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铜渣高温浮选药剂遴选与药剂制度优化研究 ① 罗仁昆１， 吴星琳２， 王俊娥２，３， 陈 杭２， 张恒星２， 石 瑀２ （１．紫金铜业有限公司，福建 龙岩 ３６４２０４； ２．厦门紫金矿冶技术有限公司，福建 厦门 ３６１１１５； ３．福州大学 紫金矿业学院，福建 福州 ３５０１０８） 摘 要 某铜渣硬度大、磨矿时间长，导致浮选矿浆温度过高以及浮选药剂分解，影响铜的回收，为此，对该铜渣进行了特性分析、捕 收剂种类遴选及药剂制度优化研究。 结果表明以 ＺＪ１０１ 为捕收剂，采用一粗三扫浮选流程，在 ＺＪ１０１ 用量 ４０＋２０＋１０＋５ ｇ／ ｔ 条件 下，可获得铜品位 ２５．９５％、铜回收率 ９３．３６％的指标，实现了高温体系下铜的高效浮选回收。 关键词 浮选； 浮选药剂； 铜渣； 高温浮选； 药剂遴选； ＺＪ１０１ 中图分类号 ＴＤ９２３文献标识码 Ａｄｏｉ１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－６０９９．２０２１．０１．００８ 文章编号 ０２５３－６０９９（２０２１）０１－００３３－０４ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒｓ ａｎｄ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅａｇｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｐｐｅｒ Ｓｌａｇ ＬＵＯ Ｒｅｎ⁃ｋｕｎ１， ＷＵ Ｘｉｎｇ⁃ｌｉｎ２， ＷＡＮＧ Ｊｕｎ⁃ｅ２，３， ＣＨＥＮ Ｈａｎｇ２， ＺＨＡＮＧ Ｈｅｎｇ⁃ｘｉｎｇ２， ＳＨＩ Ｙｕ２ （１．Ｚｉｊｉｎ Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｌｏｎｇｙａｎ ３６４２０４， Ｆｕｊｉａｎ， Ｃｈｉｎａ； ２．Ｘｉａｍｅｎ Ｚｉｊｉｎ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ Ｌｔｄ， Ｘｉａｍｅｎ ３６１１１５， Ｆｕｊｉａｎ， Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｚｉｊｉｎ Ｍｉｎｉｎｇ， Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８， Ｆｕｊｉａｎ， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ａｓ ｆｏｒ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｃｏｐｐｅｒ ｓｌａｇ， ｉｔｓ ｈｉｇｈ ｈａｒｄｎｅｓｓ ａｎｄ ｌｏｎｇ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｔｉｍｅ ｈａｖｅ ｂｒｏｕｇｈｔ ａ ｐｒｏｂｌｅｍ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｓ⁃ｍｉｌｌｅｄ ｐｕｌｐ ｉｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ｗｈｉｃｈ ｃａｕｓｅｓ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｒｅａｇｅｎｔｓ ａｎｄ ｅｖｅｎｔｕａｌｌｙ ａ ｄｅｃｌｉｎｅ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｃｏｖｅｒｙ． Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈａｔ， ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅａｇｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｓｌａｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ， ＺＪ１０１ ｉｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ｔｈｉｓ ｃｏｐｐｅｒ ｓｌａｇ． Ｗｈｅｎ ａｄｏｐｔｉｎｇ ａ ｆｌｏｗｓｈｅｅｔ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｏｎｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｒｏｕｇｈｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｒｅｅ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｃａｖｅｎｇｉｎｇ， ｗｉｔｈ ＺＪ１０１ ｏｆ ４０ ｇ／ ｔ， ２０ ｇ／ ｔ， １０ ｇ／ ｔ ａｎｄ ５ ｇ／ ｔ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｌｙ ｆｏｒ ｔｈｅｓｅ ｆｏｕｒ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ， ａ ｃｏｐｐｅｒ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ ｇｒａｄｉｎｇ ２５．９５％ Ｃｕ ａｔ ９３．３６％ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ， ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ａｔ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ａｃｔｕａｌｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｒｅａｇｅｎｔ； ｃｏｐｐｅｒ ｓｌａｇ； ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ； ｒｅａｇｅｎｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ； ＺＪ１０１ 据统计，我国铜资源储量约 ３ ０００ 万吨，约占世界 铜总储量的 ４．３５％［１－３］，且以中小型贫矿为主，开采、 选别难度大［４］。 我国铜冶炼过程中产生的炉渣约 ５００ 万吨／ 年，铜含量达 ０．５％以上［５－６］，是极其重要的铜二 次资源［７］。 铜冶炼炉渣与原生铜矿石相比，具有密度 大、硬度大、铜矿物嵌布粒度细、易碎难磨等特点［８－１０］。 福建某铜冶炼企业采用破碎⁃细磨⁃浮选工艺，回收其 中的铜、金、银等有价元素，为使炉渣中铜矿物充分解 离，磨矿细度要求－０．０４５ ｍｍ 粒级含量达到 ８０％左右， 由于磨矿流程长，矿浆温度上升至 ５５～６０ ℃。 较高的 矿浆温度使得浮选药剂易于分解而失去药效，从而增 大药剂消耗量、降低浮选金属回收指标。 为进一步提 高浮选作业效率、降低成本，本文针对高温浮选的特 点，开展药剂匹配与制度优化研究，以实现铜渣中铜的 高效回收。 １ 试验原料 试验原料取自福建某铜冶炼公司，采用化学法、 ＩＣＰ、ＳＥＭ 及 ＭＬＡ 等分析手段，对铜渣主要成分及含 量、铜物相组成、粒度分布进行了研究，结果分别见 表 １～３。 表 １ 铜冶炼渣主要成分分析结果（质量分数） ／ ％ ＣｕＦｅ ＳｉＯ２ ＡｓＳＺｎＰｂＡｕ１）Ａｇ１） ３．０９４６．３２２２．１７０．２５０．４２２．６７１．７３０．４５１９．５６ １） 单位为 ｇ／ ｔ。 ①收稿日期 ２０２０－０８－１１ 基金项目 国家自然科学基金（５１７０４１５３，５１８７４１０１）；福建省高校产学合作项目（２０１７Ｈ６０１０） 作者简介 罗仁昆（１９８２－），男，福建莆田人，硕士，工程师，主要研究铜冶炼资源综合利用。 第 ４１ 卷第 １ 期 ２０２１ 年 ０２ 月 矿矿 冶冶 工工 程程 ＭＩＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏｌ．４１ №１ Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０２１ 万方数据 表 ２ 铜冶炼渣中铜物相分析结果 铜物相铜品位／ ％占有率／ ％ 辉铜矿２．３０７０．９４ 金属铜０．８２２６．５４ 斑铜矿０．０３５１．１５ 冰铜０．０１５０．４８ 赤铜矿０．０１０．３２ 玻璃相０．０２０．５７ 合计３．１７１００．００ 表 ３ 含铜物质粒度分布 粒级／ ｍｍ 分布率／ ％ 金属铜斑铜矿辉铜矿冰铜赤铜矿 －０．０７４＋０．０３８５．３７ １８．６９７．１６ －０．０３８＋０．０２０４２．７４４１．８０ ３５．６４２９．５４３７．２７ －０．０２０＋０．０１０３５．５２２９．７６ ３０．２８３３．１２４２．９２ －０．０１０１６．３７ ２８．４４１５．３９３７．３４１２．６５ 合计１００．００１００．００１００．００１００．００１００．００ 由以上分析可知，该铜渣中主要成分为 Ｃｕ、Ｆｅ、Ｚｎ、 Ｐｂ 及 Ａｕ、Ａｇ 等有价金属。 铜主要以辉铜矿、金属铜、斑 铜矿、冰铜、赤铜矿等形式赋存；铜渣按嵌布粒度从细到 粗依次为冰铜、赤铜矿、斑铜矿、金属铜和辉铜矿；金属 铜和辉铜矿的嵌布粒度分布相对较集中，主要分布在 －０．０３８＋０．０２０ ｍｍ 粒级和－０．０２０＋０．０１０ ｍｍ 粒级。 铜渣中各含铜相、玻璃相及磁铁矿相等相互连生 或包裹，其中金属铜与磁铁矿、玻璃相连生，金属铜与 辉铜矿、铁橄榄石连生，辉铜矿包裹金属铜、与磁铁矿 连生，辉铜矿被玻璃相包裹。 ２ 试验方法 采用 ＸＦＤ 单槽浮选机（吉林省探矿机械厂）进行 铜渣高温体系浮选药剂遴选及药剂制度优化试验。 以 热水配置高温矿浆（矿浆温度 ５５～６０ ℃），分别考察 Ｚ⁃２００、丁基黄药、丁基铵黑药、ＺＪ１０１ 作捕收剂对选铜 效果的影响。 在试验过程中各浮选作业捕收剂用量依 次递减 ５０％，起泡剂 ２＃油用量与生产实际药剂用量一 致。 试验流程如图 １ 所示。 其中 ＺＪ１０１ 是自主研发的 一种新型脂类铜捕收剂。 ３ 试验结果与讨论 ３．１ 磨矿细度的影响 按图 １ 所示流程，以 Ｚ⁃２００ 为捕收剂，考察了磨矿 细度对浮选指标的影响，结果见图 ２。 由图 ２ 可知，磨 矿细度为－０．０４５ ｍｍ 粒级占 ７９．４６％时，铜回收率和 品位相对最优。当－０．０４５ ｍｍ 粒级含量超过 ７９．４６％时， B3 ;/ ;4 ;0 2A 400 600 40 40 ;0 2A 20 10 * 1 ;0 2A 10 10 2 ;0 2A 5 5 3 23 3D3 A0g/t 63-0.045 mmC80 图 １ 试验流程 -0.045 mm40/4 90 86 82 78 74 33 31 29 27 25 23 5060708090 /;5 238             图 ２ 磨矿细度对浮选指标的影响 矿石泥化现象加重，不利于铜的捕收。 当磨矿细度达 到－０．０４５ ｍｍ 粒级占 ８９．７７％时，由于矿泥的团聚，虽 然铜回收率回升，但铜品位下降。 综合考虑，选择磨矿 细度为－０．０４５ ｍｍ 粒级占 ８０％左右。 ３．２ 石灰用量的影响 磨矿细度－０．０４５ ｍｍ 粒级占 ８０％，其他条件不变， 考察了粗选石灰用量对浮选指标的影响，结果见图 ３。 由图 ３ 可知，石灰用量为 ４００ ｇ／ ｔ 时，铜粗选精矿铜品位 ;/A4g t-1 95 90 85 80 75 70 30 28 26 24 200300400500600 /;5 238           图 ３ 石灰用量对浮选指标的影响 ４３矿 冶 工 程第 ４１ 卷 万方数据 和回收率较优，继续增大石灰用量，铜回收率增加幅度 不大，甚至下降。 综合考虑，选择铜粗选石灰用量为 ４００ ｇ／ ｔ。 ３．３ 捕收剂种类及用量的影响 ３．３．１ Ｚ⁃２００ 按图 １ 所示流程，考察了 Ｚ⁃２００ 用量对浮选指标 的影响，结果见图 ４。 由图 ４ 可知，当粗选作业 Ｚ⁃２００ 用量由 ２０ ｇ／ ｔ 增加至 ４０ ｇ／ ｔ 时，铜回收率大幅升高，继 续增加 Ｚ⁃２００ 用量至 ６０ ｇ／ ｔ，铜回收率无明显提升，但 铜精矿铜品位下降。 Z-200A4g t-1 95 90 85 80 75 70 28 26 24 22 20 18 2030405060 /;5 238           图 ４ Ｚ⁃２００ 用量对浮选指标的影响 ３．３．２ 丁基黄药 按图 １ 所示流程，考察了丁基黄药用量对浮选指 标的影响，结果见图 ５。 由图 ５ 可知，当粗选作业丁基 黄药用量由 ３０ ｇ／ ｔ 增加至 ６０ ｇ／ ｔ 时，铜回收率大幅升 高，铜精矿铜品位小幅提升，继续增加丁基黄药用量后 铜回收率和铜精矿铜品位无明显变化。 ,0/AA4g t-1 85 80 75 70 65 60 28 26 24 22 20 18 3040506070 /;5 238           图 ５ 丁基黄药用量对浮选指标的影响 ３．３．３ 丁基铵黑药 按图 １ 所示流程，考察了丁基铵黑药用量对浮选 指标的影响，结果见图 ６。 由图 ６ 可知，当粗选作业丁 基铵黑药用量由 ４０ ｇ／ ｔ 增加至 ８０ ｇ／ ｔ 时，铜回收率和 铜精矿铜品位均有提高，但与 Ｚ⁃２００ 相比，并未有效改 善高温体系下铜的浮选回收效率。 ,0V/AA4g t-1 85 80 75 70 28 26 24 22 20 4050607080 /;5 238           图 ６ 丁基铵黑药用量对浮选指标的影响 ３．３．４ ＺＪ１０１ 基于烷基黄原酸离子对铜具有良好的螯合作用， 利用廉价的原料（黄药和二氯代烷），合成分子内具有 两个黄原酸根（ＯＣＳＳ）双配位点的高效低毒捕收 剂 ＺＪ１０１，以增强药剂分子与矿物表面金属离子的作 用，提高其对渣中铜的浮选回收率。 按图 １ 所示流程， 考察了 ＺＪ１０１ 用量对浮选指标的影响，结果见图 ７。 由图 ７ 可知，当粗选作业 ＺＪ１０１ 用量由 ２０ ｇ／ ｔ 增加至 ６０ ｇ／ ｔ 时，铜回收率和铜精矿铜品位均大幅提高。 结 果表明该捕收剂热稳定性好，能很好地适应高温浮选 体系。 ZJ101A4g t-1 92 88 84 80 30 29 28 27 26 25 2030405060 /;5 238           图 ７ ＺＪ１０１ 用量对浮选指标的影响 ３．４ 闭路试验 取现场车间再磨后的铜渣矿浆， 在磨矿细度 －０．０４５ ｍｍ 粒级占 ８０％条件下，开展了 ＺＪ１０１ 一次粗 选三次扫选闭路试验，ＺＪ１０１ 用量 ４０＋２０＋１０＋５ ｇ／ ｔ，闭 路试验流程见图 ８，结果见表 ４。 由表 ４ 结果可知，采用 ＺＪ１０１ 作为铜渣捕收剂时， 经一次粗选三次扫选闭路试验获得铜精矿铜品位 ２５．９５％、铜回收率 ９３．３６％的指标。 结果表明在高温 体系下浮选，ＺＪ１０１ 对铜渣的捕收能力略优于 Ｚ⁃２００ 与 丁基铵黑药。 ５３第 １ 期罗仁昆等 铜渣高温浮选药剂遴选与药剂制度优化研究 万方数据 B3 ;/ ;4 ZJ101 2A 400 600 40 40 ZJ101 2A 20 20 * 1 ZJ101 2A 10 10 2 ZJ101 2A 5 5 3 233 A0g/t 63-0.045 mmC80 图 ８ 闭路试验流程 表 ４ 闭路试验结果 产品名称产率／ ％Ｃｕ 品位／ ％Ｃｕ 回收率／ ％ 铜精矿１１．０８２５．９５９３．３６ 尾矿８８．９２０．２４６．６４ 原矿１００．００３．０８１００．００ ４ 结 论 １） 某铜渣中有价金属为铜、铅、锌、金、银等，其中 铜含量为 ３．０８％左右，主要以辉铜矿、金属铜形式存 在。 含铜颗粒较细，主要集中于－０．０３８＋０．０１０ ｍｍ 粒 级，各含铜物相、铁橄榄石相以及玻璃相之间相互包裹 或连生。 ２） 高温浮选体系（矿浆温度 ５５～６０ ℃）实验室闭 路试验结果表明，以 ＺＪ１０１ 作为铜渣捕收剂，采用一粗 三扫浮选流程，在 ＺＪ１０１ 用量 ４０＋２０＋１０＋５ ｇ／ ｔ 的药 剂制度下铜回收率为 ９３．３６％，所得铜精矿铜品位为 ２５．９５％。 参考文献 ［１］ 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Ｎ， Ｓｈｅｉｋｈｚａｄｅｈ Ｇ Ａ， ｅｔ ａｌ． Ｌａｂｏｒａｔｏ⁃ ｒｙ ａｎｄ ＣＦＤ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｗｏ⁃ｐｈａｓｅ ｆｌｏｗ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｃｏｌｕｍｎｓ ｅｑｕｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｂａｆｆｌｅ［Ｊ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ２０１７，１６６（９）７９－８８． ［７］ ＺＨＡＮＧ Ｍ， ＬＩ Ｔ， ＷＡＮＧ Ｇ． Ａ ＣＦＤ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎ ａ ｐａｃｋｅｄ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｃｏｌｕｍｎ Ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ［Ｊ］． Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ２０１７， １５９（２）６０－６８． ［８］ 张 敏，沈家华，刘东云． 引流介质充填强化旋流⁃静态浮选过程 的研究［Ｊ］． 郑州大学学报（工学版）， ２０１５，３６（１）５４－５６． ［９］ 卢毅屏． 铝土矿选择性磨矿⁃聚团浮选脱硅研究［Ｄ］． 长沙中南 大学资源加工与生物工程学院， ２０１２． ［１０］ 沈政昌． 柱浮选技术［Ｍ］． 北京冶金工业出版社， ２０１５． 引用本文 朱煜腾，欧乐明，张鹏羽，等． 充填介质对柱选铝土矿浮选行 为的影响研究［Ｊ］． 矿冶工程， ２０２１，４１（１）２９－３２． ６３矿 冶 工 程第 ４１ 卷 万方数据