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承德某铁铜多金属矿综合回收选矿工艺研究 ① 李辉跃 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 对河北承德某低品位含铜原生磁铁矿进行了选矿工艺研究。 通过阶段磨矿、阶段弱磁选流程选铁，选铁尾矿浮选选铜，较 好地实现了铜、铁的综合回收，获得了 ＴＦｅ 品位 ６５．０４％、铁回收率 ５４．２８％的铁精矿和铜品位 １８．４２％、铜回收率 ７４．３４％的铜精矿，为 该矿石的合理开发利用提供了技术依据。 关键词 铁铜多金属矿石； 弱磁选； 浮选 中图分类号 ＴＤ９２文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１６．０６．０１０ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１６）０６－００３９－０４ Ｂｅｎｅｆｉｃｉａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｆｒｏｍ Ｃｈｅｎｇｄｅ Ｆｅ⁃Ｃｕ Ｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃ Ｏｒｅ ＬＩ Ｈｕｉ⁃ｙｕｅ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｍｉｎｅｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ａ ｌｏｗ⁃ｇｒａｄｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｐｐｅｒ⁃ｂｅａｒｉｎｇ ｍａｇｎｅｔｉｔｅ ｏｒｅ ｆｒｏｍ Ｃｈｅｎｇｄｅ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ａ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｓｔａｇｅ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ａｎｄ ｓｔａｇｅ ｌｏｗ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ （ＬＩＭＳ） ｗａｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｆｏｒ ｉｒｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｂｙ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ， ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｉｎ ａｎ ｉｒｏｎ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ ＴＦｅ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ６５．０４％ ａｎｄ ５４．２８％， ａｎｄ ａ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｃｕ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ １８．４２％ ａｎｄ ７４．３４％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ， ａ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｒｅｃｌａｉｍｉｎｇ ｏｆ ｉｒｏｎ ａｎｄ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｃａｎ ｂｅ ａｃｔｕａｌｉｚｅｄ． Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｒａｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｌｅａｎ ｏｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｉｒｏｎ⁃ｃｏｐｐｅｒ ｐｏｌｙｍｅｔａｌｌｉｃ ｏｒｅ； ｌｏｗ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ 铜是国民经济建设的重要战略资源［１］。 易选铜 矿和铁矿资源逐渐减少，低品位难选铁铜混合矿是我 国铜铁资源的重要来源之一［２］。 河北某地区存在大 量的低品位铁铜多金属矿，铁品位为 １１％～１５％，铜品 位 ０．１１％～０．２０％。 原矿中铁主要以磁铁矿形式存在， 在原开发中只考虑铁的回收。 为了综合回收铜，本文 针对该铁铜多金属矿资源进行了一系列的试验研究， 得到了良好的选矿指标，实现了铁、铜与硫的综合回 收，提高了矿石的经济价值。 １ 矿石性质 矿石属含硫富磷的半自熔性低品位含铜原生磁铁 矿，矿石中可供选矿回收的组分主要是铁、铜，矿石中 金属矿物主要是磁铁矿，次为钛铁矿；金属硫化物以黄 铜矿为主，其次是斑铜矿和少量黄铁矿，脉石矿物主要 为辉石，次为角闪石、斜长石、绿泥石、黑云母、绢云母 等。 矿石主要化学成分及铜铁物相分析结果分别见 表 １ 和表 ２。 其中矿石 ＴＦｅ／ ＦｅＯ 比为 １．７７，碱性系数 为 ０．６４。 在显微镜下对矿石中磁铁矿、黄铁矿和铜矿物的 嵌布粒度统计结果表明，矿石中磁铁矿具典型不均匀 中粗粒嵌布的特点，而铜矿物属微细粒和细粒嵌布的 范畴。 矿石中铜矿物的分散程度较高，绝大多数较为 细小，特别是部分铜矿物与磁铁矿或脉石镶嵌关系较 为复杂，因此需要通过细磨才能获得较充分的解离。 表 １ 矿石主要化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＦｅＯＦｅ２Ｏ３ＴｉＯ２Ｖ２Ｏ５ＣｕＰｂＺｎＣｏＮｉ １３．３５７．５６１０．６８１．３１０．１３０．１５６０．１１０．０１７０．０１２ ０．００８４ ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＣａＯＭｇＯＭｎＯＮａ２ＯＫ２ＯＰＳＣ ３７．９０６．００１９．２３９．０５０．２７０．３３０．２６０．５７０．１９０．４３ ①收稿日期 ２０１６－０６－２５ 作者简介 李辉跃（１９６８－），男，湖南武冈人，高级工程师，主要从事黑色金属及有色金属选矿工艺研究工作。 第 ３６ 卷第 ６ 期 ２０１６ 年 １２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３６ №６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１６ 万方数据 表 ２ 矿石铁铜物相分析结果 元素相别含量／ ％分布率／ ％ 磁铁矿中铁７．４５５５．８１ 赤（褐）铁矿中铁０．４０３．００ 铁 碳酸盐中铁０．７４５．５４ 硫化物中铁０．０５０．３７ 硅酸盐中铁４．７１３５．２８ 合计１３．３５１００．００ 原生硫化铜０．１１３７０．６３ 次生硫化铜０．０３７２３．１２ 铜自由氧化铜０．００２１．２５ 结合氧化铜０．００８５．００ 合计０．１６０１００．００ ２ 试验方案 试样铁赋存状态较为简单，主要为磁铁矿且粒度 较粗，采用弱磁选回收磁铁矿是最简单有效的方法；铜 主要以原生硫化铜和次生硫化铜两种形式产出，可采 用浮选法回收铜。 回收矿石中铁、铜的原则流程有先 浮后磁工艺和先磁后浮工艺。 由于该矿铁、铜品位较 低，属于超低品位型磁铁矿石，铁为主产品，铜为综合 回收产品，需要考虑磨矿、浮选作业的经济成本，因此 在选择选矿工艺时，需要尽可能地考虑粗粒抛尾工艺。 ３ 试验结果及分析 ３．１ 粗粒抛尾 粗粒抛尾方式有干式和湿式两种，将该矿破碎成 －３ ｍｍ、－６ ｍｍ 和－１４ ｍｍ 粒级，采用 ＣＴＢ３５０ 型磁滑 轮进行干式抛尾试验，磁场强度为 ０．１２ Ｔ 时，进行了 磁滑轮线速度试验，结果见图 １。 对－３ ｍｍ 和－６ ｍｍ 粒级进行湿式弱磁抛尾试验，对抛尾尾矿磨至－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ９３％，磁场强度为 ０．１４ Ｔ 时，进行了磁性铁 检查试验，结果见表 ３。 由图 １ 可知，不同线速度条件 下，磁滑轮抛尾产率在 ２０．５７％～５９．７２％之间变化。 相 同给矿粒度条件下线速度越大抛尾产率越高，尾矿 ＴＦｅ品位和铜品位越高，ＴＦｅ和铜损失率随之增大；所 */5;,m s-1 90 80 70 60 50 40 70 60 50 40 30 20 10 0 0.4870.7540.9421.225 /;5 35                                     -14 mm TFe/;5 -6 mm TFe/;5 -3 mm TFe/;5 -14 mm /;5 -6 mm /;5 -3 mm /;5 -14 mm 35 -6 mm 35 -3 mm 35    图 １ 磁滑轮线速度试验结果 表 ３ 湿式粗粒抛尾试验结果 粒度 ／ ｍｍ 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＴＦｅＣｕＴＦｅＣｕ ｍＦｅ 损失率 ／ ％ 精矿２７．４５３３．２２０．１５６４．０３２８．８４ －３ 尾矿７２．５５７．０６０．１４３５．９７７１．１６２．４５ 给矿１００．００１４．２４ ０．１４３ １００．００ １００．００ 精矿３２．１４３０．２４０．１７６５．８１３６．５１ －６ 尾矿６７．８６７．４４０．１４３４．１９６３．４９４．１６ 给矿１００．００１４．７７０．１５１００．００ １００．００ 有粒级中，铜回收率均不到 ８０％，而且抛尾产率很低。 从表 ３ 可以看出，单纯对铁而言，采用湿式抛尾比干式 抛尾效果更好，而且采用－３ ｍｍ 湿式抛尾比－６ ｍｍ 湿 式抛尾效果要好，湿式抛尾尾矿中铜损失率都很大。 从铁铜综合回收角度考虑，该矿不宜用粗粒抛尾 方式抛尾。 ３．２ 选铁试验 ３．２．１ 磨矿细度试验 由于该矿不能采用粗粒抛尾方式抛尾，因此，对该 原矿进行了磨矿细度条件试验，确定获得需求产品品 位的合适磨矿细度。 采用一次粗选（０．１２ Ｔ）一次精选 （０．０８ Ｔ）磁选流程，磨矿细度试验结果见图 ２。 -0.074 mm40/4 63.5 62.5 61.5 60.5 59.5 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 37.046.052.065.872.083.093.0 23 238               图 ２ 原矿选铁磨矿细度条件试验结果 由图 ２ 可知，随着原矿磨矿细度增加，经过一粗一 精弱磁选后，铁精矿铁品位从 ６１．０５％增加到 ６３．２５％， 铁精矿中铜含量从 ０．０５３％降至 ０．０２４％。 要想获得精 矿铁品位大于 ６３％的铁精矿，细度必须达到－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８３％以上。 因此对铁而言必须采用两段磨 矿才能满足细度要求。 综合考虑铁、铜的回收，选铁采 用阶磨阶选流程，第一段磨矿细度为－０．０７４ ｍｍ 粒级 占 ５２％，第二段磨矿细度为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８３．０％。 ３．２．２ 湿式磁选磁场强度试验 为了找到合适的磁场强度，对原矿磨至－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８３％后进行了选铁磁场强度优化试验，粗 选磁场强度对选铁效果的影响见图 ３。 从图 ３ 可知， 随着选铁磁场强度提高，铁精矿品位变化不大。 综合 ０４矿 冶 工 程第 ３６ 卷 万方数据 考虑铁精矿品位和回收率，粗选适宜的磁场强度为 ０．１２ Ｔ，精选适宜的磁场强度为 ０．０８ Ｔ。 *8,T 68.0 67.5 67.0 66.5 66.0 65.5 60.0 59.5 59.0 58.5 58.0 57.5 57.0 0.060.080.100.120.14 g/t - 233 C0 ;0 ;*A30 图 ４ 铜浮选试验流程 ３．３．１ 捕收剂种类试验 浮选原料为一段磨矿弱磁选的尾矿。 浮选铜常规 的捕收剂有黄药类和酯类，在磨矿细度为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ５２％、给矿浓度 ３０％条件下，对丁基黄药、柴 油、Ｚ⁃２００、丁基黄药＋柴油混合用药等 ４ 种捕收剂进行 了药剂对比试验，结果见表 ４。 由表 ４ 可知，Ｚ⁃２００ 和 柴油选择性较丁基黄药好，铜粗精矿铜品位较高，但回 收率较低；使用丁基黄药铜精矿铜品位较低，但回收率 大且药剂成本低。 由于该原矿含铜低，从生产成本考 虑，最初选择黄药作为选铜捕收剂。 但从大量的探索 试验结果得知，使用黄药作捕收剂很难获得合格铜精 矿，因此，最后选择 Ｚ⁃２００ 为选铜捕收剂。 表 ４ 捕收剂种类试验结果 捕收剂种类及用量 ／ （ｇｔ －１ ） 精矿产率 ／ ％ 精矿铜品位 ／ ％ 铜回收率 ／ ％ 丁基黄药 ６０４．７５２．７５８８６．７６ 柴油 １００２．６５４．１９０７２．１８ Ｚ⁃２００ ４０２．９８４．０８７８．６６ 丁基黄药＋柴油 ３０＋３０３．４８３．６２０８３．９１ ３．３．２ 捕收剂用量试验 在磨矿细度－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ５２％、给矿浓度 ３０％条件下，进行了捕收剂 Ｚ⁃２００ 用量试验，结果见 图 ５。 由图 ５ 可知，随着 Ｚ⁃２００ 用量增加，精矿铜品位 降低，铜回收率先上升，当 Ｚ⁃２００ 用量达到 ４０ ｇ／ ｔ 时以 上时，精矿铜回收率变化很少。 因此选择 Ｚ⁃２００ 用量 为 ４０ ｇ／ ｔ。 Z-200A4g t-1 81 77 73 69 65 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 20406080 /;5 8         图 ５ Ｚ⁃２００ 用量试验结果 ３．３．３ 精选磨矿细度试验 矿物的单体解离度是衡量矿物最终精矿指标的一 个重要参数。 该矿铜品位低，为了降低磨矿成本，需要 在粒度较粗的情况下进行浮选抛尾，粗精矿的铜矿物 未达到较高的解离度需要再次磨矿。 为了考察铜粗精 矿磨矿细度对精选的影响，对铜粗精矿进行了磨矿细 度试验，试验流程及结果分别见图 ６ 和图 ７。 *23 2 1 3 2 2 23 63 ;/, pH10.5 ;/, pH11 图 ６ 铜粗精矿再磨磨矿细度试验流程 0.074 mm40/4 94 92 90 88 86 84 82 80 12 11 10 9 8 52758590 /;5 8         图 ７ 铜粗精矿再磨磨矿细度试验结果 １４第 ６ 期李辉跃 承德某铁铜多金属矿综合回收选矿工艺研究 万方数据 由图 ７ 可知，磨矿细度从－０．０７４ ｍｍ 粒级含量 ５２％提高到 ９０％，铜精矿品位先提高后降低，铜回收率 随磨矿细度增大而增大。 这说明当磨矿细度增大到一 定程度后，浮选过程中铜精矿中夹杂越多，铜精矿产率 会越大。 因此，选择最佳铜精选磨矿细度为－０．０７４ ｍｍ 粒级占 ８５．０％左右。 ３．４ 全流程试验 在条件试验基础上确定全流程分为选铁和选铜两 部分，闭路试验流程见图 ８，铁、铜精矿多元素分析结 果见表 ５～６。 由图 ８ 和表 ５～６ 可知，闭路试验可获得 产率 １１．１１％、ＴＦｅ 品位 ６５．０４％、铁回收率 ５４．２８％的最 * 9 * B3 TFe8;Cu8 TFe/;5;Cu/;5 3 5 63-0.074 mmC52 63-0.074 mmC85 57.87;0.07 55.55;5.72 0.14 T 0.12 T 0.08 T 12.77 10.12;0.19 1.27;2.02 1.66 6.78;0.169 44.45;94.28 87.23 / ;0.197 / ;118.11 93.66 / ;3.00 / ;97.13 5.05 / ;0.037 / ;20.97 88.61 / ;2.98 / ;117.43 6.15 13.31;0.156 100.00;100.00 100.00 9 * 9.40; / 0.83; / 1.17 62.77; / 54.72; / 11.60 11.88; / 0.44; / 0.49 9 * 22 65.04;0.052 54.28;3.70 11.11 63-0.074 mmC85 / ;8.53 / ;94.63 1.73 / ;8.76 / ;121.34 2.16 / ;0.071 / ;1.03 2.01 / ;0.71 / ;22.80 4.42 / ;14.87 / ;101.04 1.06 / ;2.54 / ;20.30 1.10 21 / ;0.036 / ;19.94 86.60 / ;0.039 / ;21.96 88.26 23 23 D3 23 / ;18.42 / ;74.34 0.63 / ;8.51 / ;26.70 0.43 图 ８ 闭路试验数质量流程 表 ５ 铁精矿多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＴＦｅＰＳＣｕ ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ ＣａＯＭｇＯ ６５．０４０．０５５０．０２８０．０５６２．８４０．９４２．４２１．１ 表 ６ 铜精矿多元素分析结果（质量分数） ／ ％ ＣｕＳＴＦｅＳｉＯ２ＡｓＡｇ１）Ａｕ１）Ｐ １８．３７２１．６５１９．７９１０．８９０．００３２８５．４８３．３１０．０１６ １） 单位为 ｇ／ ｔ。 终铁精矿，铁精矿含硫 ０．０２８％、含磷 ０．０５５％、含二氧 化硅 ２．８４％，铁精矿产品达到商品铁精矿的质量要求。 原矿铜品位只有 ０．１５６％，经过弱磁粗选后尾矿中铜品 位提高到０．１６９％，铜分布率为 ９４．２８％；经过选铜闭路 流程，可获得产率 ０．６３％、铜品位 １８．４２％、铜回收率 ７４．３４％的铜精矿，铜精矿含磷 ０．０１６％、含砷 ０．００３２％， 有害元素含量较低；铜精矿中含银 ８５．４８ ｇ／ ｔ、金 ３．３１ ｇ／ ｔ；铜精矿产品达到商品铜精矿质量要求。 ４ 结 论 １） 河北某铁铜矿石含铜 ０．１５６％、含铁 １３．３５％， 属含硫富磷的半自熔性低品位含铜原生磁铁矿矿石。 矿石中可供选矿回收的组分主要是铁、铜，矿石中金属 矿物主要是磁铁矿，次为钛铁矿；金属硫化物以黄铜矿 为主。 这种铁铜多金属矿如果不回收铜，一般可以通 过粗粒抛尾来降低生产成本，但如果考虑铜的综合回 收，一般只能采用阶磨阶选流程来降低生产成本。 ２） 采用原矿阶段磨矿阶段弱磁选选铁流程，选铁 尾矿采用 Ｚ⁃２００ 为捕收剂，进行一粗一扫三精浮选选 铜，较好地实现了铜、铁的综合回收，获得了铁精矿铁 品位 ６５．０４％、铁回收率 ５４．２８％，铜精矿铜品位 １８．４２％、 铜回收率 ７４．３４％的选别指标。 ３） 受试验室条件限制，全流程试验选铁第二段尾 矿没有进入选铜流程而直接丢弃，在实际生产中可以 把选铁第二段尾矿加入第一段选铜流程，铜回收率应 该还可以提高。 参考文献 ［１］ 王鹏程，陈志勇，曹志明，等． 氧化铜矿石的选矿技术现状与展望 ［Ｊ］． 金属矿山， ２０１６（５）１０６－１０８． ［２］ 贾振宏，胡凤英． 低品位铜矿资源开发利用状况和选矿工艺技术 综述［Ｊ］． 有色矿冶， ２０１４（２）２２－２４． ２４矿 冶 工 程第 ３６ 卷 万方数据