内蒙古某铜矿分选工艺优化选择

董风芝， 姜春志

(山东理工大学 资源与环境工程学院， 山东 淄博 255049)

内蒙古某铜矿分选工艺优化选择

董风芝， 姜春志

(山东理工大学 资源与环境工程学院， 山东 淄博 255049)

摘要：分选工艺是影响矿物分选指标的重要因素.在对内蒙古某铜矿矿物性质深入研究的基础上，通过磨矿细度、精选次数、扫选次数、矿浆pH值等浮选主要工艺因素进行单因素条件试验，确定合理的分选流程为：一次粗磨，粗精矿再磨，一次粗选两次精选两次扫选. 闭路试验结果表明，该工艺流程可以获得良好的分选指标，精矿品位23.12%；回收率86.73%.

关键词：黄铜矿； 浮选； 工艺流程； 单因素试验； 闭路试验

铜是应用最为广泛的工业原料之一，用量仅次于钢铁和铝，在国民经济中占有重要地位[1].目前世界铜储量60%集中在美洲.中国铜资源储量占世界总储量的4.36%，人均拥有量不足世界平均水平的24%，资源量十分紧缺.近年来中国铜需求量持续增长，进口量不断增加，目前铜精矿进口量约为国内产量的5倍[2].我国铜资源的紧缺，对国民经济安全运行构成一定威胁.加强对铜资源开发利用工艺技术的研究，不断提高资源利用效率，成为我国铜资源开发中的重要内容[2-3]. 我国铜矿资源以黄铜矿为主，普遍采用浮选工艺. 具体的分选工艺流程需要在对矿石性质进行相关研究的基础上，通过可选性研究试验优化主要工艺参数，确定最佳分选工艺. 内蒙某铜矿储量丰富，亟待开发，研究合理的工艺流程对该矿的开发利用具有极大的指导意义.

1矿石性质

内蒙古某铜矿属于蚀变岩型铜矿，主要有用矿物为黄铜矿，主要脉石矿物为绿帘石，矿物组成分析结果见表1.黄铜矿粒径一般0.01～0.1mm，多呈不规则粒状集合体嵌布于脉石中，脉壁不平直，向两侧呈浸染状扩散，常与黄铁矿伴生.黄铜矿的嵌布特征是粒度微细、与脉石矿物的交生关系十分复杂，需要很高的磨矿细度才能使其得到较为充分的解离.

表1　原矿矿物组成分析结果　%

原矿样多元素化学分析结果见表2，由表2可以看到，原矿中铜金属含量比较高，为回收利用的主要成分，其它元素含量较低，达不到综合回收要求；砷等杂质元素含量低，对分选极为有利.铜的物相分析结果见表3，物相分析结果表明，铜矿物氧化程度低，对铜金属的分选有利[4].

表2　原矿多元素化学分析结果　%

表3　铜金属物相分析结果　%

2粗磨磨矿细度

原矿样混合均匀后，用颚式破碎机碎至0～2mm，进行磨矿细度试验. 一粗一扫流程，粗选添加石灰600g/t、丁黄药160g/t、2号油60g/t，粗选时间6min. 扫选添加丁黄药40g/t，2号油15g/t，扫选时间3min. 浮选试验结果见图1.

从图1浮选结果看，随着磨矿时间的延长，精矿回收率逐渐提高，粗精矿品位则比较接近.磨矿时间12～14min时精矿指标较高，之后开始下降.其原因是随着磨矿细度提高，细粒嵌布的黄铜矿得以解离，更多的黄铜矿被分选到精矿中从而提高了回收率。磨矿过细，则由于脉石矿物的泥化使得浮选过程恶化，影响了药剂对黄铜矿的捕收，回收率反而下降。由此确定粗磨磨矿时间为12min，经测定此时磨矿细度小于0.075mm占65.6%.

图1　磨矿细度试验结果

根据试验结果，磨矿时间12min时粗精矿回收率87.26%，粗扫选总回收率91.29%，回收率指标偏低[5]，分析其原因，应该是由于部分铜矿物嵌布粒度微细，常规浮选工艺回收较为困难.

3石灰用量(pH值)试验

浮选矿浆的pH值对浮选过程有较大影响，其一是影响到矿物颗粒表面的物理化学反应，进而影响颗粒表面可浮性；其二是影响浮选药剂的解离状态及各类离子的浓度，进而影响到药剂与矿物表面的作用，最终影响浮选指标. 黄药通常在碱性条件下使用，试验中选用石灰调整矿浆pH值，合理的石灰用量通过试验来确定.

主要分选条件：磨矿时间12min，丁黄药160g/t、2号油60g/t，分选时间6min.分别在不同石灰用量(不同pH值)条件下分选，根据最终精矿指标确定粗选石灰用量(最佳pH值)。分选结果见图2.

由图2试验结果看出，不使用石灰时，回收率较低.随着石灰用量增加，矿浆pH值提高，回收率呈现先升后降的变化趋势，用量过多回收率随之下降.精矿品位则随着石灰用量增加，呈现下降趋势，但变化不大. 分析其原因，主要是石灰的凝聚作用，使得浮选泡沫保持一定粘度，有利于提高回收率，但过高则使泡沫过粘，浮选过程恶化，反而降低了回收率. 泡沫粘度增大，脉石矿物夹杂增多，品位则略有下降.综合考虑确定石灰用量600g/t，经测定，此时矿浆pH值=8.1.

图2　石灰用量试验结果

4再磨磨矿细度与精选次数

为获得高品位精矿，黄铜矿的分选通常采用两段磨矿流程，对粗精矿进行再磨，充分解离后再精选获得高品位精矿产品，同时再磨的矿量可以大大减少，降低生产成本[6-7]. 为确定合理的再磨细度，进行了粗精矿再磨试验.

粗磨矿时间12min，粗选条件同前；粗精矿不进行任何处理，直接采用XMB-70辊筒棒磨机磨矿，一次精选3min，二次精选2min.试验结果见图3.

图3　再磨时间与精矿品位关系

由图3试验结果看，粗精矿不经再磨直接精选2次，精矿品位可达到21%，考虑到闭路流程中由于中矿返回的影响精矿品位将有所下降，说明要获得品位20%以上的铜精矿必须采用再磨作业. 显微镜下观测不再磨条件下的精矿产品，发现存在较多连生体，黄铜矿单体解离度为74%，也印证了这一分析结论.

随着再磨时间的延长，黄铜矿解离度提高，最终精矿品位提高.再磨15min时，精矿品位达到30.89%，说明再磨细度对精矿品位影响显著. 再磨5min后，二次精选精矿即可达到25%，按一般规律推测闭路分选精矿品位可保持在20%以上，由此可以初步确定再磨时间5min，精选次数两次即可. 显微镜下观测再磨5min条件下的精矿产品，黄铜矿单体解离度为85%，单体解离度的与精矿品位同步提高. 由于闭路分选中矿返回的影响，闭路分选时精矿品位将有一定的下降，所以合理的再磨细度需通过闭路试验验证[8].

5扫选次数试验

为尽可能提高铜的回收率，扫选作业需要强化，合理的扫选次数通过试验确定. 粗选条件同前. 扫选条件：丁黄药40g/t，2号油15g/t，扫选时间3min. 分选结果见表4.

表4　扫选次数试验结果　%

表4试验结果表明，第三次扫选精矿回收率已经很低，确定选次数为两次.

6闭路试验

在开路试验所确定的最优条件的基础上，用单槽浮选机进行模拟闭路分选试验，以确定中矿返回对精矿指标的影响.分选工艺流程：一次粗磨，一次粗选，两次扫选，粗精矿再磨，两次精选，中矿循序返回. 每份矿样1kg，连续分选6份矿样. 闭路流程如图4.

图4　闭路浮选流程

粗精矿再磨5min，第5、6个试验的精矿指标基本稳定，分选的第5、第6份样的平均指标见表5.

表5　再磨5分钟闭路试验结果

由表5可看出，第5、6个试验的精矿指标基本稳定，矿量达到平衡，但金属量没有达到平衡，原矿计算品位只有1.086%(损失5.57%铜金属回收率)，分析主要原因是矿物解离度不够，连生体较多，连生体在中矿中累积，导致金属量不平衡，实际生产中这部分中矿将会机械地分配到精矿、尾矿中，造成精矿品位的下降，回收率则会比闭路试验中精矿回收率有所提高.根据一般规律，品位将略有下降，回收率约在90%左右[6，8].由于精矿品位已达到23.12%的较高水平，再提高磨矿细度已无必要，所以确定再磨时间为5min.经测定此时细度小于0.045mm占96.52%.

7结论

通过对内蒙某铜矿的试验研究，可以得到以下结论：(1)要获得品位20%以上的铜精矿，必须进行粗精矿再磨，再磨细度对精矿品位有显著影响；(2)对该矿最合理的浮选流程为一次粗磨、粗精矿再磨，一次粗选两次精选两次扫选，可获得品位20%以上、回收率90%左右的铜精矿;(3)该矿铜矿物嵌布粒度不均匀，部分铜矿物嵌布粒度微细，回收困难.要进一步提高回收率，必须对这部分微细粒采取特别的工艺措施.

参考文献:

[1] 周平，唐金荣，施俊法，等. 铜资源现状与发展态势分析[J]. 岩石矿物学杂志, 2012(5):750-756.

[2] 顾晓薇，胥孝川，王 青，等. 世界铜资源格局[J].金属矿山, 2015(3):8-126.

[3] 王威. 中国铜投资战略选择[J].国土资源情报, 2014(9):38-43.

[4] 王毓华，邓海波. 铜矿选矿技术[M]. 长沙：中南大学出版社，2012.

[5] 罗良烽，刘俊，郭素红. 国外某铜矿选矿试验研究[J]. 中国矿山工程，2015(3):22-24.

[6] 彭会清，赵鹏鹏，周海欢，等. 青海某铜矿选铜工艺优化的试验研究[J]. 矿业研究与开发, 2012(6):53-56.

[7] 焦科诚. 云南羊拉某低品位细粒级难选铜矿选矿试验研究[J]. 有色矿冶，2013(1):23-26.

[8] 许时. 矿石可选性研究[M]. 2版. 北京：冶金出版社，2007.

(编辑：姚佳良)

Optimized selection of separation process of a chalcopyrite in Inner Mongolia

DONG Feng-zhi, JIANG Chun-zhi

(School of Resources and Environmental Engineering, Shangdong University of Technology, Zibo 255049, China)

Abstract:Separation process is one of the important factors affecting mineral separation index. Base on deep study in mineral properties for a chalcopyrite in Inner Mongolia, we made single-factor experiments such as grinding fineness, numbers of concentration and scavenging and pH value. The reasonable separation process is: one coarse grinding,one regrinding for primary concentrate, one roughing and two concentrations and two scavengings. Closed-circuit test results show that the process could get good separation indexes. Concentrate grade reached 23.12%, and the recovery rate was 86.73%.

Key words:chalcopyrite; flotation; process flow; single-factor experiment; closed-circuit experiment

收稿日期：2015-07-22

作者简介：董风芝，男，dongfz@sdut.edu.cn

文章编号：1672-6197(2016)05-0052-04

中图分类号：TD952

文献标志码：A