羊拉铜矿尾矿资源二次利用选矿试验研究.pdf

2 0 1 4 年第l 期有色金晨 选矿部分 ’3 5 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 4 ．0 1 ．0 0 9 羊拉铜矿尾矿资源二次利用选矿试验研究 陈赐云，文书明，丰奇成，赵鹤飞，王伊杰，吕 超 昆明理工大学，昆明6 5 0 0 9 3 摘要；羊拉铜矿尾矿中含铜0 ．2 2 ％、含铁1 5 ．3 1 ％，为了能够提高资源的综合刺用率，现对该尾矿中的锅、铁进行 二次回收利用。尾矿中铜主要以硫化铜矿物为主，铁主要以硅酸铁矿物为主。分布率高达5 8 ％．磁铁矿等强磁性矿物含 量较低。因此，在保证经济和技术的条件下，试验采用了浮选磁选联合流程对该尾矿中的铜铁资源进行再回收利用。 最终采用浮选流程获褥了镧品位为1 ．4 3 ％、回收率为3 0 ％左右的较好指标。为后续的工艺提供了原辩。再对浮选尾矿进行 一段弱磁选，得到铁品位为6 0 ．8 7 ％，回收率为6 ．4 7 ％的铁精矿产品，为企业增加了额外的经济效益。 关键词尾矿；浮选；磁选；二次回收；资源综合利用 中圈分类号 1 1 1 9 2 6 ．4 ；T D 9 5 2 ．1 ； 1 3 1 9 5 1 ．1 文献标志码A文章续号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 4 0 1 - 0 0 3 5 - 0 4 E x p e r i m e n t a lS t u d yo nR e u t i l i z a t i o no fF l o t a t i o nT a i l i n g sf r o mY a n g l aC o p p e rO r e s C t t E NC i y u n ，W E NS h u m i n g ，F E N GQ 记h e n a ，Z H A OH e f e i ， W A N G1 1 f 『记，L VC h a o K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t n et a i l i n g s o f Y a n g l aC o p p e rM i n ec o n t a i n0 ．2 2 ％C u ，1 5 ．3 1 ％F e ，f o r t h ep u r p o s eo f i m p r o v i n gt h ec o m p r e h e n s i v er e c o v e r yo f m i n e r a lr e s o u r c e s ，t h e s t u d y o fr e u t i l i z a t i o no ft h et a i l i n g sw a s i n v e s t i g a t e d ．n ec o p p e rs u l p h i d ei st h em a i nc o p p e rm i n e r a l ．a n di r o ns i l i c a t ei st h em a i ni r o nm i n e r a lw i t h d i s t r i b u t i o nr a t eo f5 8 ％，a n dt h ec o n t e n to fm a g n e t i cm i n e r a l si sl o w ．T h e r e f o r e ，u n d e rt h ec o n d i t i o no f e n s u r i n gt h ee c o n o m i ca l l o w a n c ea n dt e c h n i c a lr e q u i r e m e n t s ，t h ec o m b i n e dp r o c e s so ff l o t a t i o na n dm a g n e t i c s e p a r a t i o nw a sa d o p t e dt o t r e a tt h et a i l i n g s ．F i n a l l yt h ec o p p e rc o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g1 ．4 3 ％C uW a sr e c o v e r i e d b yf l o t a t i o nw i t hr e c o v e r yo f3 0 ％w h i c hc o u l dp r o v i d er a wm a t e r i a lf o rs u b s e q u e n to p e r a t i o n ．W e a km a g n e t i c s e p a r a t i o nW a sf o l l o w e db yf l o t a t i o n ．a n dt h ei r o n c o n c e n t r a t ec o n t a i n i n g6 0 ．8 7 ％F ew i t } Ir e c o v e r yo f6 ．4 7 ％ w a so b t a i n e d ． K e yw o r d s t a i l i n g s ；f l o t a t i o n ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；s e c o n d a r yr e c y c l i n g ；c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no f r e S n l l m e S 矿产资源是人类社会生存和发展的物质基础， 是不可再生的自然资源。在我国，大多数金属矿产 资源中有用矿物品位较低，脉石含量高，在提取有 用矿物后，产生了大量尾矿。随着高品位矿产资源 的逐渐耗尽，矿石的可开采品位相应降低，再加上 选矿技术及设备等原因，从而使尾矿量激增[ 1 - 2 】。 我国矿山企业每年都产生大量尾矿，据不完全统计， 截至2 0 0 9 年底我国尾矿累积堆存量为1 0 0 亿t [ 3 ] ， 年产出量达到1 2 亿t ，其中，全国铜尾矿总量大致 为1 5 亿t [ 4 ] 。然而大量尾矿的堆存不仅对生态环 境造成严重的破坏及污染[ 5 1 ，也造成了资源的大量 浪费，因此，有效地利用尾矿资源势在必行[ 6 - t o ] 。 羊拉浮选一厂尾矿含铜0 ．2 2 ％，其中硫化铜分 布率为7 2 ．7 3 ％，主要以微细粒嵌布于铜矿物尾矿 中，另外，该尾矿中还含少量铁、铋、钼、金、银 等有价元素。研究矿样性质基础上，试验采用浮选 流程对其中的铜矿物进行回收，为了能够充分回收 其中的强磁性矿物，采用弱磁选对浮选尾矿进行选 基金项目国家自然科学基金重大项目 u 0 8 3 7 6 0 2 收稿日期2 0 1 3 - 0 3 0 6修回日期2 0 1 3 1 1 2 7 作者简介陈赐云 1 9 8 7 一 ，女，云南大理人，硕士研究生，研究方向为资源综合利用。 万方数据 3 6 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 别。对于试样中的其它有价元素，考虑到经济成 本，不采用单一工艺对其回收，而是与铜矿物一并 富集，在后续工艺中进行集中回收处理。 1 试样性质 1 ．1 试样的采取与制备 试验所用矿样取自迪庆矿业有限公司云南德钦 羊拉浮选一厂尾矿综合样，试样经干燥、采用堆锥 法混匀、缩分制取试样。 1 ．2 试样基本性质 矿样多元素分析结果见表1 ，铜物相分析结果 见表2 ，铁物相分析结果见表3 。 表l矿样化学多元素分析结果 T a b l e1M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fo r es a m p l e ／％ 元素C u F e S B iP bA s M o Z n A 9 1 1 A u l ’ 品位0 ．2 21 5 ．3 l1 ．2 60 ．0 4 o ．0 5 0 ．1 0 0 ．0 10 ．0 5 61 5 ．6 0 0 ．2 0 1 单位为叭，下同。 表2铜物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e rp h a s e ／％ 物相硫酸铜游离氧化铜结合氧化铜硫化铜及其他总铜 ⋯婀巍飘愀鬻总铁 含量1 ．6 8 0 ．6 71 ．9 4 8 ．8 8 2 ．1 41 5 ．3 1 坌查空 竺 璺≥1 2 垒Q Q ≥2 鲤Q 从表1 可以看出，该试料中可供回收的主要元 素为铜和铁，其它元素含量较低，不进行单独回 收。由表2 。3 可知，试样中铜矿物主要是以硫化铜 矿物为主，其分布率达7 2 ．7 3 ％，因此铜矿物可采 用浮选法将其回收。试样中的铁含量为1 5 ．3 1 ％， 主要以硅酸铁为主，分布率高达5 8 ％，在目前的选 矿技术条件下难以回收，另外铁相中含有部分磁铁 矿和赤褐铁矿等，可考虑磁选回收。 1 ．3 试样筛分分析试验结果 为了考察试样的粒级组成及各个粒级中的金属 分布情况，进行了筛分分析，筛分结果见表4 。 由表4 可见。- - 0 ．0 7 5m i l l 粒级的产率为8 8 ．9 4 ％， 铜分布率占8 5 ．5 5 ％，铁分布率占9 1 ．7 9 ％，由此看 出，该试样中绝大部分铜矿物及铁矿物已经单体解 离，同时考虑到磨矿成本，所以后续试验中试样不 表4试样筛分结果 T a b l e4 R e s u l t so fs i e v i n gt e s to ft h es a m p l e | ％ 进行磨矿。 2 选矿试验研究 2 ．1 探索试验研究 根据试样性质可知，该尾矿中可回收的矿物是 铜矿物、黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿及磁铁矿。对于 铜矿物及黄铁矿一般采用浮选进行回收，赤铁矿、 褐铁矿及磁铁矿则采用磁选进行回收。因此，试验 考虑采用磁选及浮选联合的流程对试样中的铜铁进 行回收。首先进行了先磁选后浮选的探索试验，试 验流程和试验结果分别如图1 和表5 所示。 铜精矿尾矿 图1 先磁选后浮选试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fm a g n e t i cs e p a r a t i o nf o l l o w e d b yf l o t a t i o n 表5先磁选后浮选试验结果 T a b l e5T e s tr e s u l t so fp r o c e s so fm a g n e t i cs e p a r a t i o n f o l l o w e db yf l o t a t i o n ，％ 从表5 可以看出，通过弱磁选可以得到产率为 万方数据 2 0 1 4 年第1 期陈赐云等羊拉铜矿尾矿资源二次利用选矿试验研究3 7 1 ．7 0 ％、品位为5 9 ．3 3 ％的铁精矿。强磁选铁中矿中 的铁基本上没有得到富集，而且大量的铜金属损失 于铁中矿中，由此可以看出，铜矿物与铁矿物紧密 共生，通过强磁难以实现铁和铜的分离与富集，故 在后续试验中，只回收其中的强磁性矿物，弱磁性 矿物不再考虑回收。 所以对于该尾矿样，主要以回收铜矿物为主， 铁矿物为副产品，由于磁选对该矿样中的铜、铁矿 物富集效果较差，而且考虑到先磁选后浮选的流 程，在浮选阶段处理矿量较大，磁选后的尾矿浓度 较低，不利于浮选工序，所以，在后续的试验中采 用先浮选后磁选流程。 2 ．2 p H 调整剂用量试验 本次试验所用试样来自羊拉铜矿的浮选尾矿， 由于羊拉铜矿的矿石中除含有黄铜矿外，还含有一 定量的黄铁矿，在选矿过程中加人大量的石灰对黄 铁矿进行抑制，因而浮选后的尾矿呈强碱性，为了 实现再次利用尾矿中的铜、铁矿物，需要对该尾矿 样的矿浆p H 进行调整。试验考虑采用硫酸作为 p H 调整剂来降低矿浆p H ，其原因是由于当矿浆 p H 较低时，在硫化矿的表面还可能生成元素硫。 一方面，硫化矿表面元素硫的生成，增强了矿物表 面的疏水性，改善了硫化矿可浮性。因此，在生产 实践中，常用硫酸调整矿浆的弱酸性来浮选硫化 矿。另一方面，硫酸对硫化矿表面有化学清洗的作 用溶解其表面的氢氧化物薄膜，暴露出硫化矿本 身的晶格，有利于矿物对黄药的吸附。所以，本次 试验考虑选用硫酸作为浮选的活化剂，并对其用量 进行了试验，试验使用的浮选药剂为H 2 S O 。的用量 变化，异戊基黄药4 0 0 趴，松醇油3 2 趴，进行一 次粗选试验。试验结果如图2 所示。 堡 迥 咯 罪 堡 褂 娶 回 器 硫酸用量／ k g t 。1 图2 硫酸用量试验 F i g ．2 R e s u l t so fs u f f u r i ca c i dd o s a g et e s t 从图2 可以看出，以硫酸作为浮选矿浆p H 调 整剂，铜品位随硫酸用量增加虽有一定的下降，但 变化不大，在硫酸用量为2k 鼽时精矿中铜品位为 0 ．5 3 ％，回收率为3 4 ．2 7 ％；综合考虑各因素，认 为最佳的硫酸用量为2k C t 。 2 ．3 捕收剂用量试验 黄药是硫化矿物的重要捕收剂，不仅捕收性能 好且价格相对低廉。常用的有乙基黄药、丁基黄 药。对于连生体较多、较难浮选的硫化矿还可以应 用带有长碳链疏水基的异戊基黄药。此外组合捕收 剂的应用也受到广泛重视，在矿物浮选回收时，不 同链烃的黄药组合使用比单用一种黄药好，目前认 为这是药剂之间产生协同作用的结果。 为了确定采用何种捕收剂作为该试样的浮选捕 收剂，试验采用一次粗选流程，进行了乙基黄药、 丁基黄药、异戊基黄药及乙基黄药一丁基黄药组合 捕收剂、乙基黄药一异戊基黄药组合捕收剂和丁基 黄药异戊基黄药组合捕收剂对铜回收指标的探索 试验，结果表明，乙基黄药及丁基黄药对铜的回收 指标均不如异戊基黄药，而组合捕收剂对铜的回收 指标效果不明显。根据试验结果，选择异戊基黄药 作为试验的捕收剂，松醇油作为起泡剂。 试验在一次粗选流程下，进行了异戊基黄药用 量对浮选指标影响的试验研究，该试验使用的浮选 药剂为H 2 S O 。2k 加，异戊基黄药用量变化，松醇 油3 2 趴。试验结果如图3 所示。 堡 理 n 星 骚 堡 瓣 擎 回 艰 异戊基黄药用量／ g ‘t 。1 图3 异戊基黄药用量对浮选指标的影晌 F i g ．3 T h ei n f l u e n c eo fi s o - a m y lx a n t h a t ed o s a g e o nf l o t a t i o ni n d e x e s 从图3 结果明显看出，随着捕收剂用量增加， 粗精矿铜的回收率随之增加。在捕收剂2 0 0 ～8 0 0C t 用量范围，铜品位也明显增加，继续增加捕收剂用 量，品位不再增加。考虑到药剂成本，选择捕收剂 用量为4 0 0 加。 2 ．4 浮选闭路试验 在进行了探索试验、条件试验及最佳条件开路 试验浮选粗精矿再磨的情况下，按图4 流程及工艺 条件进行浮选闭路试验，闭路试验结果如表6 所示。 加醯酌舛酡∞鼹铂 O O O 0 O O O 0 舳“加酪∞弱如钙 0 O O O O 0 O 0 万方数据 3 8 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第1 期 表6闭路试验结果 原矿 T a b l e6R e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t／％药剂用量单位g ／t I _ 由表6 闭路试验结果可知，在粗精矿再磨条件 下，所得到的浮选指标较为理想，作业精矿铜品位 1 ．4 3 ％，回收率为3 0 ％左右，使得羊拉浮选一厂的 综合回收率提高近5 个百分点，说明该工艺对该物 料中铜的回收是有效的。 通过试验可以看出，对该试样进行选矿处理难 度较大，这主要是由于该试样中的主要有价元素铜 品位较低，仅为0 ．2 2 ％，且铜矿物具有结合率高、 有用矿物嵌布粒度细且与脉石紧密共生等特点，导 致想要对该矿进行选矿处理，使其富集到可以出售 的精矿产品是很难实现的。所以，为了实现对羊拉铜 矿尾矿资源的- - 0 N 用，考虑到1 ．4 3 ％的铜已经可以 进行利用，如可对其进行湿法冶金处理，从而回收其 中的有价元素，即可对该资源采用选冶联合的思路进 行处理。本次试验即为后续的处理工艺提供原料。 2 ．5 磁选试验 根据上述探索试验l 可知，磁铁矿是该试样中 有回收价值的铁矿物，其在矿石中的含量为1 ．6 8 ％， 分布率为1 0 ．9 7 ％，虽然含量不是很高，但是考虑 到采用一段弱磁选就可将其回收，而且湿式弱磁选 成本低，流程简单，因而该矿石中的磁铁矿具有一 定的回收意义。 通过对该试样的浮选尾矿进行弱磁选探索及条 件试验，最终在磁场强度为8 9 ．6k A ／m 的条件下可获 得铁品位为6 0 ．8 7 ％、回收率为6 ．4 7 ％的铁精矿产品。 该试样最终的处理工艺流程如图4 所示。 3 结论 1 羊拉铜矿尾矿矿物成分复杂，铜矿物是主 要回收的对象，尾矿铜主要以硫化铜矿物为主，可 利用浮选工艺进行回收，最终获得了铜品位为 1 ．4 3 ％、回收率为3 0 ％左右的较好指标，为后续的 工艺提供了原料。 2 该尾矿中含铁1 5 ．3 1 ％，主要以硅酸铁矿物 为主，分布率高达5 8 ％，磁铁矿等强磁性矿物含量 较低。由于先磁选后浮选流程，处理矿量较大，而 且磁选后的尾矿浓度较低，不利于后续的浮选工 序，所以，试验采用先浮选后磁选流程，浮选尾矿 H 0 420 0 0 异戊基黄药4 0 0 松醇油4 8 习。。 磨矿1 0m i nU } 松醇油2 4 精选Ⅱ 铜精矿 精选I 扫选I 扫选Ⅱ 图4 最终工艺流程 F i g ．4 F i n a lf l o w s h e e t 异戊基黄药 进行一段弱磁选，得到铁品位为6 0 ．8 7 ％、回收率 为6 ．4 7 ％的铁精矿产品。 3 由于尾矿中的有用矿物品位较低，矿物组 成复杂，所以尾矿的选别难度极大，单独的选矿工 艺不能有效地回收其中各种有价成分，因此需要联 合冶金工艺处理浮选富集的精矿使该尾矿资源得到 综合利用。 参考文献 [ 1 ] 程琳琳，朱申红．国内外尾矿综合利用浅析[ J ] ．中国资 源综合利用，2 0 0 5 1 1 3 0 - 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