铜矿选矿技术与设备工艺流程

黄志友

（北方铜业股份有限公司铜矿峪矿，山西垣曲 043700）

0 引言

铜的硫化物或氧化物与其他矿物集合而形成铜矿，最常见的有斑岩铜矿、矽卡岩铜矿、变质岩层状铜矿和砂岩铜矿等。目前为止，已经发现的含铜矿物大约有280 多种。世界铜资源主要集中在智利、美国、秘鲁、澳大利亚、赞比亚、非洲刚果和俄罗斯等国家[1]。从矿床规模、铜金属品位、矿床物质组成和开采条件等因素来看，中国铜矿资源在数量和品质方面均比较差，国际竞争力低，特别是富铜资源不足，已是公认的事实[2]。因此，提升选矿设备性能、优化选矿工艺流程、改进选矿技术、提高铜矿的选别利用率等相关研究显得非常必要。

1 铜矿选矿技术

一般来说，铜矿选矿技术可以从物理、化学、生物三个方面得以区分，物理选矿技术包括筛分、重选、磁选等，化学选矿技术包括浮选、浸出等，生物选矿技术包括细菌氧化等[3]。

1.1 重选法

重选法顾名思义是根据矿物的相对密度即比重的差异来分选矿物。由于密度不同，矿物粒子在水、重液等运动介质中会受到流体动力的作用，以及其他各种选矿设备的机械力作用，形成松散的分层和分离，从而达到使不同密度的矿粒分离的目的。

一般来说重选法适用于粗粒嵌布的硫化铜矿石的预选提纯，然后再进行浮选选矿，这样可以降低浮选的成本。重选法并不能直接得到最终的精矿，但重选法可以降低浮选设备的投资，同时可以减少浮选药剂对环境造成的污染。对于低品位铜矿石来说，先进行重选法选矿能够使得经济效益实现最大化。

1.2 磁选法

磁选法是利用不同的矿物在磁选机的磁场中受到不同的作用力而产生不同表现的特点，从而实现分选的目的。具体来说，当磁滚筒转动后，原铜矿会均匀地经电磁振动给料机给到磁场区。随着磁滚筒转动，磁性物质吸附到滚筒表面并随着磁滚筒被带到非磁区，最后被卸下。非磁性和弱磁性的颗粒因其所受磁力并不相同，所以抛离轨迹也不同，从而实现区分。通过这种流程，杂质得以去除，铜矿得以选出。容易理解，磁选次数越多，铜矿粒度就会越细，去除杂质效果也就越好。

1.3 浮选法

由于我国铜矿资源多以泥化和氧化较严重的铜矿为主，质量较低，相对难选。就目前而言，我国铜矿选矿技术上主要以浮选法为主。浮选法是根据铜矿矿物表面物理化学性质的差别，经过浮选药剂的处理，使矿物选择性地附着在气泡上，达到分选目的。

浮选法是我国铜矿选矿工艺方法中应用最为普遍，但铜矿石有各自差异。因此，在铜矿浮选方面又分为4 种不同的工艺方法，分别是铜矿优先浮选法、铜矿混合浮选法、铜矿正浮选和反浮选法。4 种方法各有优势，需根据不同矿石的不同特点来选择。根据浮选技术方案的不同，浮选法又可分为硫化浮选法、脂肪酸浮选法、胺类浮选法、螯合剂—中性油浮选法和乳浊液浮选法。浮选法作为化学选矿法，可以处理物理选矿法无法处理的中间产品、尾矿、粗精矿，并能从“三废”中回收有用组分，很有发展前途。

1.4 浸出法

在铜矿选矿的实际操作过程中，存在普通浮选技术难以达到预期目标的情况。在这种情况下，对部分难选矿石进行处理时，浸出法就成为一项较好选择。在浸出法的具体应用中又可分为堆浸法、池浸法、地浸法和搅拌浸出法等。随着易选矿石减少，采用化学浸出或者浮选—化学浸出联合法已成为铜矿选矿技术的一个方向，浸出法技术操作便捷，对环境污染较小，因此也广泛应用。

2 铜矿选矿设备

铜矿选矿设备按照选矿流程来分主要有破碎机、振动筛、球磨机、分级机、浮选机、浓缩机和过滤机等。同时还需要配合给矿机、皮带运输机、搅拌槽以及各种渣浆泵，以完成完整的碎矿、磨浮、脱水等选矿工艺流程。整个选矿设备体系形成一条高效、低能、处理量高、经济合理的生产线。各种选矿设备在整个选矿流程中的应用见图1。

图1 铜矿选矿设备

3 铜矿选矿工艺流程

一般来说，铜矿选矿的工艺流程如图2 所示。但是，在实际操作过程中，由于铜矿矿石的物质组份和结构构造各不相同，所以通常需要先对铜矿进行矿物分析化验，再进行小型选矿试验。最后通过选矿指标确定最终的设备、技术、工艺和流程方案，使选矿过程实现成本与效益的双赢。针对不同的铜矿矿石类型需要采用不同的选矿流程。

图2 铜矿选矿工艺流程

3.1 染状铜矿石

染状铜矿石的工艺流程比较简单，经过1 段磨矿，1 次粗选，2～3 次精选，1～2 次扫选即可。处理斑铜矿，则需要采用粗精矿再磨—精选的阶段磨选流程，其实属于混合—优先浮选流程，先经一段粗磨、粗选、扫选，再将粗精矿再磨再精选，从而得到高品位铜精矿和硫精矿。

3.2 致密铜矿石

致密铜矿石是由黄铜矿和黄铁矿致密而产生的，黄铁矿往往被次生铜矿物活化，导致黄铁矿含量较高，难于抑制，分选困难。处理这类致密铜矿石，就需要采用两段磨矿或阶段磨矿，磨矿细度要求较高，药剂用量也较大。

具体操作时先由破碎机进行初步破碎，再经由给矿皮带运输机均匀送入球磨机，由球磨机对矿石进行粉碎、研磨。再借助固体颗粒比重的不同而在液体中沉淀速度不同的原理，对矿石混合物进行洗净、分级。若铜矿中含有可观的铁矿，则需要再将经过洗净和分级的矿物混合料送入磁选机进行分选，经过磁选机初步分离后的矿物颗粒再次送入浮选机浮选，或在尾矿溜槽中采用磁选机进行回收。

3.3 硫化铜矿石

硫化铜矿石相对来说比较复杂，因此在处理过程中，硫与铜的分离极为重要。面对成分较为复杂的硫化铜矿石时，需要适当延长磨矿时间，使矿石本身得到有效单体解离，但又要注意避免发生过粉碎现象。具体工艺流程如下。

（1）通过破碎机破碎，因可能进行多段破碎，还需配合筛分设备。

（2）将破碎合格的物料经由皮带输送机送入球磨机，通过水和钢球之间的相互磨剥、撞击，使矿石颗粒进一步减小。

（3）将球磨机内排出的矿浆输送到搅拌槽，在搅拌槽内添加浮选药剂，经过搅拌槽的充分搅拌活化后，送入浮选机进行浮选作业。

（4）在浮选过程中加入捕收剂、调整剂和起泡剂，将有用矿物富集在泡沫中，由浮选机刮板刮出，最终送至脱水车间进行脱水。

（5）对浮选车间获得的富集矿物的矿浆进行浓缩脱水，然后再进入冶炼工艺。

不同铜矿采用的选矿技术和工艺流程对比见表1。

表1 不同铜矿石选用工艺流程对比

4 铜矿选矿的发展对策

4.1 碎矿、磨矿设备

设备大型化、智能化是整个行业的发展趋势，新材料、新技术、新加工工艺和信息技术的发展与应用，加快了设备大型化、智能化的步骤。同时应进一步加强碎矿、磨矿设备的高效化和绿色节能化研究工作。

4.2 化学药剂

药剂行业应着重于研制对各种铜矿矿石适应性更强、更高效、无毒的药剂，新型高效组合捕收剂和起泡剂研制是今后研究的重点。捕收剂正向提高捕收能力和提高选择性两方面发展。起泡剂向以石油化工产品或副产品为原料，合成的新起泡剂方向发展。

4.3 选矿工艺

制定选矿工艺流程方面应进一步加强对选矿工艺的研究，重视和发挥好小型选矿试验室的作用，实现以最优的工艺流程取得最佳的选矿效果的目标。

5 结语

随着经济的不断发展，铜金属的需求也在日益增长。从有限的铜矿资源中获得更大的铜产量、提高铜矿选矿的指标成为行业关注的焦点。相关专家应在提升选矿设备性能、优化选矿工艺流程、提高铜矿选矿技术等方面继续做出努力。发挥设备大型化、智能化和高效化优势，攻克难以用浮选法处理的嵌布粒度细、低品位、含泥量大、高结合率和高氧化率的难选铜矿等难题，提高矿产资源综合利用水平。