浅谈铜矿开采中常见的选矿工艺及其发展趋势

2019-01-03潘峰岗

中国金属通报 2019年5期

潘峰岗

（江西省地质调查研究院，江西南昌 330000）

矿产资源作为基础产业，不仅在国民经济中占有不可替代的重要地位，而且由于其广泛的应用和不可替代的原因，在全球外交中也发挥着不可替代的作用。作为一种重要的金属原料，铜矿石的应用较早。同时，随着国民经济的快速发展，加快了工业化进程，各项新技术、新产业的兴起，使铜消费量急剧增加，但国内铜资源的开发和供应还不能完全满足当代社会的需求，因此，提高铜矿资源的开发利用率具有重要意义[1，2]。

1 我国铜矿资源的特点

自然界常见的铜矿物有：自然铜、辉铜矿、铜蓝、斑铜矿、黄铜矿、黝铜矿、砷黝铜矿、赤铜矿、黑铜矿、蓝铜矿、孔雀石、硅孔雀石、胆矾、水胆矾、氯铜矿等十几种。近年来，随着我国选矿工艺的不断创新应用，加上选矿工程技术人员的不断扩大，以及铜矿选矿设备的升级换代，极大地促进了我国铜矿石加工的发展。目前，我国铜资源具有以下特点：

（1）小型和中型矿床占大部分，大型的矿床很少。据统计，我国有小型矿床90%，储量10-50*104t在中型矿床56个（5.7%），大于该储量的铜矿34个（3.5%），由于矿床储量先天不足，开采规模相对较小。

（2）贫矿较多，富矿较少，工艺流程较为复杂。

（3）单一铜矿物较少，伴生铜矿物较多。据统计，我国伴生铜矿的比例为72.9%，单一铜矿的比例仅为27%。铜储量平均品位为0.87%。在大型矿床中，品位大于1%的铜储量仅占13.2%。我国斑岩铜矿床平均品位为0.55%。我国砂页岩铜矿床平均品位为0.5%～1%。

（4）在当前我国铜矿物资源中，主要是以矽卡岩为主，斑岩型矿物较少，因此，这也就加大了矿物开采成本和投资力度。

（5）坑采矿多，露采矿少，目前，国营矿山的大中型矿床，多数是地下采矿，而露天开采的矿床很少。

2 当前我国铜矿选矿工艺的技术分析

众所周知，当前我国的铜矿资源可以“贫、杂、氧、难”来形容。由此可见，如何开发利用难选铜矿成为了当今铜选冶的重要课题。

针对不同的矿石类型一般采用不同的选矿方法：单一硫化矿石常用浮选法；对于多金属硫化矿，针对不同的矿石组成特点，采用不同的分离方法，包括混合浮选、优先浮选、混合优先浮选、浮选与重力联合浮选、浮选与磁浮联合浮选、浮选与湿法联合处理等。

2.1 湿法提铜工艺

自上世纪80年代末开始采用湿法提铜工艺以来，该工艺在我国得到了广泛的应用，特别是解决了剥离废矿和常规选矿工艺不能处理的低品位氧化铜矿的问题。铜湿法冶金主要采用溶剂浸取铜矿石或精矿，然后从浸取液中提取铜。主要工艺有浸出、溶剂萃取和电积。

目前，浸出方法主要有堆浸法、地下浸出法、搅拌浸出法和生物浸出法。堆浸法广泛应用于处理未分类或破碎的含铜废渣、尾矿和贫矿。搅拌浸出通常用于处理金属回收率高、浸出速度快的富矿或精矿渗滤浸出是在渗滤液罐中进行的，适用于处理品位高、粒径小于5mm的精矿或矿石。浸取在北美和南美得到了迅速的推广，并在中国得到了广泛的应用。

湿法提铜工艺的主要优点是：低品位铜矿，特别适用于处理贫矿、废矿、表矿及难选、难选、难选、冶炼等矿石。具有工艺简单、成本低、能耗低、环境污染小的突出优点。美国已开始采用该工艺处理品位小于0.04%的低品位铜矿石，工艺简单，能耗低，成本低，投资成本低。该工艺生产的阴极铜含量高，可达99.999%，生产规模可大可小。目前，该工艺也可用于氧化铜矿的处理。

2.2 浮选工艺

浮选处理铜硫矿石的选矿流程变化多样，概括起来有：优先浮选，混合浮选等，部分优先浮选-混合浮选，快速浮选，分布优先浮选，部分混合浮选，异步混合浮选等。

选矿新工艺的开发利用主要是按照“快采、早采、早丢”的原则。主要表现在多破碎、少磨、分支串流浮选、电化学控制浮选和原生电位控制浮选等方面，具有广泛的应用价值。氧化铜矿的浮选分为直接浮选和间接浮选，其中直接浮选主要用于处理矿物组成简单、性质简单的氧化铜矿。

除了优化铜矿物的浮选工艺外，国内外在药剂的选择方面做了大量的工作，主要集中在起泡剂和捕收剂的研究上，取得了一些成果。选矿药剂在开发新型高效低毒药剂的同时，注重药剂配制、混配和预处理技术的研究，大大降低了矿物药剂的用量和成本，大大减少了环境污染。常用的捕收剂是黄药，用量约为30g/t～100g/t，调节剂为石灰。当黄铁矿含量较低时，pH值为8～9。当黄铁矿含量较高时，PH值大于11.0。但是，大量的石灰会影响硫化矿伴生金银的回收。优良的发泡剂可以在不增加成本的情况下提高铜的回收率。

3 铜矿选矿工艺过程中的技术管理

（1）认真抓好金属平衡工作。金属平衡是衡量选矿厂生产管理和技术管理质量的重要标准。因此，选矿厂应加强对技术检查员的培训、教育和管理，加强计量、取样、加工和检测工作，每月进行一次真正的金属平衡，查明金属损失的流向和原因，并采取有效措施加以改进，确保理论回收率与实际回收率之差满足要求。

（2）加强原矿管理。矿石成分影响着各种选矿技术的应用。因此，应加强原矿管理，掌握原矿性质，正确指导选矿生产，提高企业的选矿技术指标。对于原矿品位低、易区分废石和矿石的选矿厂，破碎前应设置预分离工艺，包括人工分离、重力分离和干法磁选。为了提高原矿品位，降低生产成本，需要对部分废石进行废弃处理。

（3）加强选矿试验工作。为了进一步提高矿石质量，有必要加强试验工作，改进存在的问题，正确指导生产。通过小规模实验验证了这一点，从而找出问题的实质。首先，在实验室对新试剂和新工艺进行探索性试验，并根据试验结果考虑半工业或工业试验。

（4）提高矿石的矿粒度。应实行“多碎少磨”或“以碎代磨”的原则，使最终破碎尺寸最小化，严格控制进入第一阶段磨矿的矿石尺寸。据统计，矿山企业选矿厂能耗占70%以上，选矿厂能耗占90%左右。破碎能耗仅占选厂能耗的20%～23%，粉碎能耗占选厂能耗的76%～79%。因此，在实际生产中，应尽量发挥破碎机的破碎作用，将破碎产品的粒径缩小到15mm，既降低了能耗，又提高了球磨机的加工能力，具有显著的经济效益。

4 铜矿选矿技术的发展趋势

（1）采用现代化测试仪表，强化工艺过程测控。在选矿过程中，为了提高自动化水平，应注意选矿过程。其中，参数是一个不断变化的过程，需要对其进行监测和控制，并做好整个选矿工作的准备工作。例如磨矿浓度、粒度和分级溢流浓度。在选矿过程中，所有这些都需要充分考虑，各种操作元素之间的变化和纸浆pH值的变化需要使用现代设备对仪器进行综合测定。如果pH分析仪、在线粒度分析仪和在线X射线荧光分析仪能及时确定参数的变化。如果这些信号被转换成使用中的仪器信号，它们可以由计算机控制。经过后处理，可实现自动控制。不断完善工艺参数，取得良好的经济效益。

（2）铜矿浮选药剂的研究。在难选氧化铜矿石的回收利用中，寻找高效的浮选药剂或组合药剂将是难选氧化铜回收技术发展的主要趋势。黄铁矿常与硫化铜矿伴生，二者均具有良好的导电性和浮性。因此，硫氮9号可用作捕收剂，在ph=11时将两者分离，自诱导浮选和硫诱导浮选可以克服捕收剂的非选择性吸附，是一种有前途的铜硫分离方法。

（3）选矿流程工艺上创新。目前，对铜矿石分离工艺的研究主要是加强快速浮选技术的研究。由于铜矿生产的尾矿中含有大量废石，建议尽早弃置。在磨矿技术上，我国新设计的矿山一般为半自磨和球磨。研究重点是如何根据实际情况减少过磨和下料。在铜的生物萃取方面，我国的生物氧化萃取装置起步较晚，因此开发生物萃取工艺，特别是铜萃取细菌的研究，还有很长的路要走。由于难选氧化铜矿难选，化学选矿尤其是浸出～萃取～电积工艺发挥了重要作用，单位成本低，环境污染大。染色少、适应性强，必将成为目前和未来难选氧化铜矿技术发展的主要方向之一。