某含钴氧化铜矿选矿试验研究.pdf

某含钴氧化铜矿选矿试验研究 ① 廖 乾， 程建国， 李淮湘， 解振朝， 周 韫 （长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 ４１００１２） 摘 要 某含钴氧化型铜矿含铜 ３．２２％、含钴 ０．０４５％，采用先浮硫化矿后浮氧化矿原则流程，进行了实验室验证试验及扩大连选试 验研究。 实验室验证试验获得了铜品位５１．５２％、钴品位０．１３８％的硫化铜精矿和铜品位１９．５３％、钴品位０．４３７％的氧化铜精矿；扩大 连选试验获得了铜品位 ４５．１１％、钴品位 ０．１５４％的硫化铜精矿和铜品位 １２．３１％、钴品位 ０．２６１％的氧化铜精矿；铜总回收率大于 ８０％，钴总回收率大于 ５５％。 研究成果可为该矿石工业应用工程设计提供依据。 关键词 浮选； 氧化铜矿； 铜； 钴； 扩大连选 中图分类号 ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０１７．０４．０１６ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０１７）０４－００５７－０４ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｃｏｂａｌｔ-ｂｅａｒｉｎｇ Ｃｏｐｐｅｒ Ｏｘｉｄｅ Ｏｒｅ ＬＩＡＯ Ｑｉａｎ， ＣＨＥＮＧ Ｊｉａｎ-ｇｕｏ， ＬＩ Ｈｕａｉ-ｘｉａｎｇ， ＸＩＥ Ｚｈｅｎ-ｃｈａｏ， ＺＨＯＵ Ｙｕｎ （Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００１２， Ｈｕｎａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｗｉｔｈ ｓｕｌｆｉｄｅ ｏｒｅ ｂｅｉｎｇ ｆｌｏａｔｅｄ ｂｅｆｏｒｅ ｒｅｃｏｖｅｒｉｎｇ ｏｘｉｄｅ ｏｒｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ａｄｏｐｔｅｄ ｔｏ ｔｒｅａｔ ａ ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｆｅｅｄ ｇｒａｄｅｓ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｃｏｂａｌｔ ａｓ ３．２２％ ａｎｄ ０．０４５％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｓｔｓ ａｎｄ ｓｃａｌｅ-ｕｐ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｅｓｔｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｔｒｉａｌｓ， ａ ｃｏｐｐｅｒ ｓｕｌｆｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｃｕ ｇｒａｄｅ ｏｆ ５１．５２％ ａｎｄ Ｃｏ ｇｒａｄｅ ｏｆ ０．１３８％ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｃｕ ｇｒａｄｅ ｏｆ １９．５３％ ａｎｄ Ｃｏ ｇｒａｄｅ ｏｆ ０．４３７％． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ａ ｃｏｐｐｅｒ ｓｕｌｆｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｃｕ ｇｒａｄｅ ｏｆ ４５．１１％ ａｎｄ Ｃｏ ｇｒａｄｅ ｏｆ ０．１５４％， ａｎｄ ａ ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｗｉｔｈ Ｃｕ ｇｒａｄｅ ｏｆ １２．３１％ ａｎｄ Ｃｏ ｇｒａｄｅ ｏｆ ０．２６１％ ｗｅｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ-ｕｐ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｅｓｔ． Ｉｎ ｔｈｅｓｅ ｔｅｓｔｓ， ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ｃｏｐｐｅｒ ａｎｄ ｃｏｂａｌｔ ｅｘｃｅｅｄｅｄ ８０％ ａｎｄ ５５％， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｃｏｐｐｅｒ ｏｘｉｄｅ ｏｒｅ； ｃｏｐｐｅｒ； ｃｏｂａｌｔ； ｓｃａｌｅ-ｕｐ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｔｅｓｔ 随着硫化铜矿资源的日趋枯竭和世界各国对铜金 属需求量的不断增加，氧化铜矿资源的开发利用日益 受到重视［１］。 氧化铜矿的处理方法有浮选法、浸出 法、离析法等，这些方法中，浮选法是氧化铜矿的主要 处理方法［２］。 浮选法包括硫化浮选法、脂肪酸类捕收 剂直接浮选法、胺类捕收剂浮选法等，硫化浮选氧化铜 矿物具有选择性好的优势，应用比较广泛［３－８］。 本文 针对某含钴氧化铜矿，采用先浮硫化矿、后硫化浮选氧 化矿的原则流程，进行了实验室验证试验和扩大连选 试验，取得了较好的分选指标，可为该矿石后续的工业 化应用提供数据支撑与技术支持。 １ 矿石性质 对矿样进行了镜下鉴定、Ｘ 射线衍射分析、扫描电 镜分析和 ＭＬＡ 分析，结果查明，该矿石属含钴的氧化 型铜矿石，可供选矿回收的有用元素主要是铜，品位为 ３．２２％，钴含量为０．０４５％，可作为综合利用对象。 矿石 中铜氧化程度较高。 矿样化学多元素分析及铜钴物相 分析结果分别见表 １～２。 表 １ 矿石化学成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＣｕＣｏＮｉＰｂＺｎＦｅＳ ３．２２０．０４５０．００６ ３０．０２００．０１４１．７５０．６６ ＳｉＯ２ＴｉＯ２Ａｌ２Ｏ３ＣａＯＭｇＯＭｎＯＮａ２Ｏ ３０．６４０．４７８．７４７．３５１７．６４０．０５１０．０５９ Ｋ２ＯＰＴＣＣ有ＣＯ２Ｉｇ １．９４０．０５４６．８１０．１１２４．５７２５．０５ ①收稿日期 ２０１７－０１－３０ 作者简介 廖 乾（１９８５－），男，湖北荆州人，硕士，主要从事矿物加工选冶技术研究工作。 第 ３７ 卷第 ４ 期 ２０１７ 年 ０８ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．３７ №４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１７ 万方数据 表 ２ 矿石中铜和钴化学物相分析结果 元素相态含量／ ％分布率／ ％ 原生硫化铜０．２６８．０７ 次生硫化铜１．０４３２．３０ 铜 自由氧化铜１．４２４４．１０ 自然铜０．３０９．３２ 结合氧化铜０．２０６．２１ 合计３．２２１００．００ 硫化钴０．００９ ０２０．００ 钴 氧化钴０．０２８６２．２２ 脉石中钴０．００８ ０１７．７８ 合计０．０４５１００．００ 矿石组成较为复杂，较常见的铜矿物包括黄铜矿、 斑铜矿、辉铜矿、铜蓝、赤铜矿、孔雀石、硅孔雀石、斜硅 铜矿和自然铜，其次是含铜褐铁矿和水胆矾；钴矿物包 括硫铜钴矿、水钴矿、含钴氧化锰和含钴褐铁矿；脉石 矿物以石英、菱镁矿和白云石居多，次为白云母、绿泥 石、长石和方解石。 各种铜矿物常呈粒度变化较大的 不规则团块状或粒状以浸染状形式嵌布于脉石中，粒 度细小者与脉石的交生关系较为复杂。 硫化铜矿物发 生蚀变的现象极为普遍，特别是部分辉铜矿、赤铜矿和 少数黄铜矿常被褐铁矿交代而形成含铜褐铁矿。 除硫 铜钴矿以外，水钴矿、含钴氧化锰、含钴褐铁矿和斜硅 铜矿等氧化钴矿物亦含有较高的铜。 ２ 实验室验证试验 扩试样和小试样虽为同一矿区含钴氧化型铜矿石， 主要矿石性质特征基本相近，但亦存在一定差异。 扩试 样具有铜高钴低、硅低镁高的特点，而且硫化铜矿物所 占比例相对较高，但含钴褐铁矿分布不及小试样广泛。 小试样采用先浮硫化矿后浮氧化矿的原则流程，硫化矿 浮选以 ＣＭＣ 作抑制剂、ＭＢ 和 Ｍａｃ-１２ 作组合捕收剂，氧 化矿浮选以 ＮａＨＳ 作硫化剂、ＭＢ 和 Ｍａｃ-１２ 作组合捕收 剂，较好地回收了铜和钴。 参照小试样实验结果，进行 了扩试样实验室选矿验证试验。 验证试验采用先浮硫 化矿后浮氧化矿的原则流程，进行了磨矿细度验证以 及浮选药剂制度、工艺参数和流程结构验证，在此基础 上进行了全流程闭路试验，闭路试验流程见图 １，结果 见表 ３。 全流程闭路试验可以获得产率 ３．５２％、铜品 位５１．５２％、钴品位 ０．１３８％的硫化铜钴精矿，铜和钴回 收率分别为 ５５．２９％和 １１．０４％；同时可以获得产率 ４．９８％、铜品位 １９．５３％、钴品位 ０．４３７％的氧化铜钴精 矿，铜和钴回收率分别为 ２９．６５％和 ４９．４６％。 硫化铜钴 精矿和氧化铜钴精矿合计铜和钴回收率分别为 ８４．９４％ 和 ６０．５０％。 原矿 磨矿 药剂单位g/t -0.075 mm占80 MBMac-12 MIBC 硫化矿 粗选 5 min 精选 1 14040 20 3 min 2 min MBMac-12 MIBC 7020 20 3 min 2 min 6 min 6 min 硫化矿 扫选 6 min 精选 2 硫化铜精矿 氧化铜精矿 4 min 氧化矿 扫选2 尾矿 氧化矿 粗选 15 min 精 选 硫氢化钠 MBMac-12 MIBC 500 8030 30 5 min 3 min 2 min 硫氢化钠 MBMac-12 MIBC 300 4010 20 5 min 3 min 2 min 硫氢化钠 MBMac-12 MIBC 1500 15050 50 5 min 3 min 2 min 8 min 6 min 氧化矿 扫选1 图 １ 全流程闭路试验流程 表 ３ 全流程闭路试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ 铜钴铜钴 硫化铜精矿３．５２５１．５２０．１３８５５．２９１１．０４ 氧化铜精矿４．９８１９．５３０．４３７２９．６５４９．４６ 尾矿９１．５００．５４０．０１９１５．０６３９．５０ 原矿１００．００３．２８０．０４４１００．００１００．００ ３ 扩大连选试验研究 由于原矿样品总量约为 １２ ｔ，为确保在有限的样 品条件下完成扩大连选试验研究工作，将扩大连选试 验的处理能力定为 ０．５ ｔ／ ｄ。 根据实验室验证试验确 定的工艺流程和工艺参数，进行了扩大连选试验设备 选型，并对主、辅设备进行了配置和连接。 扩大连选试 验设备连接见图 ２，设备型号及药剂性状分别见表 ４～ ５，扩大连选试验结果见表 ６。 扩大连选试验可以获得产率 ３．８４％、铜品位 ４５．１１％、 钴品位 ０．１５４％的硫化铜精矿，铜和钴回收率分别为 ５３．４３％和 １２．９３％；同时可以获得产率 ７．５１％、铜品位 １２．３１％、钴品位 ０．２６１％的氧化铜精矿，铜和钴回收率 分别为 ２８．５２％和 ４２．８７％。 硫化铜精矿和氧化铜精矿 铜和钴回收率合计分别为 ８１．９５％和 ５５．８０％。 ８５矿 冶 工 程第 ３７ 卷 万方数据 尾矿 氧化铜精矿 泵 泵 氧化矿 精选 氧化矿 扫选2 药剂 搅拌 氧化矿 扫选1 药剂 搅拌 硫化矿 扫选 硫化矿 精选2 硫化铜精矿 硫化矿精选 1 药剂 搅拌 搅拌槽 给料斗 球磨机 螺旋分级机 硫化矿 粗选 氧化矿粗选 药剂 搅拌 图 ２ 扩大连选试验设备连接示意 表 ４ 扩大连选试验所用主要设备名称及型号 设备名称型号数量设备名称型号数量 球磨分级Φ４２０４５０１ 套连续浮选机１ Ｌ１ 套 搅拌桶１５ Ｌ１ 个立式砂泵１／２ 英寸４ 连续浮选机１２ Ｌ１１ 槽给药机１ 套 表 ５ 扩大连选试验所用药剂性状及添加方式 药剂名称型号形态试验添加方式 硫氢化钠工业品固体１％水溶液 ＭＢ工业品固体０．１％水溶液 Ｍａｃ-１２工业品液体直接原液添加 ＭＩＢＣ工业品液体０．０４％水溶液 表 ６ 扩大连选试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ 铜钴铜钴 硫化铜精矿３．８４４５．１１０．１５４５３．４３１２．９３ 氧化铜精矿７．５１１２．３１０．２６１２８．５２４２．８７ 尾矿８８．６５０．６６０．０２２ ８１８．０５４４．２０ 原矿１００．００３．２４０．０４５ ７１００．００１００．００ ４ 分析与讨论 扩大连选试验与实验室验证试验的浮选指标存在 一定的差距，主要表现在氧化铜精矿铜品位上。 原因 可能有以下几点 １） 各作业的浮选矿浆浓度存在较大差异（见表 ７）。 扩大连选试验处理量为 ０．５ ｔ／ ｄ，药剂添加的绝对 量相对较小，而为保证给药机加药量的准确，药剂配制 浓度必须相对较低，才能保证给药机每次给入的药剂 流量相对稳定。 由药剂添加带入的水量占总补加水量 的 ４３％，导致扩大连选试验矿浆浓度偏低，进而造成 单位体积矿浆中药剂浓度降低，影响铜和钴回收率；而 通过增加浮选药剂用量来增大泡沫刮出量，虽能保证 回收率，但又会影响精矿品位，二者难以兼顾。 表 ７ 扩大连选试验与实验室验证试验矿浆浓度及浮选时 间对比 作业 名称 实验室验证试验扩大连选试验 矿浆浓度／ ％ 浮选时间／ ｍｉｎ 矿浆浓度／ ％ 浮选时间／ ｍｉｎ 硫化矿粗选３２．２１６３０．７４１０ 硫化矿精选 １２３．１９５２０．２８１１ 硫化矿精选 ２２１．５６６１７．１９１０ 硫化矿扫选３０．０６６３０．９７１１ 氧化矿粗选３１．３３８２１．９１１２ 氧化矿精选１６．３５１５１２．４８２０ 氧化矿扫选 １２９．６９６２３．８４８ 氧化矿扫选 ２２８．４６４２４．４０９ ２） 扩大连选试验浮选机充气量偏小。 经测定，扩 大连选试验各浮选作业的充气量明显低于实验室验证 试验的充气量，特别是氧化矿粗选和扫选作业（见表 ８）。 充气量对浮选指标的影响较大，这已在实验室试 验中得到证实。 在扩大连选试验中，由于浮选机充气 量不可调，因此无法满足充气量的要求。 在实际生产 中，采用先进的浮选机，充气量问题完全可以解决。 表 ８ 扩大连选试验与实验室验证试验浮选机充气量对比 作业名称 充气量／ （ｍ３ｍ －２ ｍｉｎ －１ ） 扩大连选试验实验室验证试验 硫化矿粗选０．１００．１３ 硫化矿扫选０．１１０．１３ 氧化矿粗选０．１００．２６ 氧化矿扫选 １０．１１０．２６ 氧化矿扫选 ２０．１１０．２６ 氧化矿精选０．０９０．５１ ９５第 ４ 期廖 乾等 某含钴氧化铜矿选矿试验研究 万方数据 ３） 扩大连选试验的浮选过程属于动态连续过程， 而实验室验证试验基本属于静态间断过程，试验性质 完全不同，试验的深度和广度又上升了一个台阶，两者 浮选指标存在一定差异。 综合上述分析，扩大连选试验与实验室验证试验 的浮选指标存在差异，主要是由矿浆浓度、充气量以及 浮选过程性质等因素造成的。 在实际生产中，矿浆浓 度可以通过调节补加水及泡沫状态得到有效控制，而 浮选机充气量可以通过采用充气量可调的浮选机使之 满足要求。 ５ 结 论 １） 某含钴氧化型铜矿石含铜 ３．２２％、含钴 ０．０４５％， 呈氧化物产出的铜占 ５９．６３％，而呈氧化物产出的钴占 ８０％。 采用先浮硫化矿-后浮氧化矿原则流程，实验室 验证试验及扩大连选试验都可以较好地实现铜钴金属 的回收。 ２） 实验室验证试验可以获得铜品位 ５１．５２％、钴 品位 ０．１３８％的硫化铜精矿产品，铜和钴回收率分别为 ５５．２９％和 １１．０４％；同时可以获得铜品位 １９．５３％、钴品 位 ０．４３７％的氧化铜精矿产品，铜和钴回收率分别为 ２９．６５％和４９．４６％；硫化铜精矿和氧化铜精矿铜和钴回 收率合计分别为 ８４．９４％和 ６０．５０％。 扩大连选试验可 以获得铜品位 ４５．１１％、钴品位 ０．１５４％的硫化铜精矿 产品，铜和钴回收率分别为 ５３．４３％和 １２．９３％；同时可 以获得铜品位 １２．３１％、钴品位 ０．２６１％的氧化铜精矿 产品，铜和钴回收率分别为 ２８．５２％和 ４２．８７％；硫化铜 精矿和氧化铜精矿铜和钴回收率合计分别为 ８１．９５％ 和 ５５．８０％。 ３） 扩大连选试验与实验室验证试验的浮选指标 存在差异，主要是由矿浆浓度、充气量以及浮选过程性 质等因素决定的。 工业生产中，可通过调节补加水量 及泡沫状态控制矿浆浓度，采用充气式浮选机即可满 足充气量的要求。 参考文献 ［１］ 田 锋，张锦柱，师伟红，等． 氧化铜矿浮选研究现状与前景［Ｊ］． 甘肃冶金， ２００６（４）９－１１． ［２］ 戈保梁，张文彬． 氧化铜矿选矿研究进展［Ｊ］． 云南冶金， １９９４ （４）１３－１６． ［３］ 高起鹏，宿 静，秦贵杰． 氧化铜矿硫化浮选几个问题［Ｊ］． 有色 矿冶， ２００３（２）２２－２３． ［４］ 程 琼，库建刚，刘殿文． 氧化铜矿浮选方法研究［Ｊ］． 矿产保护 与利用， ２００５（５）３２－３５． ［５］ 廖 乾，冯其明，欧乐明，等． 某复合型铜钴矿合理选矿工艺及硫 化作用机理研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１０（５）４４－４８． ［６］ 欧乐明，胡本福，段景文． 刚果（金）某难选氧化铜钴矿选矿工艺 研究［Ｊ］． 金属矿山， ２０１１（９）７６－８１． ［７］ 傅文章，谷晋川． 砂岩型氧化铜矿选矿试验研究［Ｊ］． 矿产综合利 用， ２００１（６）１－４． ［８］ 李荣改，宋翔宇，乔江晖，等． 含泥难选氧化铜矿石选矿工艺研究 ［Ｊ］． 矿冶工程， ２００８（１）４６－５０． 引用本文 廖 乾，程建国，李淮湘，等． 某含钴氧化铜矿选矿试验研究 ［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１７，３７（４）５７－６０． �������������������������������������������������������������������������������������������������� （上接第 ５３ 页） 表 ８ 闭路试验结果 产品 名称 产率 ／ ％ 品位／ ％回收率／ ％ ＣｕＳＣｕＳ 铜精矿０．０８１６．５５２３．９０６７．３１０．３６ 硫精矿７．０６０．０３５４９．１０１２．０３６２．５１ 泥１０．８４０．０２４４．６３１２．６５９．０５ 尾矿８２．０２０．００２１．９０８．０１２８．０８ 给矿１００．０００．０２５．５５１００．００１００．００ 闭路试验获得了产率 ０．０８％、Ｃｕ 品位 １６．５５％、回收 率 ６７．３１％的铜精矿以及产率 ７．０６％、Ｓ 品位 ４９．１０％、回 收率 ６２．５１％的硫精矿。 ３ 结 论 １） 某选铁尾矿中金属硫化物主要为黄铁矿，次为 黄铜矿；脉石矿物含量较高的是石英、金云母和方解 石，次为石膏、长石、白云石、阳起石、绿泥石和重晶石。 可供选矿进一步回收的主要元素是硫，铜可作为综合 富集的对象。 ２） 组合抑制剂 ＦＡ＋石灰是实现铜硫分离并获得 高品位铜精矿的关键。 ３） 矿泥对闭路试验有不利影响。 采用中矿集中 脱泥方案进行闭路试验，可获得铜品位 １６．５５％、回收 率 ６７．３１％的铜精矿和硫品位 ４９．１０％、回收率 ６２．５１％ 的硫精矿。 参考文献 ［１］ 黄万抚，王群迎． 某难选铜硫矿石选矿试验研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１５（６）５４－５６． ［２］ 刘 杰． 某铁尾矿中硫化矿物的综合回收试验研究［Ｊ］． 矿冶工 程， ２０１３（６）５０－５３． ［３］ 朱 江． 武钢伴生铜资源综合利用研究及实践［Ｊ］． 矿业快报， ２００１（２２）１９－２１． ［４］ 曹慧昌． 我国铜矿石选矿技术研究新进展［Ｊ］． 有色矿冶， ２０１１ （６）２６－２８． 引用本文 张立刚． 湖北某铁矿中极低品位伴生铜硫综合回收工艺技 术研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０１７，３７（４）５１－５３． ０６矿 冶 工 程第 ３７ 卷 万方数据