混合铜冶炼渣浮选回收铜试验研究.pdf

2 0 1 4 年第6 期有色金属 选矿部分 1 3 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 5 ．0 0 4 混合铜冶炼渣浮选回收铜试验研究 吴彩斌，刘瑜，石贵明，周斌 江西理工大学江西省矿业工程重点实验室，江西赣州3 4 1 0 0 0 摘要粗选l 采用选择性强的捕收剂进行快速浮选，粗选Ⅱ采用捕收能力强的捕收剂进行分步浮选的工艺流程， 对某冶炼混合炉渣进行了铜回收试验。结果表明，在磨矿细度为4 5t u n 占8 5 ％给料下。以Z - 2 0 0 为粗选I 作业的捕收 剂，快速浮选能直接获得含铜为2 7 ．5 7 ％、回收率为5 6 ．9 7 ％的铜精矿；以w P 为粗选Ⅱ和扫选作业的捕收剂，并采用N 丑 对矿浆进行硫化，调节p H 为9 ．4 ，能获得含铜为1 7 ．3 2 ％、回收率为3 0 ．0 5 ％的铜精矿。混合后能获得含铜为2 2 ．8 9 ％，回 收率为8 7 ．0 2 ％的最终铜精矿，同时渣选尾矿含铜降至0 ．2 3 ％。 关键词铜冶炼渣；快速浮选；捕收剂；铜精矿 中图分类号T D 9 5 2 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 4 0 6 - 0 0 1 3 - 0 4 E x p e r i m e n t a lR e s e a r c ho nC o p p e rR e c o v e r yf r o maM i x e dC o p p e rS m e l t i n gS l a g b yF l o t a t i o n W UC a i b i n ，I J UY u ，S i l lG u i m i n g ，Z H O U ．B 讥 t 玩l 咿iK e yL a b o r a t o r yo fM i n i n gE n g i n e e r 均，J i a a g x iU m v e r 斌t yo fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，G a n z h o uJ i a n g ．d3 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep a p e rm a d ea ne x p e r i m e n t a lo nr e c o v e r yo fc o p p e rf r o mam i x e dc o p p e rs l a gb y s t a g e w i s ef l o t a t i o n ，w h i c hu s e ds t r o n gs e l e c t i v ec o l l e c t o rf o ri n s t a n tf l o t a t i o na tr o u g h i n gI ，a n du s e ds t r o n g c o l l e c t i n gc a p a c i t yc o l l e c t o ra tr o u g h i n g l I ．T h er e s u l t si n d i c a t e dt h a ti n s t a n tf l o t a t i o nu s e dZ - 2 0 0 鹪t h e c o l l e c t o ri nf i r s t r o u g h i n gC a no b t a i n a c o p p e rc o n c e n t r a t eg r a d i n g2 7 ．5 7 ％a n dr e c o v e r y5 6 ．9 7 ％w i t h t h e g r i n d i n gf i n e n e s so f _ 4 5p , mf r a c t i o n sa c c o u n t i n gf o r8 5 ％．T h eo t h e rc o p p e rc o n c e n t r a t eg r a d i n g1 7 ．3 2 ％a n d r e c o v e r y3 0 ．0 5 ％C a na l s oo b t a i nu s i n gW Pa st h ec o l l e c t o ri nt h es c a v e n g i n ga n dt h e s e c o n dr o u g h i n g ． s o d i u ms u l f i d ea sv u l c a n i z a t e rc h a n g e dt h ep u l pa n dp u l pp Hv a l u et o9 ．4 ．T h ec o p p e rg r a d eo ff i n a lp r o d u c t c a nr e a c h e s2 2 ．8 9 ％a n dr e c o v e r y8 7 ．0 2 ％a f t e rt h et w oc o n c e n t r a t e sm i x e d ，a n dt h er a i l i n g s ’c o p p e rs r a d e d o w n st o0 ．2 3 ％． K e yw o r d s c o p p e rs m e l t i n gs l a g ；i n s t a n tf l o t a t i o n ；c o l l e c t o r ；c o p p e rc o n c e n t r a t e 铜是我国仅次于石油的第二大战略原料，9 7 ％ 以上铜由火法冶炼生产，通常每生产lt 铜将产生 2 3t 的铜渣。据不完全统计，1 9 4 9 2 0 1 0 年我国 产出的铜冶炼渣达到50 0 0 万t [ t - 2 ] 。铜渣产生的 数量巨大，堆存需要占用大量土地，造成严重环境 污染[ 】。 另一方面，铜渣中含有多种可以再利用的有价 元素，其中最有回收价值的是铜，品位高达0 ．5 ％～ 8 ％，远高于我国铜矿0 ．2 ％- 0 ．3 ％开采品位，可见 铜渣中蕴含的铜具有巨大的开发价值[ 5 - 6 ] 。如果这 部分铜能加以回收，不仅可以实现资源的二次利 用，而且对减少环境污染具有重要意义。因此，本 文针对浙江某铜渣的性质研究了一套回收铜的合理 技术方案，实现铜渣中铜的高效回收。 1 试验原料和方法 1 ．1 试验原料 试样由电炉渣、转炉渣和闪速炉渣按一定比例 配制而成，其化学多元素分析结果如表l 所示。 由表1 可知，试样中铜和铁的品位分别达到 1 ．6 6 ％和4 0 ．6 8 ％，回收价值较高；铅、锌、硫含量 较低，暂时不考虑对其回收。 收稿日期2 0 1 3 一l o ．2 8修回日期2 0 1 4 - 0 9 - 1 8 作者简介吴彩斌 1 9 7 2 一 ，男，江西郡阳人，教授，博士，主要从事矿物加工工程和固体废弃物资源化技术的研究工作。 万方数据 1 4 -有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 为了考察铜和铁的赋存状态，分别进行了铜、 铁的物相分析，结果如表2 和表3 所示。 表1试样多元素分析结果 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 fs a m p l e ／％ 含量1 ．6 64 0 ．6 80 ．7 90 ．7 l0 ．5 4 0 ．1 24 1 ．5 21 ．1 1 0 ．8 81 1 ．9 91 0 0 ．0 表2铜物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i s r e s u l t so f c o p p e rp h a s e l ％ 竺篁菡菡墨邕燮茎竺 铜含量0 ．6 9 0 ．2 0O ．5 80 ．0 10 ．1 30 ．0 51 ．6 6 占有率4 1 ．4 41 2 ．7 l3 4 ．8 10 ．5 57 ．7 32 ．7 61 0 0 ．0 由表2 可以看出，铜渣中铜主要以金属铜、硫 化铜和包裹铜形式存在，其中金属铜占4 1 ．4 4 ％， 硫化铜以类斑铜矿、类黄铜矿赋存，占4 7 ．5 2 ％， 可选性较好。根据显微镜下观察，金属铜在混合渣 中主要以不规则和浑圆状包体的形式嵌布于铁橄榄 石、磁铁矿或非晶相物质中，嵌布粒度稍粗可达 0 ．2 0m m ；类斑铜矿、类黄铜矿主要呈不规则状颗 粒，与辉铜矿等铜矿物连生并以集合体的形式嵌布 于铁橄榄石、磁铁矿或非晶相物质中，嵌布粒度分 布不均匀，一般在0 ．0 5n l l n 以下，不易与非晶相 物质解离。 试验研究发现，铜渣中铁的赋存状态大部分为 铁橄榄石 2 F e O S i O z ，其含量高达7 8 ％，其次为 磁铁矿 F e ，0 4 ，但含量低于2 0 ％，磁选难以获得合 格的铁精矿。如要回收，会导致回收成本高，经济 价值低，故考虑将渣选尾矿直接作水泥厂的铁质校 正剂[ 7 - 9 ] 。 1 ．2 试验方法 因试样中含有金属铜，应通过快速浮选，直接 获得较高品位的铜精矿。对硫化铜矿，采用一次粗选、 三次精选、两次扫选浮选工艺流程。浮选过程采用 N a 2 S 进行硫化，以Z - 2 0 0 、W P 主要成分为硫氨酯 为铜捕收剂，并考察磨矿细度、浮选浓度、p H 、N a 2 S 用量和W P 、Z 一2 0 0 等捕收剂对浮选过程的影响。 2 结果与讨论 2 ．1 磨矿细度试验 铜渣与自然矿石相比具有硬度高、嵌布粒度 细、易碎难磨等特点。渣中铜矿物较自然铜矿物细 小、分散、不均匀、磨矿细度要求较高，因此在自 然p H 、捕收剂为Z 一2 0 0 的条件下考察了磨矿细度 与浮选指标之间的关系，试验流程如图1 所示，试 验结果如图2 所示。 原矿 药剂用量单位g ／t ； 、浮选时间单位m i n ；下同 精矿尾矿 图1 磨矿细度试验流程 F i g ．1G r i n d i n gf i n e n e s se x p e r i m e n tp r o c e s s 堡 趟 略 堡 瓣 擎 I E 撕u m 含量，％ 图2 磨矿细度对品位和回收率的影响 F i g ．2 E f f e c t o fg r i n d i n gf i n e n e s so nr e c o v e r yr a t e a n dg r a d e 由图2 可知，随着磨矿细度的增加，铜回收率 一直在增大，而铜精矿品位呈先增加后降低的趋 势，这是因为磨矿细度太细，泥化严重，细粒级脉 石也会一起上浮导致品位降低。综合考虑确定磨矿 细度为_ 4 5 斗m 占8 5 ％。 2 ．2 浮选浓度试验 浮选浓度是浮选过程中的重要工艺因素，它影 响矿浆充气、药剂浓度以及气泡与颗粒的黏附过 程，从而影响精矿的质量及回收率[ 10 | 。为考察浮 选浓度对精矿的影响，在磨矿细度一4 5 斗m 占8 5 ％、 以Z 一2 0 0 为捕收剂、松醇油为起泡剂条件下，进 行了粗选、扫选浓度试验，试验结果见图3 。 由图3 可知，浮选精矿中铜品位随着浓度的增 大而降低，铜的回收率则是先升后降。当浮选浓度 万方数据 2 0 1 4 年第6 期吴彩斌等混合铜冶炼渣浮选回收铜试验研究 1 5 浮选浓度假 图3 浮选浓度对品位和回收率的影晌 F i g ．3 E f f e c to fp u l pc o n c e n t r a t i o no nr e c o v e r yr a t e a n dg r a d e 为4 4 ％时，铜回收率最高，为8 6 ．3 2 ％，此时铜精 矿含铜1 2 ．9 8 ％。 2 Bp H 试验 石灰廉价易得，对矿泥具有凝聚作用，还对其 他脉石矿物有一定的抑制作用，故采用石灰作为 p H 调整剂。粗选I 是快速浮单质铜作业，能直接 获得高品位铜精矿，所以石灰只加在粗选Ⅱ作业， 试验结果如图4 所示。 川t 图4p H 对品位和回收率的影响 F i g ．4 E f f e c t o fp u l pp Hv a l u eo nr e c o v e r y 碍t e a n d 孕_ a d e 由图4 可知，当石灰用量为5 0 0 卧，即p H 为 9 ．4 时，铜的回收率最高，精矿品位虽有所降低， 但可以通过后续精选提高其品位。 2 ．4N a 用■试验 铜渣中含有次生硫化铜和自由氧化铜，需加入 N a 2 s 硫化后才能高效浮选富集。固定其它试验条 件，进行了N a 用量试验，试验结果见图5 。 由图5 可知，在磨矿细度、浮选浓度等条件不 变的情况下，添加N a 舞虽然精矿品位有所降低， 但可使铜的回收率提高3 ％以上，这可能是由于 N a 2 S 在铜渣中难选的铜矿物表面生成疏水难溶的 硫化物沉淀，从而活化这部分矿物。此外当N 磷 用量超过2 5 0g ／t 时，铜回收率呈下降的趋势，这 硫化钠用量， g 。t 。。1 图5硫化钠用量对品位和回收率的影响 F i g ．5 E f f e c to fN a 舞a d d i t i o no n r e c o v e r yr a t ea n d g r a d e 可能是N a 2 s 开始抑制铜矿物上浮，故最佳用量为 2 5 0g ／t ，此时铜的回收率最高。 2 ．5 捕收剂优选试验 为了选择对类斑铜矿具有较强捕收能力的药 剂，在磨矿细度为撕斗m 占8 5 ％、浮选浓度为 4 4 ％、p H 为9 ．4 、硫化钠为2 5 0g t 的条件下进行 M A C 、Z 一2 0 0 、L P - 0 1 、B K 一9 0 8 、W P 及丁基黄药 等捕收剂的对比试验，试验结果见图6 。 M A J7 一 1 ．1 0 0 1B k 一9 0 8 ⅥI ’ J 尽螽约 捕收制种类 图6 铜二段粗选时的试验结果 F i g ．6 R e s u l mo fc o p p e rs e c o n d 加删；h i n g 由图6 可知，Z 一2 0 0 和W P 较其它捕收剂效果 要好些。这两者之间，Z - 2 0 0 的选择性高些，W P 的捕收能力强些。粗选I 作业的目的是快速浮选出 一部分可浮性好的含铜组分直接作为最终精矿，宜 选用选择性较高的7 _ , - 2 0 0 较为合适；而粗选Ⅱ作业 的目的则是尽可能地上浮未能在粗选I 作业上浮的 含铜组分，以通过后续的多次精选获得另一部分最 终精矿，宜采用捕收力较强的W P 作捕收剂较好。 为了确定W P 用量，在前面试验条件下进行粗选Ⅱ 捕收剂用量试验，试验结果如图7 所示。 由图7 可以看出，随着捕收剂W P 用量增大， 铜精矿中铜的含量逐渐降低，而铜回收率逐渐增 加，当W P 用量超过5 0 小时，回收率变化趋缓， 故最终确定W P 用量为5 0 虮。 ∞ 舳 ∞ ∞ 加 。 堡迥略 万方数据 1 6 有色金■ 选矿部分2 0 1 4 年第6 期 堡 趟 碹 堡 姗 擎 回 图7W P 捕收剂用量对品位和回收率的影响 F i g ．7 E f f e c t o fW Pc o l l e c t o rd o s a g eo nr e c o v e r y r a t ea n dg r a d e 2 ．0 全流程试验 在上述条件试验的基础上进行了全流程闭路试 验，药剂制度如图8 所示，试验结果如表4 所示。 - - 4 5p a n 占8 5 ％O 1 束Z 一2 0 03 0 2 木松醇油2 0 粗l 选I 螬土，2 1 { 磊覆溉 精矿1 ；辜箝蓄” 4 木松醇油3 0 i 1 I W P3 0 2 牛松醇油2 0 扫I 选I 篱8 I 邛W P 3 0 尾矿 精矿2 图8 闭路试验流程 F i g ．8 C l o s e de x p e r i m e n tp r o c e s s 表4闭路试验结果 B “e4 C l o s e d c i r c u i te x p e r i m e n tr e s u l t s ，％ 产品 产率铜品位铜回收率 精矿13 ．4 32 7 ．5 75 6 ．9 r 7 精矿22 ．8 81 7 ．3 23 0 ．0 5 尾矿9 3 ．6 9 0 ．2 3 1 2 ．9 8 精矿1 精矿26 ．3 12 2 ．8 98 7 ．0 2 原矿1 0 0 ．01 ．6 61 0 0 ．0 从表4 可以看出，在磨矿细度为．4 5t t m 占 8 5 ％给料下，以Z 一2 0 0 为粗选I 作业的捕收剂，快 速浮选能直接获得含铜品位为2 7 ．5 7 ％、回收率为 5 6 ．9 7 ％的铜精矿；以W P 为粗选Ⅱ和扫选作业的捕 收剂，并采用N a 2 S 对矿浆进行硫化，调节p H 为 9 ．4 ，能获得铜品位为1 7 ．3 2 ％、回收率为3 0 ．0 5 ％的 铜精矿。混合后能获得铜品位为2 2 ．8 9 ％、回收率 为8 7 ．0 2 ％的最终铜精矿，同时渣选尾矿铜品位降 至0 ．2 3 ％。 3 结论 1 铜冶炼渣中铜主要以金属铜、硫化铜和包 裹铜形式存在，铜品位达1 ．6 6 ％，具有非常高的回 收价值。 2 采用粗选I 使用强选择性捕收剂进行快速 浮选，粗选Ⅱ使用强捕收能力分步浮选工艺流程， 能获得铜品位为2 2 ．8 9 ％、回收率为8 7 ．0 2 ％的合格 铜精矿，并能使渣选尾矿含铜降至0 ．2 3 ％，试验结 果良好。 3 本铜渣浮铜工艺试验对类似铜渣具有普遍 适用性。 参考文献 [ 1 ] 赵凯，程相利，齐渊洪，等．水淬铜渣的矿物学特征 及其铁硅分离[ J ] ．过程工程学报，2 0 1 2 ，1 2 1 3 8 4 3 ． [ 2 ] 胡建杭，王华，刘慧利，等．铜渣在不同煅烧温度的晶 相结构[ J ] ．湖南科技大学学报 自然科学版 ，2 0 1 1 ， 2 6 2 9 7 一1 0 0 ． [ 3 ] 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 4 - 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