羊拉铜矿选矿技术难题及进展

郭志强++刘丹++夏杰++李金林

摘要： 本文以羊拉铜矿作为研究对象，通过对其工艺矿物学研究发现，羊拉铜矿由于经过多次中、低温热液叠加成矿作用，矿物成份较为复杂，铜矿物的嵌布粒度不均匀，并且氧化率高，导致选别难度极大。综合相关文献，从浮选工艺流程、浮选药剂、浮选设备、酸浸、微生物浸出等方面对羊拉难选铜矿石进行了综述。

Abstract： This paper took the Yangla Copper Deposit as the research object， and through the research on the process mineralogy， found that due to the mineralization of many times of superposition of mid-low temperature hydrothermal solution， mineral composition was complex， copper mineral particle size distribution was not uniform， and the oxidation rate was high， resulting in separation difficult. According to related literature， from flotation process， flotation reagent， flotation equipment， acid leaching， microbial leaching and other aspects， the Yangla refractory copper ores are reviewed.

关键词： 羊拉铜矿；浮选；浮选柱；酸浸；微生物浸出

Key words： Yangla copper deposit；flotation；flotation column；acid leaching；microbiological leaching

中图分类号：TD952 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）07-0100-03

1 铜矿物资源现状

金属铜是古代人类最早开发和利用的金属之一，现如今铜金属由于自身的导电、耐磨、导热、机械性能好等优点，被广泛应用于电气工业、军事、能源、航空等各领域[1]。全球铜资源形势主要呈现如下几个重要的特点和未来的发展趋势：①虽然铜矿分布广泛，但是储量高度集中。②虽然在采选的技术上有极大的进步，但是铜矿的原矿品位却有显著的下降。③铜矿的开发显著增长，然而对产能的利用率却一直在下滑，过低的金属利用率将使铜资源造成极大的浪费。④铜金属的价格处于不稳定状态。[2-5]

近年来，随着我国选矿工程技术人员的扩大，选矿工艺的不断改进和完善，擴建了一大批大型铜选矿厂，我国铜矿物的选矿工艺和选矿设备性能得到了极大地提高，打开了我国铜选矿技术的新局面。我国铜矿的资源特点主要包括以下几点：①小型和中型矿床占大部分，大型的矿床很少。②贫矿较多，富矿较少，工艺流程较为复杂。③单一的铜矿物较少，伴生的铜矿物较多。④我国的铜矿物资源中，主要以矽卡岩为主，斑岩型矿物较少，导致矿物开采成本增加[6]。由此看来，我国铜金属资源形势并不乐观，因此羊拉铜矿的发现和开采，可以在一定程度上缓解我国铜资源形式，并且持续改进及提高羊拉铜矿选矿技术指标，对铜金银浮选技术进行研究也是一项重要的课题。

2 羊拉铜矿简介

羊拉铜矿位于云南省迪庆州德钦县羊拉乡，处于滇、川、藏三省交界，经济较为落后。1966年四川地质局发现羊拉铜矿；1978年以来，云南省地质矿产局先后与四川省地质局进行地质勘探工作，初步探明远景储量80万吨铜（铜品位1.00%），伴生16吨金（金品位0.20g/t），500吨银（银品位7.00g/t）；2004年成立迪庆矿业公司；2005年选厂正式开工建设；2007年开始试运营；2009年基础工业设施基本建成；2011年达到年产万吨铜金属的规模[7]。

3 羊拉铜矿矿石性质及难选原因

羊拉铜矿是一个岩浆期后成热液矿床，经过多次的中、低温热液叠加成矿作用，因而矿物组成成分较为复杂。矿石中非铜硫化物含量较多，含有大量的黄铁矿和磁黄铁矿，约占矿石总量22%，黄铜矿的嵌布粒度不均匀并且特别细，大约有60%的黄铜矿粒度小于40微米，25%的黄铜矿小于10微米，而且细颗粒的矿物常常被脉石矿物包裹，在磨矿时仅有60%左右的入选物料可以实现单体解离，矿物的磨矿解离特性差，导致有用矿物和脉石矿物在选矿时难以分离[8]。

通过对羊拉铜矿工艺矿物学研究发现，该矿石中的其它硫化物含量较多，黄铁矿和黄磁铁矿含量超过20%，并且黄铁矿和黄磁铁矿与黄铜矿紧密结合，以氧硫混合矿的形式存在[20]。羊拉铜矿氧化率高、共生关系复杂，铜品位低，导致选别难度大。除此之外，该矿石中含粉矿多，含泥量大，渗透性差。在该矿石铜的含量中，自然铜和以黄铜矿形式存在的铜含量不足原矿总铜含量的4%，该矿物中铜含量主要是以孔雀石形式存在原矿中，约占60%。除此之外，在磁铁矿、褐铁矿和脉石矿物中含铜较高，约占30%，而在脉石矿物和铁矿物中的铜将无法回收，导致该矿物的回收率将处于一个较低水平[9]。

4 羊拉铜矿研究进展

羊拉铜矿一选厂于2007年11月试生产，日处理量为3000吨。杨玉珠等人[10]对羊拉铜矿进行研究，通过多种方案对比后确定使用两段闭路球磨，粗精矿再磨（球磨），即“粗磨-选择性浮选-中矿再磨”这一工艺流程。然而通过该流程试验结果发现铜矿回收率较低，分析其原因，笔者认为主要是由于矿石的氧化率过高，铜矿物的嵌布粒度特别细，可能磨矿细度不足，无法使大部分矿物达到单体解离，难以实现有用矿物与脉石矿物分离。2008年经过一年多的工业化试生产，铜选矿回收率为54.87%，金银选矿回收率分别为20.10%、26.65%，铜精矿品位13.89%，浮选技术经济指标较差[11]。

4.1 浮选方法在羊拉铜矿中的应用

根据羊拉铜矿的原矿性质，张仪[12]对该矿进行研究发现，用200g/t Na2CO3代替工业生产时用的石灰，可以有效缓冲矿浆pH值，并减少氢氧化物胶体覆盖细粒级矿物；用DF-341（6g/t）作为粗选捕收剂可以提高铜金银回收率；丁铵黑药（20g/t）、DF-341（6g/t）取代黄药和YL-1用于精选扫选流程可以提高铜硫分离效果。通过一系列的试验研究最终得出试验结果，铜金银选矿回收率分别为：82.19%、47.91%、58.24%；精矿含铜金银品位分别为：15.81%、3.14g/t、147.63g/t。除此之外，他还研究开发并采用了“等可浮粗选-粗精矿立式螺旋搅拌磨机细磨-浮选柱铜硫分离”新技术，精选尾矿两次独立扫选的工艺流程，采用50g/t活性炭对精选尾矿进行脱药，丁铵黑药（6g/t）、DF-341（6g/t）作捕收剂，提高铜金银矿物的选择性，提高回收率指标，且该技术的铜硫分离效果较好，最后得出实验结果，硫精矿含铜品位0.33%，含硫品位25.74%，硫精矿中平均含铜下降0.62%，使得铜矿回收率提高6.68%[13-14]。由于原矿的有用矿物嵌布粒度极细，黄铁矿的数量大于黄铜矿，而黄铁矿的可浮性与黄铜矿可浮性相差不大，因此采用常规的黄药和松醇油难以使其分离。

杨玉珠、张杰等人[15]研究并配制了选择性与捕收性能较好的混合型捕收剂对羊拉铜矿进行试验，得出试验结果发现使用YG-6作为捕收剂得到铜精矿品位为10.51%，回收率为75.91%，该药剂可以获得较高的精矿回收率和较低的尾矿品位；使用YG-7作为捕收剂得到铜精矿品位为16.76%，回收率69.40%，这一药剂可以得到较高的精矿品位，同时也能保证回收率不至于过低。笔者认为在实际生产中，若采用YG-6与YG-7两种混合药剂作为捕收剂，利用药剂的协同效应，并且通过试验得到这两种药剂的最佳混合比例，可以得到更好的选矿效果。

选矿药剂和选矿工艺流程上的改变，可以改善羊拉铜矿的选矿经济技术指标，与此同时，引进先进的高性能自动化选矿设备同样也可以在不同程度上提高选矿经济技术指标。2010年羊拉铜矿一选厂建立了两台CPT浮选柱，取代原来生产线上的七台KYF/XCF系列浮选机，由开始的三段精选作业流程转变为浮选柱二段精选作业流程，相比于传统浮选机，CPT浮选柱具有自动化程度高，分选效率高等一系列优点。羊拉铜矿经过这一改进，铜精矿品位和有价金属回收率都得到了提高，并且在一定程度上降低了选矿成本，显著改善了选矿经济技术指标[16-17]。

4.2 酸浸与微生物浸出提铜方法在羊拉铜矿中的应用

由于羊拉铜矿原矿性质较为复杂，使用传统的浮选选矿方法对这一矿石进行试验，并不一定能得到理想的试验结果，因此研究者针对该矿石性质，把研究重点从铜矿物的浮选研究，转变为铜矿物的浸出研究，对该矿石进行酸浸和微生物浸出试验研究，得出较为理想的试验结果。

羊拉铜矿矿石粒度较细，如果不经过处理直接进行堆浸试验的话，在试验中溶液的渗透性很差，在堆浸试验时容易板结，并且该矿石中钙、镁、铝等的氧化物和其他耗酸矿物很多，导致在堆浸试验过程中绝大部分的硫酸都消耗在这些无价值的矿物中[18]。严佳龙[19]等人经研究指出，羊拉铜矿矿石性质复杂，采用酸浸法酸耗量大，每吨金属铜的平均酸耗约17吨；粒度较细的矿石虽然浸出周期短，但在浸出试验过程中会增加铁离子的浸出，影响精矿品位，并且易板结，导致堵塞，在实际生产中应该降低细粒级物料的含量。针对酸耗过大这一问题，有些研究者确定“洗矿分级-堆浸-搅浸”工艺方案：原矿通过一段粗碎和二段细碎后进行洗矿作业，之后经过洗涤分级后反砂直接入堆，粒度大概在[+5mm，-20mm]，然后用螺旋分级机分级，反砂分区入堆，粒度大概在[+1mm，-5mm]，-1mm的原礦经螺旋分级机溢流进入砂浆池，再进行搅拌浸出，先粒度分级后再进行堆浸试验这一工艺流程在一定程度上解决了堆浸试验中板结和耗酸过多问题[20]。笔者认为羊拉铜矿实际浸出率并不是很好，因此经过浸出作业后的矿石仍还有可以利用的价值，不能作为尾矿排放到尾矿库，应该进行更深入的研究，应提高铜的回收率，减少资源浪费。

用酸浸法处理羊拉氧化铜矿时，由于原矿中耗酸物质较多导致硫酸的消耗量大，经济成本高，而微生物浸出技术具有成本低、污染少、流程短等优点，因此微生物浸出提铜方法具有很好的利用价值和发展前景。金正聪[21]提到，一种高温高效微生物浸出提铜工艺已在云南省某些铜湿法冶金厂的工业化试验中取得了实质性的突破进展，这一工艺利用细菌群体组合发挥作用，对含硫氧化矿及其混合矿物具有良好的浸出效果。并且该菌种在浸出矿物石会释放大量的热能和硫酸，在一定程度上降低了选厂的能耗和酸耗，减少了选矿成本[22]。然而微生物浸出技术主要缺点就是浸出周期长、浸出速率慢，浸出一段时间后浸出速率明显下降，并且菌种的培养、再生和繁殖受很多条件的制约。

由于羊拉铜矿矿石性质复杂，在脉石矿物和铁矿物中的铜无法通过浮选方法回收，导致该选厂铜金属回收率较低；而酸浸法提铜耗酸量过高，导致选矿成本增加。笔者认为，根据该铜矿的矿石性质，可以先使用上述提到的浮选药剂和浮选流程对该矿物进行浮选试验，得到一部分铜精矿和相应的尾矿；浮选尾矿使用“洗矿分级-堆浸-搅浸”工艺方案处理这部分浮选尾矿，得到另一部分铜精矿和最终的尾矿。这一方法既可以解决浮选方法中铜回收率较低的问题，也可以解决酸浸中酸耗过量的问题，因此可以对羊拉铜矿实际矿石进行合理的试验，通过具体试验结果分析这一方法的可行性。

5 结论

①羊拉铜矿由于经过多次的中、低温热液叠加成矿作用，因而矿物组成成分较为复杂，矿物中黄铜矿的嵌布粒度不均匀并且特别细时常被脉石矿物包裹，而且该矿物矿石性质多变氧化率和含泥量较高，导致该矿物中脉石矿物与有用矿物难以分离，选别难度较大。

②针对该矿石性质，采用“等可浮粗选-粗精矿立式螺旋搅拌磨机细磨-浮选柱铜硫分离”新技术，以Na2CO3作为调整剂，DF-341、丁铵黑药、YL-1或YG-6和YG-7协同作为捕收剂，能有效提高有价金属回收率及精矿品位，使用CPT浮选柱可以使铜精矿品位和回收率得到进一步提高。

③该铜矿矿石性质的复杂，酸浸消耗的酸量过大，经济成本过高，而微生物浸出速率慢，浸出周期长且该技术刚刚处于起步阶段，因此在发展浸出这一技术的同时，应该根据原矿性质思考、分析并提出新的选矿方法来解决这一选矿技术难题。

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