅硫回收試驗(yàn)

銅硫回收的關(guān)鍵是解決銅硫分離問(wèn)題，探索試驗(yàn)結(jié)果表明，在銅硫混合浮選段采用高級(jí)黃藥（戊黃藥）作捕收劑、采用硫化鈉作活化劑等將會(huì)導(dǎo)致銅硫分離難度加大。為此，乙基黃藥與丁銨黑藥作為組合捕收劑、硫酸作活化劑以改善銅硫分離效果。

3.4.1 抑制劑篩選試驗(yàn)

對(duì)含銅品位為0.29%左右的銅硫混合精礦要產(chǎn)出品位5.0%以上的銅精礦，富集比需達(dá)到18倍以上。黃鐵礦的可浮性變化使銅硫分離難以控制，因此對(duì)黃鐵礦的有效抑制是銅硫分離的難點(diǎn)之一［5］；選擇有效的抑制劑是解決銅硫分離問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，為此有必要開(kāi)展銅硫分離抑制劑篩選試驗(yàn)（給礦樣為銅硫混合精礦），試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 抑制劑篩選試驗(yàn)結(jié)果 %

從銅回收指標(biāo)來(lái)看，采用CaO+AC作組合抑制劑較采用CaO+FA時(shí)銅回收率高9.72個(gè)百分點(diǎn)，為此選用CaO+AC作組合抑制為適宜。

3.4.2 流程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)

探索試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)選用硫化鈉作活化劑時(shí)，銅硫分離難度加大，獲得的銅精礦品位較采用硫酸為活化劑時(shí)低5個(gè)百分點(diǎn)。但是采用硫酸為活化劑時(shí)，獲得的尾砂硫含量為0.3%以上。為進(jìn)一步降低尾砂硫含量，將尾砂中硫含量降至0.2%以下，進(jìn)行了流程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)：考慮一部分硫可浮性較差，而試驗(yàn)表明硫化鈉為有效活化劑，為此增加掃二作業(yè)并添加硫化鈉作活化劑，同時(shí)采用戊黃藥（高級(jí)黃藥）為捕收劑，達(dá)到強(qiáng)化活化捕收作用，以進(jìn)一步降低尾砂硫含量的目的，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 流程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)結(jié)果 %

試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)增加一次掃選作業(yè)來(lái)調(diào)整流程結(jié)果，并在掃二作業(yè)中通過(guò)采取強(qiáng)化活化捕收等有效措施，使尾砂硫含量由0.56%（一粗一掃）降至0.17%（ 一粗兩掃），試驗(yàn)效果顯著。

3.4.3 脫泥方式對(duì)比試驗(yàn)

脫泥方式將影響著銅硫回收效果，考慮現(xiàn)場(chǎng)采納旋流器方案，為此，進(jìn)行了旋流器脫泥沉砂與螺旋溜槽脫泥礦砂方銅硫混合浮選開(kāi)路對(duì)比試驗(yàn)，數(shù)據(jù)結(jié)果見(jiàn)表11。

表11 脫泥方式開(kāi)路對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果 %

采用旋流器預(yù)先脫泥量產(chǎn)率為23.47%時(shí)，其沉砂經(jīng)選別后獲得的尾砂含硫量降至0.17%，而采用螺旋溜槽脫泥量產(chǎn)率為30%時(shí)，其礦砂經(jīng)選別后獲得的尾砂含硫量降至0.19%，結(jié)果表明旋流器脫泥方案技術(shù)上可行。

3.4.4 閉路試驗(yàn)

城門(mén)山銅礦尾礦含銅極低，從中要獲得含銅品位大于12%的銅精礦，其富集比高達(dá)150倍以上。依據(jù)尾礦資源綜合回收原則不采用磨礦工序，但可以采用加強(qiáng)擦洗、增加精選作業(yè)等措施來(lái)進(jìn)一步提高銅精礦品位。在前期試驗(yàn)成果基礎(chǔ)上進(jìn)行，進(jìn)行閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12。

表12 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

全尾試樣采用旋流器分級(jí)脫泥后沉砂進(jìn)行銅硫混浮一粗兩掃兩精——銅硫分離一粗兩精、銅硫混浮中礦集中脫泥返回工藝流程，閉路試驗(yàn)結(jié)果：銅精礦銅品位12.28%、回收率為8.01%；硫精礦硫品位為48.42%、回收率為65.68%，尾砂產(chǎn)率為68.93%、含硫品位為0.18%。

4 結(jié)語(yǔ)

高堿、高泥、品位低的硫化礦選銅尾礦采用弱磁——脫泥——銅硫混浮——中礦集中脫泥工藝回收試驗(yàn)，可獲得銅精礦銅品位8.29%、回收率為9.16%，硫精礦硫品位為48.40%、回收率為58.87%，鐵精礦鐵品位為56.70%、回收率為2.51%、尾砂產(chǎn)率為62.53%、含硫品位為0.17%（按SO3質(zhì)量計(jì)0.42%）。經(jīng)脫泥、選別后的尾砂主要由石英和鉀長(zhǎng)石組成、易發(fā)生氧化的金屬硫化物硫含量低，已達(dá)到建筑材料硫化物含量小于0.5%的要求［6］、經(jīng)篩析表明粒度適中，從技術(shù)指標(biāo)看，適用于建材予以綜合利用。

試驗(yàn)對(duì)于同類硫化礦尾礦綜合回收選礦研究，具有一定的借鑒意義。

［1］郭靈敏.城門(mén)山銅礦尾礦資源綜合利用技術(shù)開(kāi)發(fā)研究報(bào)告［R］.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙礦冶研究院有限責(zé)任公司， 2014.

［2］牟全君.循環(huán)經(jīng)濟(jì)與我國(guó)礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［J］.中國(guó)礦業(yè)，2003（6）：21-24.

［3］李穎.我國(guó)有色金屬尾礦的資源化利用研究現(xiàn)狀［J］.河北聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2014（1）：5-7.

［4］雷存友.城門(mén)山銅礦選礦工藝研究.有色冶金設(shè)計(jì)與研究［J］，2001（1）：8-15.

［5］李宗站.國(guó)內(nèi)銅硫浮選分離研究現(xiàn)狀［J］.現(xiàn)代礦業(yè)， 2010（3）：12-15.

［6］李慶繁.GB/T 15229—2011 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)解讀及相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介［J］.磚瓦世界， 2013（9）：24-34.

The Experimental Study on the Comprehensive Recovery of Copper and Sulfur from Copper Tailings

GUO Ling-Min1， HONG Jian-Hua2， CAO Xi-Min2
（1.Changsha Research Institute of Mining & Metallurgy Co.， Ltd， Changsha 410012， Hunan， China； 2.Chengmenshan Copper Mine，Jiangxi Copper Corporation， Jiujiang 332000， Jiangxi， China）

Based on the process mineralogy research， the comprehensive recovery of copper， sulfur， iron and other valuable elements in Chengmenshan tailings with high-alkalinity， high-mud and low-grade was carried on by using the process of field weakeningdesliming-copper&sulfur mixed flotation-middlings desliming.The experiment result shows that copper grade of copper concentrate was 8.29%， recovery rate was 9.16%； sulfur grade of sulfur concentrate was 48.40%， recovery rate was 58.87%； iron grade of the iron concentrate was 56.7%， recovery rate was 2.51%； tailings yield rate was 62.53%， sulfur grade was 0.17%.The tailings after desliming were mainly composed of quartz and potash feldspar.The sulfur content of oxidizing metal sulfide is low， which has reached the construction materials sulfide content requirement （according to the quality of the SO3meter） is less than 0.5%.The sieve analysis showed the particle was moderate in size， and was suitable for the comprehensive utilization in building materials from the aspect of technical indicators.

Tailings；magnetic separation；pre desliming；activator；middling treatment；sulphide content

TD926.4

A

1009-3842（2015）06-0017-05

2015-07-03

郭靈敏（1968-），男，江西南康人，選礦高級(jí)工程師，主要從事選礦工藝與藥劑開(kāi)發(fā)研究。E-mail： 2889805289@qq.com