青 巖，郭文鵬，張海榮，陳 飛

(西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏 昌都 854000)

1 礦石性質(zhì)

西藏玉龍銅礦氧化銅礦資源豐富，礦石性質(zhì)復(fù)雜，氧化率高，含鐵量高，粘土礦物較多。礦石中的銅主要賦存于自由氧化銅孔雀石、藍(lán)銅礦中；還有一部分銅礦物被鐵礦物包裹，或者與鐵呈氧化結(jié)合物形式存在；還有一定量的銅呈次生銅礦物形式存在，銅礦物回收難度大。礦石中含有大量粘土礦物，惡化浮選環(huán)境，增大藥劑的單耗，易以機(jī)械夾雜的方式隨浮選泡沫上浮，降低精礦產(chǎn)品質(zhì)量[1～2]。此外，選廠地理環(huán)境特殊，常年高寒缺氧，給氧化銅礦石的選別帶來(lái)不利影響。

該氧化銅礦原礦含銅4.31%，是主要回收的元素。礦石中銅礦物種類較多，主要為孔雀石、銅藍(lán)等，還有微量的黃銅礦、赤銅礦等；礦石中含有大量的鐵礦物，主要為赤鐵礦和磁鐵礦；脈石礦物主要為粘土礦物。

礦石的X熒光光譜半定量分析和多元素化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1和表2，銅的化學(xué)物相分析結(jié)果見(jiàn)表3。

表1 礦石的X熒光光譜半定量分析結(jié)果 %

表2 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表3 礦石中銅物相分析結(jié)果 %

資源回收特點(diǎn)及難點(diǎn)如下。

(1)礦石中銅的賦存狀態(tài)復(fù)雜，氧化程度高。氧化銅的分布率為94.20%，其中自由氧化銅的分布率為75.41%，結(jié)合氧化銅的分布率為18.79%，則銅的理論回收率只能達(dá)到81.21%。結(jié)合氧化銅主要是包括褐鐵礦中的銅以及銅錳的氧化結(jié)合物，常規(guī)選礦方法難以回收。

(2)礦石共生關(guān)系復(fù)雜，部分孔雀石包裹細(xì)粒褐鐵礦及脈石礦物，影響精礦質(zhì)量；部分銅以機(jī)械夾雜形式存在于鐵礦物和高嶺土中，回收難度大。

(3)礦石中粘土礦物高嶺石含量高達(dá)40%，褐鐵礦達(dá)到30%，將嚴(yán)重影響氧化銅的浮選。

2 試驗(yàn)方案和設(shè)備及藥劑

該氧化銅礦原礦含銅、含鐵較高，目的礦物嵌布形式復(fù)雜，粒度極細(xì)，泥化嚴(yán)重，氧化率也偏高。目前，常見(jiàn)的氧化銅礦回收工藝仍以低成本環(huán)保的浮選法為主，常用的有硫化浮選和直接浮選法兩種。由于氧化銅礦的可浮性較差，直接采用常規(guī)浮選選別指標(biāo)較差[3～4]。經(jīng)過(guò)初步探索，決定采用硫化浮選法回收氧化銅礦物。探索結(jié)果顯示，硫化浮選尾礦中含銅仍比較高，對(duì)尾礦產(chǎn)品分析可知，尾礦中銅損失的主要原因是部分氧化銅礦物與褐鐵礦連生緊密，呈連生體形式存在甚至被鐵礦物包裹，浮選回收比較困難。因此，對(duì)浮選尾礦進(jìn)行磁選富集，回收與鐵礦物連生的銅礦物，再對(duì)磁選精礦濕法浸出進(jìn)一步回收銅礦物，實(shí)現(xiàn)銅礦物最大化的回收。依據(jù)該氧化銅礦礦石性質(zhì)及探索試驗(yàn)結(jié)果，研究確定“浮—磁—浸”原則流程方案[5～6]。

實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)均采用小型磨礦機(jī)和掛槽浮選機(jī)，試驗(yàn)試劑均為工業(yè)產(chǎn)品。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 條件試驗(yàn)

條件試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

圖1 條件試驗(yàn)流程

3.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度在浮選過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，合適的磨礦細(xì)度可保證有用礦物大部分礦物單體解離，從而提高選別指標(biāo)[1～2]。本次試驗(yàn)選擇硫化鈉7 500g/t，戊基黃藥750g/t，起泡劑2#油132g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖2可知，隨著磨礦細(xì)度的提高，銅粗精礦中銅的回收率逐漸上升，但銅品位逐漸下降，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.074mm含量為85%時(shí)，選別指標(biāo)比較好。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為-0.074mm含量占85%。

3.1.2 硫化鈉用量試驗(yàn)

硫化鈉是硫化浮選常用的硫化劑，同時(shí)也是最廉價(jià)、來(lái)源最廣泛的硫化劑之一。硫化鈉作硫化劑時(shí)，在目的礦物表面生成一層硫化薄膜，能與捕收劑吸附，從而使其疏水[7]。硫化浮選時(shí)要嚴(yán)格控制硫化鈉的用量，若硫化鈉用量過(guò)少，則硫化作用不好，若用量過(guò)多，硫化鈉反而會(huì)起到抑制作用[8]。試驗(yàn)考察了硫化鈉用量對(duì)浮選的影響。本次試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度為-0.074mm含量占85%，戊基黃藥750g/t，2#油132g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 硫化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

由于礦石中存在大量粘土類脈石礦物，易過(guò)粉碎，粒度細(xì)，比表面積大，吸附消耗大量浮選藥劑。試驗(yàn)結(jié)果表明：硫化鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)影響較大，隨著其用量的不斷增加選別指標(biāo)逐漸提高，當(dāng)硫化鈉用量超過(guò)10 000g/t時(shí)銅品位和銅回收率急劇下降。當(dāng)硫化鈉用量為7 500～10 000g/t時(shí)，選別指標(biāo)較好。結(jié)合選礦成本等因素，確定硫化鈉的用量為7 500g/t。

3.1.3 戊基黃藥用量試驗(yàn)

由于氧化銅礦物的天然可浮性較差，采用常規(guī)的捕收劑選別效果較差。硫化浮選常添加硫化鈉在目的礦物表面生成硫化物薄膜，再采用強(qiáng)捕收能力的藥劑作捕收劑進(jìn)行浮選。在實(shí)際生產(chǎn)中以長(zhǎng)鏈黃藥為主，目前使用較多的主要是戊基黃藥。本試驗(yàn)確定戊基黃藥為捕收劑，主要考察了其用量對(duì)氧化銅礦浮選指標(biāo)的影響。本次試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度為-0.074mm含量占85%，硫化鈉7 500g/t，2#油132g/t，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 戊基黃藥用量試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：隨著戊基黃藥用量的增加，銅回收率不斷增加，銅品位逐漸下降。當(dāng)戊基黃藥用量為750g/t時(shí)，指標(biāo)比較好，可獲得含銅24.17%、銅回收率42.81%的銅精礦。若繼續(xù)增加戊基黃藥的用量，銅品位急劇下降，而回收率則變化不大。因此后續(xù)選擇捕收劑用量為750g/t。

3.2 閉路試驗(yàn)

本次試驗(yàn)進(jìn)行全流程閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中全部使用回水。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖5，結(jié)果見(jiàn)表4。

圖5 閉路試驗(yàn)流程圖

由表4可以看出，小型閉路試驗(yàn)可獲得銅品位為21.65%、銅回收率為74.11%的銅精礦。

對(duì)尾礦產(chǎn)品分析可知，尾礦中流失的銅主要為結(jié)合氧化銅和與褐鐵礦呈連生體及被褐鐵礦包裹的銅，采用浮選方法回收較困難，為此對(duì)浮選尾礦進(jìn)行磁選富集，將富集后的粗精礦進(jìn)行濕法浸出，進(jìn)一步回收銅礦物，實(shí)現(xiàn)資源的最大化利用。

3.3 浮銅尾礦磁選試驗(yàn)

對(duì)浮銅尾礦開(kāi)展磁選試驗(yàn)，回收尾礦中與磁性雜質(zhì)和鐵礦物連生的銅礦物，為下步濕法回收銅提供原料。礦漿濃度(質(zhì)量濃度)為15%～25%，脈沖60～120次/min，磁選梯度0.5～0.8T。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖6，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知，浮選尾礦經(jīng)磁選后可獲得含銅3.21%、銅作業(yè)回收率70.35%的磁選精礦，可為攪拌浸出提供合格的原料。

4 工業(yè)應(yīng)用

目前有一套氧化礦磨礦系統(tǒng)，磨礦產(chǎn)品直接供給氧化礦濕法浸出系統(tǒng)，但磨礦系統(tǒng)與攪拌浸出系統(tǒng)的處理能力不匹配，磨礦系統(tǒng)處理氧化礦(泥化程度高，礦石較軟)能力可達(dá)到3 000t/d，而攪拌浸出系統(tǒng)處理能力僅為1 000t/d。因此，工業(yè)試驗(yàn)利用目前的氧化礦磨礦系統(tǒng)，新增一套2 000t/d的浮選系統(tǒng)。工業(yè)試驗(yàn)期間的工藝流程見(jiàn)圖7，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

圖6 磁選試驗(yàn)流程圖

工業(yè)試驗(yàn)期間，在原礦含銅4.27%的條件下，工業(yè)試驗(yàn)可獲得含銅22.15%、銅回收率74.08%的浮選銅精礦，浮選尾礦經(jīng)磁選后可獲得含銅3.63%、銅回收率15.68%的磁選銅精礦，銅的總回收率達(dá)89.76%。新工藝選別指標(biāo)良好，可對(duì)該礦石中銅礦物實(shí)現(xiàn)最大化的回收。

表5 磁選試驗(yàn)結(jié)果 %

圖7 工業(yè)試驗(yàn)流程圖

5 結(jié)論

(1)該礦石屬于高泥質(zhì)高鐵質(zhì)復(fù)雜難選氧化銅礦石。礦石全鐵含量約20%、粘土礦物超過(guò)60%，銅品位為4.31%，氧化率達(dá)到94.20%。原礦中銅主要以孔雀石、藍(lán)銅礦形式存在；還有部分銅被鐵礦物包裹和連生；此外還有少量的次生銅礦物，實(shí)現(xiàn)該礦石的高效回收比較困難。

表6 工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果 %

(2)依據(jù)礦石性質(zhì)在探索試驗(yàn)基礎(chǔ)上，試驗(yàn)研究浮—磁—浸原則流程。原礦細(xì)度在-0.074mm含量為86.6%的條件下，硫化鈉作為活化劑，戊基黃藥作為捕收劑，2#油作為起泡劑，通過(guò)四粗兩掃兩精可以獲得銅精礦含銅21.65%，銅回收率74.11%的浮選指標(biāo)，銅的理論浮選回收率僅為81.21%，浮選效率較高。

(3)高銅礦尾礦含銅1.4%左右，產(chǎn)品分析結(jié)果表明：尾礦中的銅主要是以赤銅鐵礦或者以銅錳氧化結(jié)合物的形式損失，其次是以被脈石礦物包裹的形式損失。前者占絕大部分，后者僅占極少部分。磁選可以獲得含銅3.21%、作業(yè)回收率70.35%左右的磁選精礦。

(4)浮—磁—浸工藝能較好的適應(yīng)該礦石性質(zhì)，工業(yè)試驗(yàn)期間，浮—磁聯(lián)合工藝銅的回收率達(dá)到89.76%，能夠最大化實(shí)現(xiàn)銅礦物的回收。新工藝每年能為公司增加產(chǎn)值9 600萬(wàn)元。同時(shí)高效浮選和新型磁介質(zhì)高梯度磁選聯(lián)合工藝，選礦廢水全部循環(huán)利用，無(wú)廢水排放，實(shí)現(xiàn)了高效綠色回收難處氧化銅的目的。