新型捕收剂GC-I在铜矿渣浮选中的应用

迟晓鹏 郭芸杉 衷水平 吕旭龙 刘 春 吴健辉

（1.福州大学紫金矿业学院，福建福州350108；2.紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭364200；3.福州大学—紫金矿业集团矿产资源综合利用联合研发中心，福建福州350108；4.厦门紫金矿冶技术有限公司，福建厦门361000）

铜冶炼炉渣（以下简称“铜矿渣”）是铜精矿经冶炼加工后剩余的炉渣［1-2］，在自然资源逐渐减少的情况下，矿渣成为了回收和利用有价金属的重要二次资源［3］，可用于制造硅酸铝材料和混凝土以及铜、铁等有价元素的回收［4-6］。

福建龙岩某铜矿渣中主要铜矿物为斑铜矿、辉铜矿，主要脉石矿物为石英、铁橄榄石、长石、白云母、黏土矿物等。现场采用Z-200 作为铜捕收剂，存在药剂成本过高的问题。在铜矿渣的铜浮选过程中，铜捕收剂的选择至关重要，既要保证最大限度回收铜，又要尽可能减少对非目的矿物的捕收［7］。此外，药剂的使用成本也是浮选时应该考虑的重要因素，这会直接影响选厂的经济效益。目前，常用的硫化铜捕收剂主要有黄药、黑药、硫氨酯类捕收剂等［8-9］。黄药成本低，捕收能力强，但选择性较弱，所得铜精矿品位较低［10-12］；黑药捕收能力不强，很少单独用于硫化铜矿石浮选中［13-14］；Z-200 是具有代表性的硫氨酯类捕收剂，具有较强的选择性，但成本较高［15-17］。基于此，福州大学相关学者合成一种新型廉价捕收剂GC-Ι替代Z-200。该药剂属于硫氨酯类药剂，是一种深黄色透明的油状液体，具有较好的流动性，且价格低廉。为了考察新型捕收剂GC-Ι替代Z-200 的可能性，对福建龙岩某铜矿渣进行了浮选试验研究。

1 试 样

1.1 铜矿渣

试验所用铜矿渣取自福建某渣选厂，由闪速炉渣和转炉渣按4∶1人工混合得到，其化学多元素分析结果见表1，铜物相分析结果见表2。

注：Au的含量单位为g/t。

由表1可知，混合渣中铜品位为2.95%，砷含量为0.16%。

由表2 可知，铜矿渣中铜主要以硫化物形式存在，占总铜的83.73%。进一步的研究表明，该铜矿渣中的硫化铜矿物主要为辉铜矿和斑铜矿，同时掺杂一定量金属铜，具有较好的资源回收再利用价值。

1.2 新型捕收剂GC-I

新型捕收剂GC-I的合成路线如下：

对GC-Ι进行红外光谱分析，结果见图1。

由图1 可知，GC-Ι为一种脂类捕收剂，在1 367.6 cm-1和1 463.3 cm-1处分别为CH3对称弯曲振动吸收峰和不对称弯曲振动吸收峰，2 868.1cm-1和2 955.1 cm-1处分别为CH2对称弯曲振动吸收峰和不对称弯曲振动吸收峰，1 133.5 cm-1处和1 226.3 cm-1处为CO-C 不对称伸缩振动吸收峰，682.4 cm-1处为C-Cl 键的伸缩振动吸收峰，1 053.6 cm-1处为C=S不对称伸缩振动吸收峰。

2 试验结果及讨论

2.1 粗选条件试验

为比较新型捕收剂GC-Ι与现场所用Z-200捕收剂对该铜矿渣的提铜效果，基于现场铜矿渣配矿浮选—电积提铜工艺流程，进行了铜粗选条件试验，具体试验流程见图2。

2.1.1 磨矿细度试验

固定石灰用量1 000 g/t、水玻璃用量600 g/t、捕收剂GC-Ι用量为100 g/t、2#油用量40 g/t，考察磨矿细度对铜粗选指标的影响，试验结果见图3。

由图3 可知，当磨矿细度为-0.045 mm 占74%和80%时，GC-I 对铜矿渣的铜回收率分别为91.35%和91.44%，高于其它磨矿细度条件下浮选指标。当磨矿细度为-0.045 mm占74%时，GC-I所得的铜品位最高，为34.57%。因此，确定GC-I 对铜矿渣浮选的最佳磨矿细度为-0.045 mm占74%。

2.1.2 石灰用量试验

由该铜矿渣的成分分析结果可知，该铜矿渣中含有一定量的砷，而石灰是常用的砷抑制剂［18］。此外，研究表明［19］，弱碱性条件下有利于实现硫氨酯类药剂对硫化铜矿物的捕收，石灰不仅能调节矿浆pH，还对矿泥起到一定的凝聚作用［20］。因此，固定磨矿细度为-0.045 mm占74%、水玻璃用量600 g/t、捕收剂GC-Ι用量100 g/t、2 号油用量 40 g/t，考察石灰用量对铜粗选指标的影响，试验结果见图4。

由图4 可知，石灰用量为200 g/t 和400 g/t 时，GC-I 对铜矿渣的铜回收率较高，分别为87.76%和87.25%。当石灰用量为400 g/t 时，GC-I 所得铜品位达到29.43%，品位最高。因此，确定石灰用量为400 g/t，此时GC-I对铜矿渣的捕收效果最好。

2.1.3 捕收剂种类及用量试验

固定磨矿细度-0.045 mm 占74%、石灰用量400 g/t、水玻璃用量为 600 g/t、2 号油用量 40 g/t，考察 3 种捕收剂Z-200、丁基黄药和GC-I 对铜粗选指标的影响，结果见表3。

从表3可知，当捕收剂用量为105 g/t时，3种药剂对铜矿渣中的铜的捕收效果最好，此时丁基黄药、Z-200 和GC-I 对铜矿渣分别得到86.23%、82.14%和83.73%的铜回收率，25.20%、29.24%和32.58%的铜品位。3种药剂中，丁基黄药所得铜回收率稍高于Z-200 和 GC-I，但品位远低于 Z-200 和 GC-I，浮选效果不太理想。GC-I在回收率和品位上的指标都略高于Z-200，具有更好的捕收性能，需进一步通过闭路试验，比较GC-I和Z-200对铜矿渣的捕收效果。

2.2 闭路试验

根据条件试验确定的最佳药剂制度，进行了铜矿渣提铜浮选闭路试验，试验流程及条件见图5，结果见表4。

由表4可知，通过“1粗3扫”的闭路试验，使用Z-200 为捕收剂可获得铜品位21.43%、铜回收率82.23%的铜精矿，相同条件下，GC-I 为捕收剂可获得铜品位23.84%、铜回收率82.37%的铜精矿，优于Z-200对铜矿渣的浮选效果，且铜精矿中砷的品位明显低于Z-200为捕收剂。

2.3 药剂使用成本初步估算

根据该铜矿渣选厂获得的数据，Z-200 采购成本为1.8 万元/t。根据新药剂合成过程中所需原料的采购成本，新型药剂价格约为1.4 万元/t。以闭路试验结果进行指标估算，铜的原矿品位按2.95%计算，年处理量为27万t。根据上述指标进行估算。

药剂价格：GC-Ι，1.4万元/t；Z-200，1.8万元/t。

药剂用量：GC-Ι，185 g/t；Z-200，185 g/t

年药剂成本：GC-Ι，1.85×10-4×270 000×1.4=69.93 万元

Z-200，1.85×10-4×270 000×1.8=89.91 万元

采用GC-Ι 为捕收剂，年节约药剂费用：89.91-69.93=19.98 万元

3 结 论

（1）通过试验确定该铜矿渣的最佳铜粗选条件为：磨矿细度为-0.045 mm 占74%，石灰用量400 g/t，水玻璃用量600 g/t，捕收剂用量105 g/t，2#油用量40 g/t。

（2）对转炉渣和闪速炉渣按1∶4混合得到的铜矿渣，按现场工艺流程进行新型捕收剂GC-Ι 和Z-200的浮选试验，经过“1 粗3 扫”闭路浮选后，GC-Ι 为捕收剂获得铜品位23.84%、回收率82.37%的铜精矿；Z-200 作为捕收剂获得铜品位21.43%、回收率82.23%的铜精矿。

（3）采用新型捕收剂 GC-Ι 替代 Z-200 进行铜矿渣的浮选，能使年处理量27万t的选厂降低年药剂使用成本19.98万元。