刚果(金)某硫化铜钴矿浮选分离试验研究.pdf

．2 0 ．有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 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 8 ．0 5 ．0 0 5 刚果 金 某硫化铜钴矿浮选分离试验研究 段景文，巴红飞，王宏亮，许永权，王振堂，李 路 万宝矿产有限公司，北京1 0 0 0 5 3 摘要刚果 金 j f ；硫化铜钻矿铜品位为1 ．1 6 ％，钴品位为o ．2 7 ％，根据T 艺矿物学研究，9 6 ．9 3 ％的铜赋存在 独●硫化铜矿物中，l m6 87 5 ％的钻以类质州象的形式赋存在黄铁矿中，采用传统生产铜钻混合精矿的浮选流程，为 保证浮选州收簪所导敛的大域黄铁矿混入．使得精矿铜、钻品伉仪有1 9 ．3 3 ％和2 ．7 3 ％，钻金属在销售时无法计价，同 时增加r 运输成本录川乙琏黄药和z 一2 作为混合捕收剂，N a H s 和c M c 分别作为凋粘剂和抑制剂，生产出铜钴混 合精矿，再采J { J r i 厌州竹矿浆p H 值在1 2 ．5 以』二扩大含铜矿物与含钴黄铁矿间的可浮性差异进行铜钻分离，得到的铜 精矿铜品f 迁为3 6 ．5 9 ％，钻品位仪为o ．9 l ％，铜州收率达到r8 0 ．4 0 ％，而分离出来的钴精矿钻品位达到r9 ．6 9 ％，铜 。铺化仪为7 听，钻收丰达刮J ’较高的8 0 ．9 5 ％，技术经济指标获得r 大幅提升 关键词刚果 金 硫化铜钻矿；混合精矿；铜钴分离 中图分类号T I 均5 21 ；‘r I 9 5 4 ；T I 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 18 0 5 J 0 0 2 0 旬6 F l o t a t i o nT e s to nS e p a r a t i o no fC o p p e r - c o b a l tS u l p h i d eO r ei nC o n g o D R C D U A Nj t n g l l ’e n ，B AH ’n 薹f e t ，W A N GH o n g t i u l g ．X UY o n g q u n n ，W A N GZ h e n t n n g ，L IL u 耽凡6 n oM i ，2 i n g 厶d ，B e 妒西z g ，D O ∞3 ，C i ，z Ⅱ A b s t r a c t T h e - o p p e r c o b a l ts u l p h i d eo r ef r o mD R C o n g oi sc o m p o s e db v C u1 ．16 ％a n dC o0 ．2 7 ％． M i n e r a l o g yt e s t ss h o w st h a t9 6 ．9 3 ％o fC ua r eo c c u I T e dw i t hi n d e p e n d e n tc o p p e rs u l p h i d em i n e r a l s ，w h i l e6 8 ．7 5 ％ o fC oa r er e s en t e dw i t ht h ef r m fi s o m o r p h i s mi nt h ep v “t e ． I nt r a d i t i o n a lp m e s s i n gm e t h o d ，a sam a j o r i t yo f p y r i t eh a se n t e r e di n t n l i x e 1 p p e r c o b a l tc o n c e n t r a t e ，t h eg r a d eo fC ua n dC o - u l do n l vb e19 ．3 3 ％a n d2 ．7 3 ％ i no r d e rt o g e tap r o p e rr e ’o 、_ en f ，w h i c hi n c r e a s e dt h et r a n s p o r t a t i o nc o s ta n dt h el o s ta Ut h ev a l u eo fc o b a l td u r i n g s e l l i n g ． E t h v l x a n t h a t ea n 1Z 一2 0 0w e r eu s e da sc 0 1 l e c t o r ，N a H Sa n dC M Cw e r ee m p l o v e da sc o n d i t i o n e ra n d d e p r e s s a n tt op r o d u c em i x I 1 ’o p p e r c o b a l tc o n c e n t r a t e ，t h a ni n c r e a s i n gt h ep u l pp Ht o12 ．5w i t hl i m et oe n l a r g e t h ed i f f b r e n c eo fn a t a b i l i t yb e t 、v e e nc o p p e rb e a r i n gm i n e r a l sa n dc o b a l tb e a “n gp yr i t ef o rt h es e p a r a t i o n ． T h e6 n a l g r a d e “c 叩p e rc o n c e n t r a f Pc o u l db eC u3 6 ．5 9 ％a n dC o0 ．91 ％，t h er e c o v e r yo fc 叩p e rw e r e8 0 ．4 ％，w h i l et h e 6 n a lg r a d eo fc o b a l tc o n c e n t r a t ec o u l db eC u7 ％a n dC o9 ．6 9 ％，t h er e c o v en _ o fc o b a l tw e r e8 0 ．9 5 ％．t h e t e c h n i c a la n de c o n o m i c a 】e m c i e n c vw e r ei nal a r g ee x t e n ti m p r o v e d ． K e yw o r d s C o n g o ；c o p p e r c o b a l ts u l p h i d eo r e ；m i x e dc o n c e n t r a t e ；s e p a r a t i o no fc o p p e ra n dc o b a l t 刚果 金 某硫化铜钴矿位于该国著名的加丹加 铜钴矿带，该地区钴资源量约占全球的6 0 ％。而钴 多与铜矿物伴生，氧化铜钴矿多采用湿法浸出，通过 增加萃取后的沉钻工艺回收其中的钴。1 。而硫化 矿铜钴矿则根据含钴矿物的不同生产出铜钴混合精 矿。2 ，或分离出铜精矿和钴精矿。 当钴矿物以类质同象的方式赋存于黄铁矿中 时，为保证钴回收率而导致大量的黄铁矿进人精矿 中，生产出的铜钴混合精矿铜品位通常在2 0 ％以 下，而钴品位在3 ％以下，使得混合精矿在销售时钴 金属无法计价，降低了精矿价值5 。本文根据含钴 矿物的赋存状态和特性，采用常规选矿药剂和创新 流程，分离出高品位铜精矿和高品位钴精矿，得到了 较好的技术经济指标。 1 矿石性质 矿石中铜矿物主要以黄铜矿、斑铜矿、辉铜矿等 独立矿物形式存在，铜在其中的分布率为9 6 ．9 3 ％。 采用x 一射线能谱随机分析了9 6 颗黄铁矿颗粒，数 据表明钴含量平均为5 ．6 4 ％，钴元素在其中的分布 收稿日期2 0 1 8 _ 0 1 ．3 0 修回日期2 0 1 8 旬8 一1 3 作者简介段景文 1 9 8 7 一 ，男，厶南个旧人．硕t ．] 程师，从事选矿[ 艺研究和技术管理I 作 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 段景文等刚果 金 某硫化铜钴矿浮选分离试验研究．2 1 ． 一 为6 8 ．7 5 ％。非金属矿物主要为石英和白云石，其 次为白云母、绿泥石、滑石及辉石。因为铜主要赋存 在独立硫化铜矿物中，其回收难度不大，而钴主要以 类质同象的形式赋存在黄铁矿中，在浮选过程中回 收黄铁矿才能够保证钴的回收率，如果采取生产混 合铜钴精矿的方法，这势必将影响混合精矿的铜钴 表l T a b l e1 品位，而根据含铜矿物和含钴黄铁矿的可浮性差异 分离回收铜和钴则可避免这个问题。 试样主要化学成分分析结果见表l ，铜、钴物相 分析结果分别见表2 、表3 ，矿物含量计算以显微镜下 鉴定为基础，参照多元素及物相分析，结果见表4 。 矿样多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t o fa c i dl e a c h i n gr e s i d u e 表3钴物相分析结果 T a b l e3 A n a l y s i sr e s u l t so fc o b a l tp h a s e 表4试样主要矿物组成及相对含量 T a b l e4M a i nm i n e r a lc o m p o s i “o na n dr e l a t i v e c o n t e n to fo r e 2 试验方案 矿石性质研究表明，钴主要以类质同象的方式 赋存在黄铁矿中，由于黄铁矿与硫化铜矿物间存在 可浮性差异，可调整矿浆p H 值扩大两种矿物间的 可浮性差异来分离含铜矿物和含钴黄铁矿。 试验确定的原则流程为保证铜钴总回收率的 情况下，先生产铜钴混合精矿，尽量保证脉石矿物不 进入到该混合精矿中，并尽可能提高铜钴品位，使得 该混合精矿中主要成分为硫化铜矿物和含钴矿物。 然后提高矿浆p H 值，分离出高品位铜精矿和钴精 矿。原则流程图如图1 所示。 图1 原则工艺流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fn o t a t i o np r o c e s s 3 选矿试验 3 ．1 磨矿细度条件试验 粗选磨矿细度试验采用两次粗选流程，采用 3 0 0 ∥t 的硫氢化钠作为调整剂，6 0 ∥t 的z - 2 0 0 作 为捕收剂，粗选一粗选二的药剂用量比例为6 4 ，浮 选时间均为5m i n ，结果见图2 。从试验结果可以看 出，混合精矿的铜钴品位随细度的变化并不大，铜钴 回收率均在一7 5 斗m 含量为7 0 ％时达到最高，所以 该细度确定为后续试验的磨矿细度。 3 ．2 捕收剂种类试验 采用一7 5 m 占7 0 ％的磨矿细度，捕收剂用量 为6 0g ／t ，松醇油作为起泡剂对泡沫层进行调整，进 行两次粗选试验。对比了单一使用乙基黄药、丁基 万方数据 ．2 2 ．有色金属 选矿部分 2 0 1 8 年第5 期 _ 一 I x l 1 8 冰 玳离 董 ，4 鎏 囊 ，2 x 图2 磨矿细度试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fg “n d i n gf i n e n e s st e s t 黄药、z 2 0 0 、丁基铵黑药和乙基黄药z - 2 0 0 按1 1 进 行混合后的捕收剂效果，试验结果如图3 所示。 口铺I it 量一一|． D 制l u l l 摹目铺U4- 铜凹l l l j l l l l l 一 l 三 l l 三 ll 兰 图3 捕收剂种类条件试验结果 F 谤3 R e s u l t so ft e s tf o rc o l l e c t o r t y p e s 图3 结果表明，黄药类捕收剂对铜钴矿物的选择 性较差，精矿铜钴品位较低，而回收率较高。采用 z 2 0 0 的精矿铜钴品位和回收率都较高，丁基铵黑药 对铜矿物选择性较好，但对钴矿物的捕收效果较差。 采用乙基黄药和z 拙为1 1 的混合捕收剂，不采用 起泡剂时，泡沫层厚度适中，泡沫携带杂质比松醇油 泡沫少，精矿铜品位和回收率均达到最优，所以采用 乙基黄药和Z ．2 0 0 按1 l 配合使用作为后续浮选捕 收剂。 3 ．3 粗选调整剂用量条件试验 采用一7 5 “m 占7 0 ％的磨矿细度，混合捕收剂 用量为6 0g ／t ，进行两次粗选，试验结果见图4 。 由图4 可知，采用2 0 0g ／t 的N a S H 作为调整剂 时，可在一定程度上提高铜钴精矿的回收率，改善浮 选效果，同时铜钴品位也得到一定提升。当N a H S 的用量增加时，对硫化铜矿物产生了抑制作用，铜回 收率有了明显的下降，而钴回收率则变化不大。所 以N a H S 用量定为2 0 0 ∥t 。 图4 调整剂用量试验结果 F i g ．4 R e s u l t so ft e s tf o rc o I l e c t o rd o s a g e 3 ．4 精选抑制剂种类试验 采用一7 5 “m 占7 0 ％的磨矿细度，混合捕收剂 用量为6 0g ／t ，粗选调整剂N a H S 用量为2 0 0g ／t ，抑 制剂用量为6 0g ／t ，浮选流程为两次粗选一次精 选，进行了精选抑制剂种类试验，试验结果如图5 所示。 图5 精选抑制剂种类试验结果 F i g ．5 R e s u l t so ft e s tf o rd e p r e s s a n tt y p e s 图5 结果表明，采用c M c 作为精选抑制剂，精 矿铜品位达到最高，钴品位影响不明显，同时精矿铜 钴回收率达到了最高，优于其他种类抑制剂。而 c M c 对钙镁矿物含量较高的矿石有较好抑制作用， 所以将C M c 作为后续精选抑制剂。 3 ．5 铜钴分离石灰用量和分离p H 值条件试验 由于大部分钴都赋存在黄铁矿中，在高p H 值 的矿浆环境中，采用石灰可对黄铁矿进行有效抑制， 而这样的矿浆环境对铜矿物的浮选影响较小，所以 对铜钴混合精矿进行了铜钴分离浮选试验，考察铜 钴分离效果。试验流程和药剂用量如图6 ，试验结 果如图7 。 母＼醑娶互奄婆裂 吼Ⅲ1阳可瓤小丑 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 段景文等刚果 金 某硫化铜钴矿浮选分离试验研究．2 3 ． 图6 铜钴分离石灰用量试验流程图 F i g ．6 F l o w s h e e to fl i m ed o s a g et e s tf o rs e p a r a t i o no fc o p p e ra n dc o b a l t 图7 铜钴分离石灰用量试验流程图 F i g ．7 L i m e 1 0 s a g et e s tf rs e p a r a t i o n o fc o p p e ra n dc o b a l t 当石灰用量分别为O 、1 ．0 、2 ．0 和3 ．0k g ／t 时， 矿浆p H 值分别为8 ．3 、1 1 ．6 1 、1 2 ．5 和1 2 ．9 2 。从试 验结果可以看出，未添加石灰时，精矿铜品位相对较 低而钴品位相对较高，铜钴回收率都为最高的 6 2 ．1 7 ％和3 5 ．9 7 ％。 随着石灰用量增加，精矿铜品位不断上升，钴品 位不断下降。当石灰用量达到2 ．0k ∥t ，矿浆p H 值 超过1 2 ．5 时，铜品位达到了最高为3 2 ．0 3 ％，钴品 位达到最低仅为0 ．7 3 2 ％，铜钴回收率分别为 5 0 ．3 7 ％和4 ．9 ％，说明在高矿浆p H 值下，含钴黄铁 矿受到了强烈的抑制，而铜矿物受到的影响有限，达 到了将含铜矿物与含钴黄铁矿分离的目的。继续增 加石灰用量，铜钴分离的效果变差，所以确定铜钴分 离流程的石灰用量为2 ．0k g ／t ，矿浆p H 值控制在 万方数据 2 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 1 2 ．5 和1 2 ．9 之间。 3 ．6 闭路试验 根据以上条件试验结果，进行了闭路浮选试验， 试验流程和药剂用量如图8 所示，闭路浮选试验结 果如表5 所示。 原矿 4 效益分析 本文对比了生产硫化铜钴混合精矿与分别生产 铜精矿和钴精矿的主要技术经济指标，结果如表6 所示。 钻精矿 图8 铜钴分离闭路浮选试验流程 F i g 8 F l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tn o t a t i o nt e s tf b rs e p a r a t i o no fc o p p e ra n dc o b a l t 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 段景文等刚果 金 某硫化铜钴矿浮选分离试验研究 2 5 名称i _ 垦焦堡生F i _ 』型鉴垫竺} 铜计价系数 钴计价系数 相比较原有生产铜钴混合精矿的浮选流程，采 用本试验药剂和流程分离出的铜精矿和钴精矿，铜 品位从1 9 ．3 3 ％提高到了3 6 ．5 9 ％，钴品位从2 ．7 3 ％ 提高到了9 ．6 9 ％，虽然铜钴回收率分别下降了 1 0 ．1 2 ％和4 ．5 1 ％，但铜钴计价系数分别提高了8 ％ 和6 8 ％。仅回收的钴金属每年可增加30 0 0 万美元 的价值，同时，将铜精矿在当地进行处理，将冶炼技 术较复杂的钴精矿销售回国处理，每年即可节省运 费约10 0 0 万美元 2 0 1 8 年1 月L M E 参考价格 。 5结论 1 该硫化铜钴矿铜品位为1 ．1 6 ％，钴品位为 0 ．2 7 ％，根据工艺矿物学研究，9 6 ．9 3 ％的铜赋存在 独立硫化铜矿物中，采用常规浮选流程就能有效回 收，而6 8 ．7 5 ％的钴赋存在黄铁矿中，如采用生产铜 钴混合精矿的方式来回收铜钴金属，那么黄铁矿将 对铜钴精矿的品位产生严重影响。 2 试验采用乙基黄药z 一2 0 0 为1 l 作为混合捕 收剂，N a s H 作为调整剂，c M c 作为精选抑制剂，在 保证铜钴回收率和品位的同时，尽可能少地让其它 杂质矿物进入到铜钴混合精矿中，使得进入铜钴分 离流程的矿物主要为含铜独立矿物和含钴黄铁矿。 3 在矿浆p H 值大于1 2 ．5 的条件下，含铜矿物 与含钴黄铁矿间的可浮性差异被放大，配合c M C 和 少量混合捕收剂进行铜钴分离浮选，闭路试验结果 得到的铜精矿铜品位为3 6 ．5 9 ％，钴品位仅为 o ．9 1 ％，铜回收率达8 0 ．4 0 ％，而分离出来的钴精矿 钴品位达到了9 ．6 9 ％，铜品位仅为7 ％，钴回收率达 到了较高的8 0 ．9 5 ％，体现出了较好的铜钴分离 效果。 4 相比较原有生产铜钴混合精矿的浮选流程， 进行铜钴分离后的铜精矿和钴精矿虽然铜钴回收率 有部分下降，但由于精矿的铜钴品位大幅提升，所以 销售时铜钴金属的计价系数有了大幅增加，并节省 了大量运费，经济效益显著。 参考文献 [ 1 ] 卢道刚．刚果 金 加丹加地区铜钻矿加工工艺现状及 发展方向[ J ] ．世界有色金属，2 0 0 9 7 7 2 ．7 5 ． [ 2 ] 王立刚，张慧．氧刚果 金 某难选铜钴矿选矿工艺技 术研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 2 3 1 0 1 3 ． [ 3 ] 张东红，叶岳华，王立刚．赞比亚某铜钴矿选矿工艺研 究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 5 4 1 8 2 1 ． [ 4 ] 朱景和，陈新林，马忠臣．赞比亚某铜钴硫化矿浮选工 艺研究[ J ] ．有色矿冶，2 0 1 4 2 1 3 1 7 ． [ 5 ] 付和生，刘亚平，V I c T O Rc H O N G O ．赞比亚巴卢巴选矿 厂铜钴分离试验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ， 2 0 1 1 6 3 4 ．3 8 ． 万方数据