刚果（金）某复杂难选氧化铜矿选矿试验研究

张汉彪，薛伟

（1.江西有色地质矿产勘察开发院，江西 南昌 330001；2.湖南有色金属研究院，湖南 长沙 410100）

刚果（金）复杂难选氧化铜钴矿的现有处理工艺主要有浮选法和化学选矿法两大类。浮选法分为直接浮选法和硫化黄药法，直接浮选法是铜矿物直接采用脂肪酸类捕收剂浮选，主要适用于碳酸盐含量很低的矿石；硫化浮选法是铜矿物经过硫化钠、硫氢化钠、硫化铵等充分硫化，表明形成硫化膜，再采用黄药类捕收剂进行捕收剂，硫化黄药法适用于大多数氧化铜矿石[1-3]。

刚果（金）地区的铜钴矿体通常情况下从0 ～120 m 为氧化矿，氧化率一般高于93%，该类铜钴矿储量大，开展此类难选氧化铜矿的选矿研究，开发出高效的铜矿物捕收剂、流程简单易于实施的选矿工艺对刚果（金）难选氧化铜矿开发利用具有十分重要的意义[4]。

某氧化铜矿具有高氧化率、铜赋存状态复杂的特点，对该矿进行了详细的工艺矿物学研究，开展了进行试验研究，开发出高效氧化铜矿捕收剂、浮选-磁选联合工艺，获得了良好的选矿指标。

1 矿石性质

刚果（金）某复杂难选氧化铜钴矿的化学多元素分析结果及铜物相分析结果分别见表1、表2，铜矿物及含铜矿物的微区能谱分析平均结果见表3，根据该结果，根据微区成分分析结果及矿物相对含量，对铜的赋存状态进行了详细计算，结果见表4。

表 1 原矿化学多元素分析结果 /%Table 1 Analysis results of multi-elements of the raw ore

表 2 铜的化学物相分析结果Table 2 Analysis results of copper phase

表3 铜矿物及含铜矿物能谱微区成分分析结果 /%Table 3 Analysis results of energy spectrum of copper ore and copper - bearing ore

表4 铜的平衡计算结果 /%Table 4 Equilibrium calculation results of copper

该矿中铜的赋存状态较为复杂，可浮性较好的铜蓝、孔雀石中的铜配分比仅为52.92%，且孔雀石中往往混入其他杂质，使其可浮性发生变化，大部分孔雀石可通过浮选回收，少部分铁含量较高的孔雀石可通过磁选回收；假孔雀石有一定的可浮性，但通过单一的硫化黄药法难以彻底回收，需要采用高效的捕收剂可提高该矿物的回收率，可浮性较差的铜钴铁锰结合物、含铜褐铁矿难以通过浮选回收，但该部分矿物具有磁性，可通过磁选回收。

2 试验方案

原矿铜的硫化矿少，氧化率高，赋存状态复杂，铜矿物可浮性差异大，本次试验浮选拟采用氧硫混浮工艺，通过高效捕收剂与常规捕收剂的组合协同，强化可浮性较差的孔雀石、假孔雀石的捕收，浮选回收该部分铜矿物。铜钴锰氧结合物、含铜褐铁矿及少部分可浮性极差的孔雀石、假孔雀石通过磁选进行回收。

3 试验结果与讨论

3.1 浮选试验

浮选条件试验的流程见图1。浮选条件试验主要包括磨矿细度、捕收剂种类与用量、硫化剂种类与用量条件试验。

图1 浮选条件试验流程Fig .1 Flotation condition test procedure

3.1.1 磨矿细度条件试验

根据图1 的流程进行磨矿细度条件试验，粗选硫化剂为硫氢化钠，用量为1800 g/t，捕收剂丁黄药，用量为240 g/t，试验结果见图2。

图2 磨矿细度条件试验结果Fig .2 condition test results of grinding fineness

试验结果表明，磨矿细度60%～85%范围内，随着磨矿细度的增加，粗精矿铜的品位逐渐下降，粗精矿铜回收率呈上升趋势，但细度超过72%后，粗精矿铜回收率上升幅度较小，因此，该矿适宜的磨矿细度为-0.074 mm 72%。

3.1.2 捕收剂种类筛选试验

按照图1 流程进行了捕收剂种类筛选试验，铜粗选硫化剂为硫氢化钠，用量为1800 g/t，捕收剂总用量为240 g/t（丁黄药与其他药剂组合使用，丁黄药的比例为70%）。

丁黄药作为捕收剂，粗精矿铜回收率为60%左右，采用丁黄药与苯并三唑、苯甲羟肟酸组合使用，铜的回收率可以提高至63%左右，与CCEC18 组合使用，铜的回收率可提高至69%，且铜品位变化不大。CCEC18 是一种新型改进型羟肟酸类捕收剂，与苯甲羟肟酸相比，其更易于铜离子形成螯合物，且形成的螯合物溶度积较小，可以使铜矿物表明形成更牢固的疏水膜，提高铜矿物的回收率。因此，本次试验采用丁黄药+CCEC18 组合作为铜矿物浮选捕收剂。

图 3 捕收剂种类条件试验结果Fig .3 condition test results of types of collectors

3.1.3 硫化剂种类筛选试验

按照图1 流程进行了硫化剂种类筛选试验，捕收剂为丁黄药+CCEC18，用量为240 g/t。试验结果见图4。铜粗选硫化剂用量为1800 g/t。

图4 硫化剂种类条件试验结果Fig. 4 condition test results of types of vulcanization agents

试验结果表明，硫化钠、硫氢化钠试验结果相近，硫氢化钠与硫化铵组合使用效果较差，本次试验采用硫氢化钠作为硫化剂。

3.2 高梯度强磁选背景场强条件试验

浮选尾矿中损失的铜矿物主要为铜钴铁锰结合物、含铜褐铁矿、含铁孔雀石、含铁假孔雀石、含铁硅孔雀石，其中铜钴铁锰结合物、含铜褐铁矿比磁化系数较高，容易被磁选回收；比磁化系数较低的孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石，因吸附作用或机械混入杂质铁，提高了其比磁化系数，在较高的磁场强度条件下，磁选可以回收该部分矿物。

不同的铜矿物或含铜矿物磁选需要的背景场强有所区别，适宜的背景场强有利于目的矿物的回收。因此，进行了浮选尾矿磁选的背景场强条件试验研究，试验流程见图5，试验结果见图6。

图5 高梯度强磁选背景场强条件试验流程Fig .5 Test procedure of high gradient strong magnetic separation background field strength condition

图6 高梯度磁选背景场强条件试验结果Fig. 6 Test results of background field intensity condition of high gradient magnetic separation

图6 表明，随着高梯度强磁选背景场强的升高，含铜磁选粗精矿回收率逐渐增加，背景场强高于1.3 T 后，继续升高背景场强，不能大幅提高铜的回收率，且含铜磁选粗精矿精矿铜品位略有下降，因此强磁选适宜的背景场强为1.3 T。

3.3 浮选-磁选联合闭路试验

浮选-磁选联合闭路试验流程见图7，试验结果见表5。

表5 浮选-磁选联合工艺流程结果Table 3 Results of combined flotation - magnetic separation process

图7 浮选-磁选联合工艺流程Fig .7 Test procedure of high gradient strong magnetic separation background field strength condition

氧化铜钴矿通过浮选-磁选联合的工艺流程选别，获得的浮选铜精矿铜品位24.17%，铜回收率73.08%。浮选尾矿通过一次磁选粗选，一次磁选精选，进一步回收了尾矿中的铜矿物，获得含铜8.14%的磁选精矿，其中耗酸物质CaO、MgO含量仅为0.21%、1.64%，可以作为铜湿法冶金的良好原料。

4 结 论

（1）刚果（金）某复杂难选氧化铜矿铜品位2.47%，氧化率为98.96%，结合率15.82%，主要铜矿物为孔雀石、假孔雀石、硅孔雀石、铜钴铁锰结合物、含铜褐铁矿等，脉石矿物主要为石英、绢云母，少量绿泥石、白云石、黑云母等。

（2）原矿中铜的赋存状态较为复杂，且诸如孔雀石、假孔雀石中往往含有杂质，导致其可浮性发生变化，使用常规捕收剂与高效捕收剂组合，可以有效提高铜矿物的回收率。

（3）浮选尾矿中损失的铜钴铁锰结合物、含铜褐铁矿、含铁孔雀石、含铁假孔雀石、含铁硅孔雀石等，通过磁选进一步回收，大幅提高铜矿物的回收率。浮选—高梯度强磁选工艺工艺简单、易于工业化、适用性强，对于刚果（金）的氧化铜钴矿的选矿具有较强的示范作用和推广价值。