某铜冶炼高品位混合铜渣选矿工艺研究.pdf

2 0 1 5 年第1 期 有色金属 选矿部分 6 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 1 ．0 1 6 某铜冶炼高品位混合铜渣选矿工艺研究 吴健辉 紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭3 6 4 2 0 0 摘要根据铜冶炼混合渣的性质，重点考察捕收剂种类、捕收剂用量、活化剂用量、中矿再磨等因素对渣选铜的影 响。结果表明丁基黄药作捕收剂，用量分别为粗选l1 2 0 9 t ．粗选Ⅱ6 0 舭，扫选I 和扫选Ⅱ均为3 0 矾；添加硫化钠作活 化剂，添加量在粗选1 1 6 0 0 虮、扫选I3 0 0 矾的条件下，闭路试验铜精矿品位为3 3 ．4 3 ％，铜回收率为9 4 ．9 6 ％。生产实践表明 该工艺技术经济指标良好。 关键词铜冶炼渣；选矿；回收率 中图分类号．“ T D 9 2 6 ．4 “ 2 ；T D 9 5 2 ．1文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 5 0 1 - 0 0 6 7 - 0 5 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nM i n e r a lP r o c e s s i n go fS o m eC o p p e rS m e l t i n gM i x e dS l a g W 可J i a n h u i Z i j i nM i n i n gG r o u pC o ．，L t d ．，S h a 嘲h a n g 凡班姗3 6 4 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t A c c o r d i n gt o t h en a t u r eo ft h em i x e ds l a go f c o p p e rs m e l t i n g ，t h ee f f e c t so f t h ek i n d so f c o l l e c t o r ，c o l l e c t o ra d d i t i o na m o u n t ，a c t i v a t o ra d d i t i o na m o u n ta n dm i d d l i n gr e s r i n d i n gh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d ． T h er e s u l t ss h o wt h a t ，u s i n g b u t y l x a n t h a t ea sc o l l e c t o r ，t h ea d d i t i o na m o u n t sa r e12 0g ／tf o r t h ef i r s t s t a g e o fr o u g h i n g ，6 0g ／tf o rt h es e c o n d s t a g e o fr o u g h i n g ，t w os t a g e sf o rs c a v e n g i n gb o t ha r e3 0g ／t ， r e s p e c t i v e l y ，u s i n gs o d i u ms u l f i d e a sa c t i v a t o ra d d i t i o n ，t h ea d d i t i o na m o u n t sa r e6 0 0 玑f o rt h es e c o n d s t a g e o f r o u g h i n ga n d3 0 0r o t f o rt h ef i r s t s t a g e o fs c a v e n g i n g ，t h ec o p p e rc o n t e n t so fC O Uc e n t r a t ea r e 3 3 ．4 3 ％，t h ec o p p e rr e c o v e r yr a t i oi s9 4 ．9 6 ％．Ag o o di n d i c a t o r so b t a i n e di nt h ep r o d u c t i o np r a c t i c e ． K e yw o r d s c o p p e rs m e l t i n gm i x e ds l a g ；m i n e r a lp r o c e s s i n g ；r e c o v e r yr a t i o 2 0 1 3 年我国精炼铜6 8 4 万t ，火法炼铜产生大 量铜渣，每生产lt 铜将产出2 ．2t 铜渣[ 1 ] ，我国 每年炼铜产出的铜渣高达约15 0 0 万t 。铜渣中存 有大量二次资源，其中铜渣中残余铜含量在O ．5 ％ 以上，价值高∞】。 铜渣的综合利用一直是行业研究热门课题。目 前国内外仅有浮选法获得大规模工业应用，形成了 系列研究成果。针对较高品位铜渣，澳大利亚联邦 科工组织 C S I R O B r u c k a r dW ．J ．等[ 4 ] 对含铜 5 ．1 ％氧化铜渣进行先硫化后浮选回收铜的研究，在 p H l1 ，N a 2 S 用量5 0 0 8 0 0s ／t ，捕收剂钾黄药用 量1 5 0 2 0 0s ／t 条件下，得到了铜回收率8 0 ％一8 7 ％ 的铜精矿；苏晓亮等[ 5 1 对湖北某含铜8 ．8 4 ％的转炉 铜渣采用强化磨矿、延长浮选时间等措施，获得尾 矿含铜0 ．3 4 5 ％、铜回收率9 7 ．8 2 ％良好指标。针对 铜品位较低铜渣，比如，S a r r a f iA ．等[ 6 ] 研究添加 3 0g tR 4 0 7 作为捕收剂从含铜l ％的铜渣中浮选 铜，经过一段浮选，可得到含铜1 2 ．6 ％、铜回收率 7 2 ％的铜精矿；金锐等[ ，] 对云南耿马铜渣开展了浮 选回收铜的研究，在磨矿细度一7 4 汕m 占9 0 ．6 ％，捕 收剂K M 一1 0 9 用量1 6 2 趴、硫化钠用量3 ．4k g ／t 的 条件下，得到了铜品位2 0 ．0 8 ％、铜回收率8 6 ％的 铜精矿；黄自力等Is ] 用黄铁矿还原一浮选法对湖 北某铜冶炼厂含铜1 ．3 6 ％的铜渣进行了回收铜的研 究，铜渣在温度13 5 0o C 、硫化剂黄铁矿配比为 5 ％、还原剂煤粉与硫化剂之比为1 4 、缓冷速率 为5K ／r a i n 时，获得含铜5 ．8 ％、铜回收率7 8 ％的 铜精矿。 基金项目江西省教育厅科技计划项目 G J J l 4 4 1 3 箨薯品羿；2 吴0 健1 4 - 辉0 7 - 0 9 1 9 7 4 - ，∥器是晃京；{ 、妊1 0 高级工程师，主要从事有色金属铜锌资源选冶研究及管理工作。作著简介吴健辉，男，福建光泽人，硕士，高级工程师，主要从事有色金属铜锌资源选冶研究及管理工作。 万方数据 6 8 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第1 期 针对某铜冶炼厂试运行期间产生的混合铜渣铜 品位高、嵌布粒度细、成分复杂、微观形态变化等 特点，及沿用常规铜渣浮选工艺及药剂制度未能获 得理想指标，导致渣选厂尾矿含铜过高的现象，本 文系统研究了捕收剂种类及用量、活化剂添加量、 中矿再磨等因素对渣选铜的影响，为该炉渣铜工业 化生产提供参数及技改依据。 1 混合炉渣性质 试样来自某铜冶炼混合渣，成分复杂，以磁铁 矿、含铁铜硫化物、斑铜矿及辉铜矿为主，其次为 金属铜、黄铜矿、闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、金 属金、银等。铜矿物主要以硫化铜矿为主，其次为 金属铜，氧化铜含量较少。辉铜矿、斑铜矿、含铁 表1 T a b l e1 铜硫化物三者常相互生长构成连晶。辉铜矿呈细长 条状、不规则形态分布在斑铜矿中；斑铜矿呈细长 条状分布在含铁硫化铜中。铜矿物颗粒有时与方铅 矿、磁铁矿、闪锌矿、磁黄铁矿构成连晶，粒度较 小的铜矿物常被铁橄榄石或铁硅酸盐包裹。铜矿物 集合体的粒度有8 7 ．7 6 ％大于4 5 斗m ，金属铜均匀 分布于各粒级，黄铜矿粒度较小，主要集中于 一2 0 “m 粒级，铜矿物嵌布粒度较细。试样化学多 元素分析结果见表1 。由表1 可见，试样含铜 6 ．8 6 ％，伴生有价金、银含量分别为1 ．1 0 姚、 6 3 ．0 0 趴，具有综合回收价值。 2 混合渣选铜试验研究 为有效回收铜渣中铜，本试验对细磨粒度、捕 试样化学多元素分析结果 M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l to ff l a s h s m e l t i n gs l a g ／％ 成分 c uA u ” A g ” S i 0 2A J 扣3 C a O M s o P bZ nA sM nSF e B i 含量6 ．8 61 ．1 06 3 ．0 02 9 ．1 82 ．8 91 ．4 40 ．5 80 ．3 42 ．6 7O ．1 80 ．0 6 82 ．7 63 7 ．8 8 o ．0 1 1 单位为虮，下同。 收剂种类与用量、活化剂硫化钠用量以及中矿再磨 细度等条件进行研究，探索不同条件对铜浮选指标 的影响，条件试验流程如图1 所示。 位r a i n ； 中矿尾矿 图1 条件试验流程 F i g ．1 T h ep r o c e s sf l o w s h e e to fc o n d i t i o n a lt e s t 2 ．1 磨矿细度对炉渣选铜的影响 适宜的磨矿细度既能保证有用矿物较完全的单 体解离，又不至于造成过粉碎而恶化浮选效果，因 此，寻找适宜的磨矿细度极其重要。试验采用“一 次粗选，一次扫选”的工艺流程结构，试验流程见 图1 ，试验结果见表2 。 表2磨矿细度试验结果 T a b l e2R e s u l to fg r i n d i n gf i n e n e s s | ％ 由表2 可以看出，随着铜渣磨矿细磨的增大， 铜精矿回收率呈增大趋势，当铜渣细度一4 5 斗m 达 到7 5 ％时，继续增加磨矿细磨，对铜精矿回收率影 响不大，目、尾矿损失较低，基于铜浮选效果及磨矿能 耗的考虑，铜渣磨矿细磨选用．4 5 肛m 占7 5 ％为宜。 2 ．2 捕收剂种类对炉渣选铜的影响 固定磨矿细度为．4 5 斗m 占7 5 ％，选取Z 一2 0 0 、 万方数据 2 0 1 5 年第1 期吴健辉某铜冶炼高品位混合铜渣选矿工艺研究的 - _ - _ 。_ _ - ●- 。。●_ _ - - 。。- - ●_ - - _ _ _ _ _ - 。。_ ●_ _ - 。。_ _ - _ _ _ - ●_ 。。_ _ _ _ - 。_ _ _ _ 。_ _ _ - ●- _ _ _ _ - _ _ - - _ _ - ●_ _ - _ _ _ ●_ _ _ - _ 。_ - _ _ 。_ _ _ ●_ _ - ●●_ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ - _ ●_ _ _ _ l _ _ 。_ _ ●_ _ _ _ - _ _ _ _ _ 一- _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。_ ●_ _ _ 一 丁基黄药、丁基铵黑药、B K 一3 0 1 、L P 一0 l 五种捕 收剂进行渣选铜试验，试验流程见图1 ，试验结果 见表3 。 表3 T a b l e3 捕收剂种类试验结果 R e s u l to fc d l e c t o rt y p e／％ 铜精矿1 3 ．6 74 1 ．6 86 ．1 18 2 ．8 48 1 ．7 2 一笺翼妻享，1 0 让．I ．．％2 1 焉篙譬 原矿 1 0 0 ．06 ．8 81 ．0 21 0 0 ．01 0 0 ．0 铜精矿 1 3 ．8 64 2 ．3 16 ．5 3 8 5 ．5 6 8 4 ．9 3 丁基黄药篡，1 。0 0 毫享篡．．钉1 2 镒；⋯．4 01 3 瑚．6 9 原矿 1 0 0 ．06 ．8 51 ．0 71 0 0 ．01 0 0 ．0 铜精矿1 3 ．0 1 3 9 ．8 35 ．9 6 7 5 ．4 97 7 ．6 2 丁基铵黑药鬈等毒享罴 篙等篙 原矿1 0 0 ．06 ．8 61 ．0 01 0 0 ．0I O O ．0 铜精矿1 4 ．0 24 0 ．4 568 2 ．4 8 8 2 ．3 1 B K - 3 0 1 冀罢享嘉主翌篡≥等芏嘉 原矿1 0 0 ．06 ．8 81 ．0 21 0 0 ．0 1 0 0 ．0 铜精矿 1 4 ．o l4 2 ．6 06 ．7 28 6 ．8 5 8 5 ．8 7 L P - - O l 粗选7 0 中矿 1 2 3 04 ．6 5l 0 28 ．3 21 1 4 4 扫选3 5 尾矿 7 3 ．6 90 ．4 50 ．0 44 ．8 3 2 ．6 9 匿芝 塑Q Q 塑璺 塑璺 从表3 可以看出，五种捕收剂对铜矿的选择性 均较好，尤其当采用丁基黄药、L P 一0 1 作为捕收剂 时，所得铜精矿品位分别达到4 2 ．3 1 ％、4 2 ．6 0 ％； 但丁基黄药廉价易得，且铜、金回收率可分别达到 8 5 ．5 6 ％、8 6 ．8 5 ％，尾矿铜、金品位可分别降低至 0 ．4 7 ％、0 ．0 2 趴。综合考虑，铜渣浮选试验选用丁 基黄药为捕收剂。 2 ．3 捕收剂用量对炉渣选铜的影响 固定磨矿细度为- 4 5 斗m 占7 5 ％，试验采用丁 基黄药作为捕收剂，考察丁基黄药用量对选铜指标 的影响，试验流程见图1 ，试验结果见表4 。 从表4 可以看出，随着浮选丁基黄药用量的增 加，铜回收率逐渐增加；当粗选作业丁基黄药用量 为1 2 0g ／t 、扫选作业丁基黄药用量为6 0 趴时， 精矿铜回收率达到8 7 ．0 4 ％，继续提高丁基黄药的 用量，脉石矿物进入精矿，致使精矿铜品位下降。因 此选用丁基黄药用量为粗选1 2 0g ／t ，扫选6 0 趴。 2 ．4 硫化钠用量对炉渣选铜的影响 试样物相分析结果表明铜冶炼渣中含有金属 铜、氧化铜，为了提高铜回收率，降低尾矿品位， 试验研究了硫化钠用量对浮选过程活化性能的影 表4丁基黄药用量试验结果 T a b l e4 R e s u l to fb u t y l x a n t h a t ed o s a g e | ％ 响。固定磨矿细度- 4 5 斗m 占7 5 ％，捕收剂丁基黄 药粗选用量1 2 0g ／t ，扫选用量6 0 酢，扫选硫化钠 用量为变量，试验流程见图1 ，试验结果见表5 。 表5硫化钠用量试验结果 T a b l e5R e s u l to fs o d i u ms u l f i d ed o s a g e／％ 由表5 可以看出，中矿铜回收率随着活化剂硫 化钠添加量的增大而提高，尾矿铜品位随硫化钠添 加量的增大而降低；当硫化钠用量扫选为6 0 0g ／t 时，尾矿品位为0 ．4 1 ％，铜金属损失率仅为4 ．3 2 ％， 继续提高硫化钠添加量。工艺指标无明显提高。因 此硫化钠添加量以扫选6 0 0g ／t 为宜。 2 ．5 中矿再磨、不再磨对炉渣选铜的影响 试验进行了中矿再磨与不再磨对比试验。当中 矿再磨，增加磨矿细度铜的浮选指标无明显增加； 万方数据 7 0 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第1 期 相比于中矿再磨流程，采用中矿不再磨流程， 项选矿指标接近的前提下，可简化工艺流程， 生产成本低，因此试验采用中矿不再磨流程。 2 ．6 渣选铜闭路试验 在各起回收，有价金属得到较好的综合回收。 降低 3工业应用 在条件试验及开路试验的基础上进行了闭路试 验，药剂制度及工艺流程如图2 所示，试验结果见 磨矿0 磨矿细度- 4 5 岫7 5 ％ 3 I 丁基黄药1 2 0 1 I 松醇油2 0 粗选II 铜精矿1 型 3 精选fI 3 。一3 尸 1 铜精矿2 尾矿 图2 闭路试验工艺流程 3 ．1 工艺流程优化实践 该铜冶炼渣原设计采用阶段磨矿、阶段选别、 铜半优先浮选、中矿再磨再选的原则流程，对混合 渣进行再次选矿，回收混合渣中的有用成分。设计 指标为原矿铜品位2 ．4 4 ％，铜精矿铜品位2 6 ％，铜 回收率8 7 ％，尾渣含铜0 ．3 5 ％。以实验室研究结果 为指导，对原设计工艺流程不断进行改造，并优化 其工艺参数，流程结构为“两次粗选、两次精选、 两次扫选、扫选中矿和精选I 中矿集中返回至混合 渣原矿处共同进入球磨机，取消中矿单独再磨再 选”，优化流程改造后选矿生产指标见表7 。由表7 可知，改造优化后的工艺流程适应性强，低品位铜 冶炼渣同样能取得较好的指标。 表7 T a b l e7 近几年生产指标情况 P r o d u c t i o ni n d e x ／％ 3 ．2 经济效益测算 1 优化后的选矿工艺流程，能够满足生产的 要求，铜尾矿指标降到0 ．2 6 ％，比设计值0 ．3 5 ％还 低0 ．0 9 ％，按年处理炉渣5 0 万t 测算，可多回收金 属铜约4 0 7t ，年创造经济效益20 0 0 多万元。 F i g ．2 T h ep r o c e s sf l o w s h e e to fc l o s e d c i r c u i tt e s t 2 取消中矿单独再磨再选后，年可节约电费 表6闭路试验结果 2 0 0 多万元。 T a b l e6R e s u l to fc l o s e d - c i r c u i tt e s t ，％4结论 中矿不再磨闭路试验得到铜精矿1 品位为 4 2 ．7 3 ％、回收率为8 6 ．6 9 ％，铜精矿2 品位为 1 0 ．1 9 ％、回收率为8 ．2 8 ％，即两精矿合并产率为 1 9 ．5 2 ％，铜品位为3 3 ．4 3 ％，回收率为9 4 ．9 6 ％。其 中金品位为5 ．0 0 加，回收率为9 5 ．2 8 ％，银品位为 3 0 0 ．2 0g ／t ，回收率为9 2 ．7 4 ％，金、银与铜精矿一 1 铜冶炼混合渣性质较复杂，以磁铁矿、含 铁铜硫化物、斑铜矿以及辉铜矿为主，脉石矿物主 要是铁橄榄石、石英砂。铜品位较高，达6 ．8 6 ％， 伴生有价金、银含量分别为1 ．1 0 、6 3 ．0 0 鼽。炉渣 中铜矿物嵌布粒度较细，铜矿物集合体嵌布粒度 4 5 斗m 占8 7 ．7 6 ％。 2 冶炼混合渣最佳选铜的工艺条件为丁基 黄药为捕收剂，用量为粗选I1 2 0g ／t ，粗选Ⅱ6 0 趴，扫选I 和扫选Ⅱ均为3 0s ／t ；添加硫化钠作为 活化剂，添加量以粗选1 1 6 0 0g ／t ，扫选I3 0 0g ／t 。 3 试验结果指导现场工艺流程改造和优化取 万方数据 2 0 1 5 年第1 期吴健辉某铜冶炼高品位混合铜渣选矿工艺研究7 1 得良好效果。相对于中矿再磨，采用中矿不单独再 磨流程在各项选矿指标接近的前提下，可简化工艺 流程，降低生产成本，优化后铜尾矿指标降到 0 ．2 6 ％，比设计值0 ．3 5 ％降低0 ．0 9 ％。 参考文献 [ 1 ] 江锋，黄红军，孙伟，等，不同含铜炉渣选矿对比试 验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 6 6 0 - 6 3 ． [ 2 ] 李博，王华，胡建杭，等．从铜渣中回收有价金属技 术的研究进展[ J ] ．矿冶，2 0 0 9 ，1 8 1 “’4 8 ． [ 3 ] 曹洪杨，张力，付念新，等．国内外铜渣的贫化[ J ] ．材 科与冶金学报，2 0 0 9 ，8 1 3 3 3 9 ． 14 JB r u c k a r dWJ ，S o m e r v i l l eM ，H a oF - ’r h er e c o v e r yo f c o p p e r ，b yf l o t a t i o n ，f r o mc a l c i u m - f e n i t e b a s e ds l a g s m a d ei nc o n t i n u o u s p i l o tp | a n ts m e l t i n gt r i a l 8 【J ] ， M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 4 ，1 7 4 4 9 5 5 f 4 ． [ 5 ] 苏晓亮，廖广东，秦庆伟．铜冶炼高品位转炉渣选矿试验 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 4 2 4 1 4 4 ． 【6 JS a r r a f iA ，R a h m a t iB ，H a s s a n iHR ，e ta 1 ．R e c o v e r y o fc o p p e rf r o mr e v e r b e r a t o r yf u r n a c es l a gb vf l o t a t i o n 【JJ ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 4 ，1 7 3 4 i 7 4 5 9 ． [ 7 ] 金锐，王景双，龙秋容．复杂铜冶炼渣浮选试验研究 [ J ] ．江西有色金属，2 0 0 9 ，2 3 1 1 2 1 4 ． [ 8 ] 黄自力，李倩，李密，等．高温贫化_ 一浮选法从炼铜 水淬渣中回收铜[ J ] ．矿产综合利用，2 0 0 9 - 2 3 7 3 9 ． 、乡分、 N ．／玉抓，兮{ l ／乱 矗吨／乱 石＼ 石、 石、 石、 ／；、 ／佘 厅、 ／≯ ／玉 ／玉 ／玉 ／玉 ／夺 ，孓 ／玉 ／≯ ／斗 ／孓 ／≯ ／玉 ／≯ ／} 、 ／≯ ／、 ／仝 ／≯ 【上接第3 页 2 锌的赋存状态研究表明，矿石中有3 ．1 l ％ 的锌以离子吸附态赋存于褐铁矿中，这部分锌在选 矿过程中难以回收；另外，闪锌矿中普遍含铁，会 影响锌精矿的品位。 3 矿石中含有一定量的绿泥石等层状硅酸盐 矿物，在磨矿过程中易产生泥化现象，因此在磨矿 过程中要防止过磨现象的产生，同时在浮选过程中 对这些矿物加以抑制。 6 结论 1 矿石中主要有价元素铜和锌的品位分别为 0 。9 8 ％和4 。1 7 ％；伴生元素铅、银的品位分别为 0 ．7 7 ％和1 7 ．3 0 趴，可考虑综合回收。 2 矿石中的铜矿物主要为黄铜矿，另有微量 的铜蓝；锌矿物大部分以铁闪锌矿的形式存在，少 量以吸附态赋存于褐铁矿中。 3 矿石中黄铜矿、闪锌矿均以中细粒为主， 在一7 4 斗m 粒级中，黄铜矿、闪锌矿的占有率都在 5 0 ％左右，此外，矿石中的黄铜矿与闪锌矿嵌布关 系非常密切，在磨矿过程中很难完全单体解离，将 给铜、锌的分选带来不利影响。 参考文献 [ 1 ] 韩红卫，魏梦元，牟伦洵，等．东昆仑卡特里西铜锌矿成 因[ J ] ．大地构造与成矿学，2 0 0 7 ，3 1 7 7 8 2 ． [ 2 ] 韩红卫，周忠宇，欧阳国湘，等．新疆且末县卡特里西铜 锌矿地质特征[ J ] ．新疆地质，2 0 0 6 ，2 4 3 2 5 6 2 6 0 ． [ 3 ] 李朝阳，徐贵忠，胡瑞忠，等．中国铜矿主要类型特征及 其成矿远景[ M ] ．北京地质出版社，2 0 0 0 4 6 - 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