遲曉鵬 郭蕓杉 衷水平 呂旭龍 劉 春 吳健輝

（1.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院，福建福州350108；2.紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建上杭364200；3.福州大學(xué)—紫金礦業(yè)集團(tuán)礦產(chǎn)資源綜合利用聯(lián)合研發(fā)中心，福建福州350108；4.廈門(mén)紫金礦冶技術(shù)有限公司，福建廈門(mén)361000）

銅冶煉爐渣（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“銅礦渣”）是銅精礦經(jīng)冶煉加工后剩余的爐渣［1-2］，在自然資源逐漸減少的情況下，礦渣成為了回收和利用有價(jià)金屬的重要二次資源［3］，可用于制造硅酸鋁材料和混凝土以及銅、鐵等有價(jià)元素的回收［4-6］。

福建龍巖某銅礦渣中主要銅礦物為斑銅礦、輝銅礦，主要脈石礦物為石英、鐵橄欖石、長(zhǎng)石、白云母、黏土礦物等?，F(xiàn)場(chǎng)采用Z-200 作為銅捕收劑，存在藥劑成本過(guò)高的問(wèn)題。在銅礦渣的銅浮選過(guò)程中，銅捕收劑的選擇至關(guān)重要，既要保證最大限度回收銅，又要盡可能減少對(duì)非目的礦物的捕收［7］。此外，藥劑的使用成本也是浮選時(shí)應(yīng)該考慮的重要因素，這會(huì)直接影響選廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。目前，常用的硫化銅捕收劑主要有黃藥、黑藥、硫氨酯類(lèi)捕收劑等［8-9］。黃藥成本低，捕收能力強(qiáng)，但選擇性較弱，所得銅精礦品位較低［10-12］；黑藥捕收能力不強(qiáng)，很少單獨(dú)用于硫化銅礦石浮選中［13-14］；Z-200 是具有代表性的硫氨酯類(lèi)捕收劑，具有較強(qiáng)的選擇性，但成本較高［15-17］?；诖?，福州大學(xué)相關(guān)學(xué)者合成一種新型廉價(jià)捕收劑GC-Ι替代Z-200。該藥劑屬于硫氨酯類(lèi)藥劑，是一種深黃色透明的油狀液體，具有較好的流動(dòng)性，且價(jià)格低廉。為了考察新型捕收劑GC-Ι替代Z-200 的可能性，對(duì)福建龍巖某銅礦渣進(jìn)行了浮選試驗(yàn)研究。

1 試 樣

1.1 銅礦渣

試驗(yàn)所用銅礦渣取自福建某渣選廠(chǎng)，由閃速爐渣和轉(zhuǎn)爐渣按4∶1人工混合得到，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

注：Au的含量單位為g/t。

由表1可知，混合渣中銅品位為2.95%，砷含量為0.16%。

由表2 可知，銅礦渣中銅主要以硫化物形式存在，占總銅的83.73%。進(jìn)一步的研究表明，該銅礦渣中的硫化銅礦物主要為輝銅礦和斑銅礦，同時(shí)摻雜一定量金屬銅，具有較好的資源回收再利用價(jià)值。

1.2 新型捕收劑GC-I

新型捕收劑GC-I的合成路線(xiàn)如下：

對(duì)GC-Ι進(jìn)行紅外光譜分析，結(jié)果見(jiàn)圖1。

由圖1 可知，GC-Ι為一種脂類(lèi)捕收劑，在1 367.6 cm-1和1 463.3 cm-1處分別為CH3對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)吸收峰和不對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)吸收峰，2 868.1cm-1和2 955.1 cm-1處分別為CH2對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)吸收峰和不對(duì)稱(chēng)彎曲振動(dòng)吸收峰，1 133.5 cm-1處和1 226.3 cm-1處為CO-C 不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)吸收峰，682.4 cm-1處為C-Cl 鍵的伸縮振動(dòng)吸收峰，1 053.6 cm-1處為C=S不對(duì)稱(chēng)伸縮振動(dòng)吸收峰。

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 粗選條件試驗(yàn)

為比較新型捕收劑GC-Ι與現(xiàn)場(chǎng)所用Z-200捕收劑對(duì)該銅礦渣的提銅效果，基于現(xiàn)場(chǎng)銅礦渣配礦浮選—電積提銅工藝流程，進(jìn)行了銅粗選條件試驗(yàn)，具體試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2。

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

固定石灰用量1 000 g/t、水玻璃用量600 g/t、捕收劑GC-Ι用量為100 g/t、2#油用量40 g/t，考察磨礦細(xì)度對(duì)銅粗選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3 可知，當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.045 mm 占74%和80%時(shí)，GC-I 對(duì)銅礦渣的銅回收率分別為91.35%和91.44%，高于其它磨礦細(xì)度條件下浮選指標(biāo)。當(dāng)磨礦細(xì)度為-0.045 mm占74%時(shí)，GC-I所得的銅品位最高，為34.57%。因此，確定GC-I 對(duì)銅礦渣浮選的最佳磨礦細(xì)度為-0.045 mm占74%。

2.1.2 石灰用量試驗(yàn)

由該銅礦渣的成分分析結(jié)果可知，該銅礦渣中含有一定量的砷，而石灰是常用的砷抑制劑［18］。此外，研究表明［19］，弱堿性條件下有利于實(shí)現(xiàn)硫氨酯類(lèi)藥劑對(duì)硫化銅礦物的捕收，石灰不僅能調(diào)節(jié)礦漿pH，還對(duì)礦泥起到一定的凝聚作用［20］。因此，固定磨礦細(xì)度為-0.045 mm占74%、水玻璃用量600 g/t、捕收劑GC-Ι用量100 g/t、2 號(hào)油用量 40 g/t，考察石灰用量對(duì)銅粗選指標(biāo)的影響，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

由圖4 可知，石灰用量為200 g/t 和400 g/t 時(shí)，GC-I 對(duì)銅礦渣的銅回收率較高，分別為87.76%和87.25%。當(dāng)石灰用量為400 g/t 時(shí)，GC-I 所得銅品位達(dá)到29.43%，品位最高。因此，確定石灰用量為400 g/t，此時(shí)GC-I對(duì)銅礦渣的捕收效果最好。

2.1.3 捕收劑種類(lèi)及用量試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度-0.045 mm 占74%、石灰用量400 g/t、水玻璃用量為 600 g/t、2 號(hào)油用量 40 g/t，考察 3 種捕收劑Z-200、丁基黃藥和GC-I 對(duì)銅粗選指標(biāo)的影響，結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可知，當(dāng)捕收劑用量為105 g/t時(shí)，3種藥劑對(duì)銅礦渣中的銅的捕收效果最好，此時(shí)丁基黃藥、Z-200 和GC-I 對(duì)銅礦渣分別得到86.23%、82.14%和83.73%的銅回收率，25.20%、29.24%和32.58%的銅品位。3種藥劑中，丁基黃藥所得銅回收率稍高于Z-200 和 GC-I，但品位遠(yuǎn)低于 Z-200 和 GC-I，浮選效果不太理想。GC-I在回收率和品位上的指標(biāo)都略高于Z-200，具有更好的捕收性能，需進(jìn)一步通過(guò)閉路試驗(yàn)，比較GC-I和Z-200對(duì)銅礦渣的捕收效果。

2.2 閉路試驗(yàn)

根據(jù)條件試驗(yàn)確定的最佳藥劑制度，進(jìn)行了銅礦渣提銅浮選閉路試驗(yàn)，試驗(yàn)流程及條件見(jiàn)圖5，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，通過(guò)“1粗3掃”的閉路試驗(yàn)，使用Z-200 為捕收劑可獲得銅品位21.43%、銅回收率82.23%的銅精礦，相同條件下，GC-I 為捕收劑可獲得銅品位23.84%、銅回收率82.37%的銅精礦，優(yōu)于Z-200對(duì)銅礦渣的浮選效果，且銅精礦中砷的品位明顯低于Z-200為捕收劑。

2.3 藥劑使用成本初步估算

根據(jù)該銅礦渣選廠(chǎng)獲得的數(shù)據(jù)，Z-200 采購(gòu)成本為1.8 萬(wàn)元/t。根據(jù)新藥劑合成過(guò)程中所需原料的采購(gòu)成本，新型藥劑價(jià)格約為1.4 萬(wàn)元/t。以閉路試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行指標(biāo)估算，銅的原礦品位按2.95%計(jì)算，年處理量為27萬(wàn)t。根據(jù)上述指標(biāo)進(jìn)行估算。

藥劑價(jià)格：GC-Ι，1.4萬(wàn)元/t；Z-200，1.8萬(wàn)元/t。

藥劑用量：GC-Ι，185 g/t；Z-200，185 g/t

年藥劑成本：GC-Ι，1.85×10-4×270 000×1.4=69.93 萬(wàn)元

Z-200，1.85×10-4×270 000×1.8=89.91 萬(wàn)元

采用GC-Ι 為捕收劑，年節(jié)約藥劑費(fèi)用：89.91-69.93=19.98 萬(wàn)元

3 結(jié) 論

（1）通過(guò)試驗(yàn)確定該銅礦渣的最佳銅粗選條件為：磨礦細(xì)度為-0.045 mm 占74%，石灰用量400 g/t，水玻璃用量600 g/t，捕收劑用量105 g/t，2#油用量40 g/t。

（2）對(duì)轉(zhuǎn)爐渣和閃速爐渣按1∶4混合得到的銅礦渣，按現(xiàn)場(chǎng)工藝流程進(jìn)行新型捕收劑GC-Ι 和Z-200的浮選試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)“1 粗3 掃”閉路浮選后，GC-Ι 為捕收劑獲得銅品位23.84%、回收率82.37%的銅精礦；Z-200 作為捕收劑獲得銅品位21.43%、回收率82.23%的銅精礦。

（3）采用新型捕收劑 GC-Ι 替代 Z-200 進(jìn)行銅礦渣的浮選，能使年處理量27萬(wàn)t的選廠(chǎng)降低年藥劑使用成本19.98萬(wàn)元。