废石回收原矿选铜药剂工业优化试验研究

韦会福，蓝卓越， 童雄， 谢贤

（1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南 昆明 650093；2.云南华联锌铟股份有限公司，云南 文山 663701）

前 言

纯铜具有很强的导电率和热导率且耐腐蚀性好，容易加工[1]，抗拉强度和疲劳强度也比较突出，大多数用于通讯工程、电力、国防、计算机、建筑等行业[2]，金属铜已经成为人民经济发展和国防工程建设中不可缺少的基础材料和战略物资。铜金属的来源主要为硫化铜矿石[3-4],因此，对硫化铜矿的选矿研究，有助于高效利用铜钼矿石，具有重要意义[5]。

为实现铜资源的高效综合利用，某选矿厂从废石中大量回收原矿，导致原矿性质发生了较大改变，原矿综合铜品位降至0.5%左右。而铜精矿品质要求进一步提升，其中铜精矿品位要求达21%以上，铜精矿含砷要求控制在1%以下、含锌6%以下，铜精矿含银达550 g/t 以上，铜精矿回收率要求达到89%以上。选厂现有药剂制度及生产工艺已不能适应原矿变化，导致铜精矿指标下滑严重。因此研究和制定新的选铜药剂制度显得十分必要。

1 原矿性质

1.1 原矿组成结构

某选厂入选原矿主要由废石回收原矿与采场原矿组成，其中废石回收原矿是以采场废石矿（含铜0.1% ～ 0.2%）经X 荧光分选、跳汰及溜槽生产工艺产出，废石回收原矿含铜品位平均为0.5% ～0.6%；采场原矿分高品位铜矿（平均含铜0.7%以上）和低品位铜（平均含铜0.3%）组成。该选厂处理原矿由以上三种原矿配比组成，选厂综合原矿含铜品位为0.5% ～ 0.6%,所有原矿均来至露天采场，总体上成因都属于黄铜矿类，但在物理结构及嵌布粒度及分布方面差异较大。其中变化最大的是废石回收原矿，废石矿经X 荧光分选、跳汰及溜槽生产工艺产出废石回收原矿，在加工过程中，由于泥质矿物、部分软质矿物及杂质都被抛掉，其在物理性质方面有较大变化。

表1 原矿化学多元素分析 /%Table 1 chemical multi-element analysis of the raw ore

由表1 可知，试样中有价元素主要为Cu 、Zn、Sn；杂质主要为As、S、Fe；试样中Ag、In 等稀贵金属元素含量较低，不宜单独回收，宜用浮选法回收的有价金属元素主要为Cu 、Zn、Ag、In，其中Ag、In 主要富集在铜精矿、锌精矿中。

1.2 原矿粒级分布情况

该选厂生产原矿配比为废石回收原矿:采场高品位矿：采场低品位矿=3:1:1,组成混合原矿，其粒级分析结果见表2。

表2 混合原矿粒级分析结果Table 2 Analysis results of grain size of the mixed raw ore

由表2 数据可知，由大量废石回收原矿组成的混合原矿含铜粒级金属分布极不规律，其中-10 μm粒度金属分布率高达30.273%，+74 μm 粒级金属分布率也达到20%左右，充分说明该混合原矿粒级组成两级分化明显，若不处理好粒级组成变化将对后续选铜指标产生不利影响。

1.3 铜矿物相分析结果

混合原矿中所含铜矿以黄铜矿为主，多为不规则粒状，粒度除少数粗者可至0.12 mm 左右外，大多在0.08 mm 以下，呈单体产出者占85.7%，其余部分主要与其他矿物形成共生、包裹、嵌布构成不同比例的连生体，见图1a。根据产出特征和嵌连矿物的差异，可将呈连生体产出的黄铜矿分为两种类型：一是呈不规则状沿闪锌矿、磁黄铁矿、黄铁矿或毒砂边缘、裂隙及孔洞充填交代，这些矿物亦可呈细小的交代残余包裹在黄铜矿中，见图1b；二是内部包裹微细粒脉石，见图1c。上述两种类型的连生体数量上以第一种居多，二者比例大致为90:10。毒砂、黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿与黄铜矿呈现多种嵌布和交代残余状包关系，见图1(d ～ h) 。

图1 混合原矿显微镜照片Fig. 1 Microscope photos of the mixed raw ore

从以上结果不难看出，混合原矿中铜矿物含量较高，大部分已呈单体产出，少数内部含残余微细粒磁黄铁矿、黄铁矿和毒砂，但由于这些残留矿物粒度十分细小、与铜矿物之间的镶嵌关系过于复杂，即使进一步细磨也很难使它们得到较充分的解离。

2 选铜工艺现状

2.1 选铜工艺流程

该厂几经扩建使得现场设备配置十分紧凑,通过对磨矿扩容、增加浮选设备等措施，其原矿处理能力提高到1100 t/d，原矿含铜品位为0.5% ～0.6%。原矿经二段闭路磨矿后，选铜入选矿浆粒度为-0.074 mm 65% ～ 70%，浓度为33% ～ 38%,经优先浮选流程通过两次粗选、铜粗选矿再磨、四次扫选、四次精选后得到铜精矿产品。选铜生产工艺流程见图2。

图 2 选铜生产工艺流程Fig.2 production process of copper separation

2.2 工艺药剂制度

由于原矿中铜锌矿物嵌布粒度细且相互穿插共生关系复杂，硫砷矿物含量高，铜精矿品质提升困难，特别是铜锌、铜砷分选难度较大，原生产工艺使用的药剂种类较多。选铜生产工艺使用的药剂主要为：优先浮选工艺，捕收剂主要为混合捕收剂，新捕收剂OL-IIA 与混合捕收剂使用比例为1:2，捕收剂总用量为140 g/t，混合捕收剂配比为320 黄药：乙硫氮：丁铵黑药：乙基黄药=2:2.5:3:1；抑制剂主要采用石灰（1.8 kg/t）、腐植酸钠（140 g/t）、漂白粉（100 g/t）、硫酸铵（40 g/t）、硫酸锌（130 g/t）、亚硫酸钠（40 g/t），用来抑制含砷、含锌矿物；起泡剂为MIBC（30 g/t）。选铜新捕收剂与混合捕收剂的粗选添加量分别为80 g/t、40 g/t，扫选添加混合捕收剂20 g/t，闪锌矿、硫砷抑制剂分别添加在精选1至精选4选别作业过程中。

2.3 选铜技术指标现状

通过以上生产工艺流程及药剂制度，铜选矿技术指标为，铜精矿含铜21.13%、含砷1.26%、含锌8.57%、含银500 g/t，铜精矿回收率仅为87.33%，与考核指标还有较大差距。

3 药剂优化工业试验

从该厂开始大量处理废石回收原矿以来，选厂铜精矿主要技术指标下降严重，除铜精矿品位外，其余各项指标均未达到公司考核要求，对选厂生产经营任务造成较大影响，为此在该工艺流程条件下，逐步开始捕收剂及抑制剂的优化工业试验研究。

3.1 选铜捕收剂优化试验

在该厂现有工艺技术参数的条件下，重点对捕收剂的用量及种类进行试验研究，主要针对选铜粗选捕收剂添加种类及添加量进行对比试验，试验数据见表3。

表3 OL-IIA 与混合捕收剂选铜指标对比Table 3 comparison of copper indexes of OL-IIA and the mixed collectors

表3 中混合捕收剂配比为320 黄药：乙硫氮：丁铵黑药：乙基黄药=2:2.5:3:1，原矿含铜综合品位为0.61%。

从对比试验数据表明，混合捕收剂在铜精矿回收率方面有一定优势，但在品位及杂质方面不如OL-IIA 好，从铜精矿产品综合质量指标来看，建议选用OL-IIA 作为选铜作业粗选捕收剂，用量以100 g/t 时铜精矿品位达23.56%，回收率为91.87%，铜精矿含砷为1.05%，指标较为稳定。

3.2 选铜抑锌优化试验

由于原矿性质影响，铜锌矿物共生关系密切，嵌布粒度细且有相互穿插包裹状态，实现铜锌完全分离十分困难，为进一步降低铜精矿含锌量，做了铜精矿降锌试验对比，抑制剂主要是硫酸锌+石灰，石灰总用量为1200 g/t，其使用分配为:粗选：精一：精三：精四=400：200：300：300，试验数据见图3。

图 3 铜精矿降锌试验结果Fig.3 Zinc reduction test results of copper concentrate

从图3 数据可知，当硫酸锌用量在170 g/t时，铜精矿含锌降低至2.83%，此时铜精矿品位达23%，铜精矿回收率达91.8%，继续增大硫酸锌用量时，铜精矿含锌无明显下降趋势，因此硫酸锌用量以170 g/t 为宜。

3.3 选铜抑砷优化试验

由于毒砂（Ar）与黄铜矿（Ch）毗连镶嵌，嵌布粒度细，在做优化试验前，为稳定铜精矿回收率，铜精矿含砷平均在1.5%左右，加之降砷药剂种类多较难控制，遂进行了铜精矿抑砷优化试验,试验以CTP 为主，石灰用来稳定pH 值，以亚硫酸钠、漂白粉、硫酸铵为搭配，结果见图4。

图 4 降砷抑制剂对比试验数据Fig. 4 comparative test data of arsenic-lowering inhibitors

由图4 可知，当使用CTP+亚硫酸钠+石灰组合时其铜精矿指标最好，其铜精矿含砷为0.87%，用其他抑制剂组合时铜精矿品位及回收率指标均不理想。为进一步确定CTP+亚硫酸钠+石灰组合抑制剂的较佳用量试验，进行了较佳降砷抑制剂用量试验，结果见图5。

图5 降砷药剂用量优化试验Fig. 5 Optimization test of arsenic reduction dosage

由图5 数据可知，当降砷抑制剂组合用量为150+50+1200=1400 g/t时，铜精矿含砷量及铜精矿回收率出现临界点，再继续增加抑制剂用量时，铜精矿回收率会下降，同时降砷效果并不明显，因此，降砷组合抑制剂较佳用量确定为1400 g/t。

3.4 药剂优化后工艺生产情况

选厂至2016 年开始大量处理废石回收原矿以来，由于受原矿性质变化影响，选矿指标一直不理想，通过以上药剂优化试验后，确定降锌、降砷的较佳药剂制度，从2017 年下半年开始投入工业生产，通过生产调试稳定后，选铜技术指标得到较大改善和提升。工业生产指标数据对比详见表4。

表4 工业生产指标数据对比Table 4 comparison of industrial production index data

由以上生产实践表明，用石灰+硫酸锌来抑制锌、用石灰+CTP+亚硫酸钠组合来抑制含砷矿物效果明显，且对铜精矿品位有一定的提升作用，铜精矿质量得到有效保证。

5 结 语

通过系统研究，已成功探索出废石回收原矿选铜选锌生产工艺及药剂优化技术，对选铜技术指标的稳定和提升提供了有力的技术保障。该厂在药剂优化试验取得成功的基础上，对生产工艺流程进行适当完善，在2017 年6 月至2018 年6 月，选厂因使用本次选铜工艺药剂优化试验成果实现创效达113.2 万元，取得了较好的经济社会效益。截止目前本技术成果已成功推广应用于该厂内部其他选矿车间，并取得较好的技术经济和社会效益。