楊利平 王子濤 馮 斌 柴垣民 車(chē) 紅

（山西北方銅業(yè)有限公司）

目前，世界各國(guó)均以火法冶煉硫化銅礦，該方法生產(chǎn)的銅占總銅的80%～85%［1］，每冶煉1 t金屬銅會(huì)產(chǎn)生2～3 t 冶煉渣［2］。受銅礦資源日益枯竭的影響，部分銅品位0.2%～0.3%的銅礦石已被開(kāi)采利用［3］，而銅冶煉渣含銅較高，高效開(kāi)發(fā)利用該二次資源具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境價(jià)值［4］。

銅冶煉渣中的主要金屬礦物為黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、金屬銅、磁鐵礦，非金屬礦物主要為鐵橄欖石、石英、玻璃體化的綠泥石、黑云母、長(zhǎng)石等硅酸鹽礦物［5］，其中的有價(jià)金屬回收方法主要有物理選礦法、火法貧化法、濕法浸出法及聯(lián)合法等［6］。20 世紀(jì)50 年代以前，銅冶煉渣主要以火法貧化法處理，隨著冶煉工藝“四高”技術(shù)的廣泛應(yīng)用，銅冶煉渣含銅越來(lái)越高，一般為2%～5%，平均約3%，火法貧化法已經(jīng)不能完全滿(mǎn)足貧化棄渣要求。物理選礦法雖然占地面積大、建設(shè)投資較高，但其回收率高、能耗低、綠色環(huán)保，已成為國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的銅冶煉渣處理方法［7］。

山西某銅冶煉廠以含銅25%左右的硫化銅精礦為原料，采用富氧底吹熔池熔煉+銅锍PS轉(zhuǎn)爐吹煉工藝煉銅（轉(zhuǎn)爐渣返回熔煉工序），每年產(chǎn)生的約33 萬(wàn)t熔煉渣由公司選礦廠進(jìn)行處理，主要回收對(duì)象為銅，浮選捕收劑為Z-200+丁基黃藥（235+600 g/t）、起泡劑為松醇油（240 g/t）。為了降低尾礦銅品位和藥劑消耗，開(kāi)展了浮選藥劑優(yōu)化研究。

1 銅冶煉渣性質(zhì)

銅冶煉渣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2，后續(xù)試驗(yàn)確定的合適磨礦細(xì)度（-45 μm占90%）下的嵌布特征見(jiàn)圖1，粒級(jí)分布見(jiàn)表3。

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由表1 可知，銅冶煉渣中的有用成分Cu、Fe 含量分別為3.71%、48.00%，Pb、Zn 含量分別為1.30%、1.20%；主要脈石成分SiO2含量為25.00%。

由表2 可知，銅冶煉渣中的銅主要為硫化銅，占總銅的88.32%；金屬銅、氧化銅及其他銅含量均不高，分別占5.71%、3.26%、2.71%。

由圖1 可知，銅冶煉渣中主要成分為磁鐵礦、鐵橄欖石、玻璃體、銅礦物及石英等，其中銅礦物主要以細(xì)粒級(jí)連生體的形式存在。

由表3 可知，磨礦產(chǎn)品粒度微細(xì)，19～2 μm 占76.89%，10～2 μm 占44.69%。對(duì)于這樣細(xì)度的磨礦產(chǎn)品，要獲得理想的選礦指標(biāo)，浮選藥劑的高效性、針對(duì)性必須足夠優(yōu)良。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

模擬現(xiàn)場(chǎng)階段磨礦（一、二段磨礦細(xì)度分別為-74 μm 占65%、-45 μm 占90%）階段選別+中礦集中濃縮返回二段磨礦的工藝流程進(jìn)行試驗(yàn)，快速浮選采用選擇性較強(qiáng)的Z-200和捕收性較強(qiáng)的丁基黃藥為捕收劑，常規(guī)粗選、掃選采用丁基黃藥為捕收劑，可在確保精礦品位的前提下獲得較低品位的尾礦［8］。

2.1 藥劑種類(lèi)試驗(yàn)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝及藥劑制度，對(duì)5 種捕收劑（丁基黃藥、Z-200、丁基氨黑藥、B37（B37為Z-200復(fù)配藥）、BS30（BS30 為丁基鈉黃藥復(fù)配藥））及2 種起泡劑（松醇油、PQ）進(jìn)行組合，開(kāi)展不同藥劑對(duì)比試驗(yàn)。試樣在一段磨礦-74 μm 占65%的情況下1 次快速浮選，快速浮選尾礦再磨至-45 μm占90%后進(jìn)行2粗2 精2 掃開(kāi)路浮選，不同藥劑情況下的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4 可知，選用B37 替代Z-200 可以獲得更高的銅回收率；BS30與丁基黃藥的性質(zhì)和指標(biāo)相似，并無(wú)明顯優(yōu)勢(shì)；PQ 代替松醇油，尾礦品位可由0.233%降低至0.224%，因此宜選用PQ為起泡劑。

2.2 藥劑用量試驗(yàn)

由藥劑種類(lèi)試驗(yàn)結(jié)果可知，使用B37、丁基黃藥、PQ有利于降低尾礦銅品位、提高精礦銅回收率，但精礦品位略有降低，可能與B37、PQ添加量較大有關(guān)［9］，因此進(jìn)行了藥劑用量試驗(yàn)。

2.2.1 B37用量試驗(yàn)

在丁基黃藥總添加量600 g/t、PQ 總添加量240 g/t 的條件下，進(jìn)行B37 用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程同2.1 節(jié)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖2。

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由圖2 可知，隨著B(niǎo)37 添加量的下降，精礦銅品位微幅升高，尾礦銅品位呈先慢后快的上升趨勢(shì)。綜合考慮，確定B37總添加量195 g/t。

2.2.2 PQ用量試驗(yàn)

在丁基黃藥總添加量600 g/t、B37 總添加量195 g/t 的條件下，進(jìn)行PQ 用量試驗(yàn)，試驗(yàn)流程同2.1 節(jié)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

由圖3可知，隨著PQ 用量的減小，精礦銅品位略有升高，尾礦銅品位先穩(wěn)定后升高。綜合考慮，確定PQ總添加量230 g/t。

2.3 閉路對(duì)比試驗(yàn)

為了驗(yàn)證開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)論，同時(shí)考察中礦返回對(duì)浮選過(guò)程的影響［10］，將B37 代替Z-200、PQ 代替松醇油，與原藥劑制度進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖4，結(jié)果見(jiàn)表5。

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由表5 可知，使用B37、PQ 分別替代Z-200 和松醇油，尾礦品位由0.235%降低至0.226%，精礦銅回收率提高0.21 個(gè)百分點(diǎn)，而精礦銅品位基本保持不變。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

（1）藥劑成本變化的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)藥劑制度優(yōu)化前后的成本進(jìn)行了分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

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由表6 可知，原藥劑制度與新藥劑制度“B37+丁基黃藥+PQ”相比，藥劑成本（對(duì)銅冶煉渣）分別為14.518元/t、14.340元/t，藥劑成本可節(jié)約0.178元/t。

按年處理銅冶煉渣33 萬(wàn)t/a 計(jì)，年節(jié)約藥劑成本0.178元/t×33萬(wàn)t/a=5.8萬(wàn)元/a。

（2）金屬流失減少的經(jīng)濟(jì)效益。在銅冶煉渣品位和處理量不變的情況下，藥劑制度優(yōu)化后的銷(xiāo)售收入比藥劑制度優(yōu)化前高217.5 萬(wàn)元/a，這也就是減少金屬流失的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）藥劑制度優(yōu)化后的經(jīng)濟(jì)效益。藥劑制度優(yōu)化后經(jīng)濟(jì)效益增加5.8 萬(wàn)元/a+217.5 萬(wàn)元/a=223.3 萬(wàn)元/a。

4 結(jié) 論

（1）山西某銅冶煉渣Cu 含量3.71%，硫化銅占總銅的88.32%，金屬銅、氧化銅及其他銅分別占總銅的5.71%、3.26%、2.71%；銅冶煉渣中的主要成分為磁鐵礦、鐵橄欖石、玻璃體、銅礦物及石英等，銅礦物主要以細(xì)粒級(jí)連生體的形式存在。

（2）采用優(yōu)化后的藥劑制度，試樣在一段磨礦-74 μm 占65%的情況下1 次快速浮選，快速浮選尾礦再磨至-45 μm 占90%后按2 粗2 精2 掃、精選1尾礦與掃選精礦合并濃縮后返回再磨、精選2尾礦順序返回閉路流程浮選，最終獲得銅品位21.177%、回收率95.03%的銅精礦。

（3）藥劑制度優(yōu)化后，節(jié)約藥劑成本5.8 萬(wàn)元/a，減少金屬流失增加經(jīng)濟(jì)效益217.5 萬(wàn)元/a，年新增經(jīng)濟(jì)效益223.3萬(wàn)元。