阶段磨矿—异步浮选工艺回收某铜冶炼渣中的铜

王鹏程，王洪成，斗孙平，王帅，朱贤文

1.西部矿业集团科技发展有限公司，青海 西宁 810006；2.青海省有色矿产资源工程技术研究中心，青海 西宁 810006；3.青海省高原矿物加工工程与综合利用重点实验室，青海 西宁810006；4.西藏玉龙铜业股份有限公司，西藏 昌都市 854000

随着经济的不断发展，我国铜产量和消费量迅猛增长，铜产量和消费量连续多年位居世界第一，铜冶炼渣数量随之也逐年上升，铜冶炼渣年产量达2 000万t以上，渣中含金属铜近百万吨，金属铁超千万吨及其他有价元素，具有较高的资源价值和经济价值[1-2]。铜冶炼渣是火法冶金的一种产物，主要成分来自铜精矿、熔剂和还原剂灰分中的造渣成分，成分较原生铜矿更为复杂[3]。冶炼渣作为各种氧化物的熔体，其中铁、二氧化硅、氧化钙和氧化铝的含量较高，矿物组成主要为铁橄榄石、磁铁矿和脉石组成的玻璃体[4-6]。冶炼渣中的铜矿物因冶炼工艺手段不同分为氧化铜、冰铜和金属铜等形式[7-8]，其中主要以冰铜的形式存在，主要组成为Cu2S和FeS的熔体，是一种人造矿物，可浮性较天然矿物差。铜冶炼渣一般均采用浮选法进行回收，常采用两段闭路磨矿，磨矿细度达到-43 μm占80%以上，采用常规的一段磨矿—浮选工艺会导致部分铜矿物过磨，影响铜的回收。采用阶段磨矿—异步浮选工艺可避免粗粒级铜矿物过磨，提高铜回收率。铜冶炼渣因矿物组成和矿石性质复杂，大力开发高效环保的铜冶炼渣技术、提高铜冶炼资源利用率，减少资源浪费，加快铜冶炼渣选矿技术的推广，发展循环经济具有重要意义。

1 铜冶炼渣化学成分

该铜冶炼渣为铜精矿底吹熔炼炉渣，经过环冷、破碎后进入铜渣选矿车间，试样多元素分析结果见表1。矿物组成测定结果见表2。从表1可以看出，冶炼渣中铜品位为5.23%，含量比较高，是冶炼渣中主要回收的元素。金含量为0.56 g/t，银含量为12.38 g/t，具有很高的回收价值，可综合回收。从表2可以看出，冶炼渣中铜矿物主要为冰铜和金属铜，脉石矿物主要为铁酸盐和铁橄榄石，还有大量的玻璃相，玻璃相的存在给选矿带来不利的影响。

表1 试样多元素分析结果 /%

表2 试样主要矿物组成 /%

2 选矿原则方案的确定

铜冶炼渣作为一种“人造矿石”，选矿方法主要有浮选、磁选、重选和联合选矿等多种方法，在实际生产中多采用浮选法回收有用矿物。铜冶炼渣因硬度大，铜矿物嵌布粒度不均匀，有一部分铜矿物嵌布粒度粗，还有一部分铜矿物嵌布粒度细，确定采用“阶段磨矿—异步浮选”工艺进行回收，在较粗的磨矿细度下优先回收可浮性较好的粗颗粒铜矿物，浮选尾矿再磨后回收细粒级的铜矿物，进一步提高铜回收率[9-10]。

3 结果与讨论

3.1 快速浮选矿浆质量浓度影响

铜冶炼渣在浮选过程中，解离后的大颗粒铜矿物较多，且泡沫层较脆。因此，不同的浮选矿浆质量浓度对铜冶炼渣的浮选指标有较大的影响。本次试验主要考察了矿浆质量浓度对铜浮选指标的影响。在磨矿细度-0.074 mm含量在75%的条件下，选择铜选择性较好的Z-200作铜捕收剂，用量为60 g/t，松醇油用量80 g/t，试验流程见图1，试验结果见图2。

图1 快速浮选试验流程

由图2可知，浮选矿浆质量浓度对铜冶炼渣浮选指标的影响较大，随着矿浆质量浓度不断增大，铜精矿品位逐渐降低，但变化幅度不大，铜回收率先升高后降低。当浮选矿浆质量浓度为36%时，选别指标最好，可获得含铜46.36%、铜回收率74.52%的铜精矿。

图2 浮选矿浆质量浓度对浮选结果的影响

3.2 快速浮选磨矿细度影响

铜冶炼渣作为各种氧化物的熔体，结构致密，晶体微小，通常均比较硬，难以磨碎，但冶炼渣中有部分铜矿物嵌布粒度较粗，在较粗的磨矿细度下即可获得单体解离。本次试验主要考察了快速浮选时磨矿细度对铜浮选指标的影响。在浮选矿浆质量浓度36%的条件下，采用铜选择性较好的Z-200作捕收剂，用量为60 g/t，松醇油用量80 g/t，试验流程见图1，试验结果见图3。

图3 磨矿细度对浮选结果的影响

从图3可知，磨矿细度对冶炼渣浮选指标的影响较小，当磨矿细度-0.074 mm含量在65%～90%之间，精矿品位变化不大，基本都在46%左右，铜回收率随着磨矿细度的增加逐渐升高，当-0.074 mm含量大于80%时，铜回收率变化不大。因此，确定后续的磨矿细度-0.074 mm含量为80%，此时可获得含铜47.11%、铜回收率79.79%的铜精矿。

3.3 快速浮选Z-200用量影响

本次试验固定磨矿细度-0.074 mm含量占80%，浮选矿浆质量浓度为36%，Z-200作捕收剂，松醇油用量80 g/t，主要考察Z-200用量对冶炼渣选别指标的影响，试验流程见图1，试验结果见图4。

图4 Z-200用量对浮选结果的影响

从图4可知，随着Z-200用量的不断增加，精矿产率逐渐增加，精矿中铜品位先升高后降低，铜回收率逐渐升高。当Z-200用量为76 g/t时，选别指标最佳，当用量继续增加时，铜回收率虽有升高，但品位下降较大。

3.4 快速浮选松醇油用量影响

本次试验固定磨矿细度-0.074 mm含量占80%，浮选矿浆质量浓度为36%，Z-200用量为76 g/t，主要考察松醇油用量对冶炼渣选别指标的影响，试验流程见图1，试验结果见图5。

图5 松醇油用量对浮选结果的影响

从图5可知，随着松醇油用量的不断增加，精矿中铜品位逐渐降低，回收率逐渐升高。综合考虑药剂成本等因素，最终选择松醇油的用量为85 g/t。

3.5 快速浮选尾矿再磨细度的影响

冶炼渣中有部分铜矿物的嵌布粒度较细，需要在较细的磨矿细度下才能达到完全解离。本次试验以快速浮选尾矿作为给矿，主要考察再磨细度对铜浮选指标的影响。采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂，松醇油作起泡剂，试验流程图见图6，试验结果见图7。

图6 快速浮选尾矿再浮选试验流程

图7 快速浮选尾矿再选磨矿细度试验结果

从图7可知，随着再磨细度的不断提高，铜粗精矿品铜位逐渐降低，铜回收率先升高后基本保持不变。当再磨细度为-0.043 mm占80%时，可获得含铜10.23%、铜作业回收率81.50%的铜粗精矿，铜选别指标最佳。后续确定再磨细度为-0.043 mm占80%。

3.6 快速浮选尾矿再浮选捕收剂用量的影响

为强化细颗粒铜矿物的回收，在选择Z-200的基础上，同时添加捕收能力的戊基黄药作组合捕收剂。本次试验以快速浮选尾矿作为给矿，主要考察捕收剂用量对铜浮选指标的影响。再磨细度-0.043 mm含量为80%，采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂，松醇油作起泡剂，试验流程图见图6，试验结果见图8。

1：Z-200+戊基黄药用量(22+60 g/t)；2：Z-200+戊基黄药用量(30+70 g/t)；3：Z-200+戊基黄药用量(38+80 g/t)；4：Z-200+戊基黄药用量(46-90 g/t)；5：Z-200+戊基黄药用量(54+100 g/t)。

从图8可知，随着捕收剂用量的不断增加，铜粗精矿铜品位逐渐降低，铜回收率先升高后基本保持不变。当Z-200+戊基黄药的用量为(38+80)g/t时，可获得含铜10.55%、铜作业回收率81.36%的铜粗精矿，铜选别指标最佳。

4 全流程闭路试验

在条件试验的基础上，考察中矿返回对浮选的影响，在开路基础上进行了全流程闭路试验。由开路中矿工艺矿物学研究发现，中矿铜矿物的单体解离度较低，依次返回上一级浮选作业后均以连生体形式损失在尾矿中，为此对浮选中矿集中返回至再磨作业，提高中矿的单体解离度。试验流程见图9，试验结果见表3。

图9 全流程闭路试验流程

表3 全流程闭路试验流程结果 /%

从表3可知，冶炼渣含铜5.19%，在磨矿细度-0.074 mm含量占80%的条件下，Z-200作捕收剂，松醇油作起泡剂，经过依次快速浮选可获得含铜45.36%、铜回收率81.65%的铜精矿1，快速浮选尾矿经过再磨，再磨细度为-0.043 mm占80%的条件下，采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂，松醇油作起泡剂，经过两次粗选两次扫选两次精选，可获得含铜13.65%、铜回收率13.74%的铜精矿2。即可获得含铜33.99%、铜回收率95.40%的综合铜精矿，尾矿中铜损失率可控制在5%以下。综合铜精矿中含金 3.42 g/t，含银79.17 g/t，金回收率85.94%，银回收率81.17%，该冶炼渣中的铜、金、银均得到较好的回收。

5 结论

(1)冶炼渣中铜品位为5.23%，是矿石中主要回收的元素。金含量为0.56 g/t，银含量为12.38 g/t，具有很高的回收价值，可综合回收。冶炼渣中铜矿物为冰铜和金属铜，脉石矿物主要为铁酸盐和铁橄榄石，还有大量的玻璃相，玻璃相的存在为选矿带来不利的影响。

(2)冶炼渣中铜矿物嵌布粒度不均匀，既有嵌布粒度较粗的铜矿物和金属铜，还有部分嵌布粒度较细的微细粒铜矿物，选择阶段磨矿阶段选别的工艺可有效避免粗颗粒铜矿物过磨，提高铜的回收率。

(3)冶炼渣在磨矿细度-0.074 mm含量占80%的条件下，Z-200作捕收剂，松醇油作起泡剂，经过一次快速浮选可获得含铜45.36%、铜回收率81.65%的铜精矿1，快速浮选尾矿经过再磨，再磨细度为-0.043 mm占80%的条件下，采用Z-200+戊基黄药作组合捕收剂，松醇油作起泡剂，经过两次粗选两次扫选两次精选，可获得含铜13.65%、铜回收率13.74%的铜精矿2。即可获得含铜33.99%、铜回收率95.40%的综合铜精矿，尾矿中铜损失率可控制在5%以下。综合铜精矿中含金3.42 g/t，含银79.17 g/t,金回收率85.94%，银回收率81.17%，该冶炼渣中的铜、金和银均得到较好的回收。