关于铜矿选矿技术与设备工艺流程的分析

2021-01-05章红亮

中国金属通报 2020年12期

章红亮

（江西铜业集团德兴铜矿大山选矿厂，江西德兴 334200）

金属铜具有良好导热性、导电性、耐磨等优势。随着铜在各领域的普及、应用，我国每年铜消耗量逐渐增长。这一状况对铜矿开发、选矿生产工作提出了较高的要求。选矿技术的选择、选矿设备工艺流程的设置状况与铜矿利用率、生产效率密切相关。因此，探讨铜矿选矿技术、设备工艺流程具有一定必要性。

1 常用铜矿选矿技术分析

结合当前铜矿生产状况来看，实践生产中常用的选矿技术主要包含：

1.1 磁选技术

在铜矿选矿生产中，磁选技术主要依托磁选机实现。这种选矿技术的原理为：原铜矿中不同颗粒的磁性不同。运行磁选机后，原铜矿颗粒在给料机的电磁振动作用下缓慢转移至磁场区，随着磁选机磁滚筒的循环转动，原铜矿中的磁性物质迅速吸附于磁滚筒表面，并经磁滚筒的分选作用被转移至固定位置。在此期间，原铜矿中的非磁性杂质则因无磁力作用，而在磁滚筒的抛离作用下与铜矿分离开来。而弱磁性颗粒的磁力低于铜矿颗粒，也会在抛离作用下分离出来，由于这一成分与非磁性杂质所受磁力不同，二者所产生的抛离轨迹（分离位置）也存在一定差异。结合磁选技术在铜矿选矿生产中的实践应用经验来看，这种技术的普及度较高。铜矿杂质清除效果、铜矿粒度均与磁选次数呈正相关关系。

1.2 重选技术

重选技术以原矿中不同物质的相对密度存在差异为基本原理。利用选矿设备将原铜矿混入液体运动介质中后，原铜矿中相对密度不同的矿物离子可在设备机械力、运动介质产生流体动力的联合作用下，出现明显分层、分离现象。目前，这一选矿技术主要用于低品位铜矿的预选、粗选环节中（如可通过重选技术针对硫化铜矿石进行初步提纯，以降低后续选矿难度及成本）。与其他选矿技术相比，重选技术的优势在于：成本低廉，且选矿过程相对环保。但经该技术选矿，无法直接获得精矿。

1.3 浮选技术

浮选技术是一种经典铜矿选矿方法，其原理为：铜矿中矿物表面物理化学性质存在一定差异，利用浮选药剂针对原铜矿进行处理后，矿物可选择性附着于浮选药剂产生的气泡表面，进而达成铜矿分选目标[1]。在实践选矿生产中，依据所选用浮选药剂的不同，可将这种化学选矿分成乳浊液浮选技术、脂肪酸浮选技术以及硫化浮选技术等多种类型。常用浮选方法的应用流程分别为：第一，铜矿的乳浊液浮选。利用化学药促使通矿物发生硫化反应及氧化反应，向反应产物中加入适量硅酸钠、丙烯酸（状态：聚合物）后，随后混入适量络合剂（甲苯并三唑、二苯胍等），借助络合剂的络合作用，于铜矿石表面均匀形成一层稳定性较强的亲油层，随后将表面附着亲油层的铜矿石混入油乳浊液中，此时，铜矿石的亲油层可促使其产生良好疏水性，使其摆脱沉淀状态，而转为可浮状态。第二，铜矿的脂肪酸浮选。该浮选技术的原理为：利用脂肪酸营造酸性环境，借助脂肪酸捕收剂的吸附作用，使其附着于铜矿石表面，促使铜矿石成分转为可浮状态，进而为铜矿石的分离与筛选提供支持。第三，铜矿的硫化浮选。这一铜矿浮选流程为：针对铜矿石进行初步破碎、研磨处理后，向原铜矿石中加入硫磺粉，将混合物充分浸润于pH为6.5-7.5的氨中。在氨环境下，氧化铜迅速与氨、CO2发生结合反应，硫离子在硫化沉淀反应作用下由游离状态转为沉淀状态（即硫化铜离子）。第四，铜矿的离析浮选。离析浮选也是铜矿选矿中的常用浮选手段。以氧化铜矿为例，其离析浮选流程为：将氧化铜原矿石进行破碎处理后，混入适量煤粉、氯化钠，确保上述成分充分混匀后，将其加入700℃～800℃炉内持续进行焙烧，随着焙烧的持续，氧化铜矿石中的铜成分会转化为氯化物形态挥发。当从炉内取出原矿石后，铜氯化物在低温条件下迅速发生还原反应，转变为金属铜成分，并吸附于碳粒表面，此时采用黄药类捕收剂（如丁基黄药等），即可促使金属铜转为可浮状态，并被充分筛选出来。

相对于其他选矿技术而言，浮选技术的优势在于：第一，适用范围广。浮选技术不仅适用于原铜矿的粗选、预选，还可为铜矿尾矿、中间产物的选矿提供支持，该技术可有效提升铜矿有用组分的利用率。第二，选矿效果好良好。经浮选技术进行选矿后，所得产物中的杂质残留较少，精度较高。

1.4 浸出技术

浸出技术以难选铜矿为适用范围，其原理为：依据某些矿物的特殊物理化学性质，利用特定溶浸剂处理原矿石，在水动力、化学浸出等机制的影响下，原矿石中的矿物成分自固态转化为气态或液态，便于铜矿的有效回收。这种选矿技术的特征为：浸出选矿流程对周围环境污染相对较小，整个选矿流程的操作较为便捷，难度较低。

从铜矿选矿生产中的选矿技术应用状况来看，由于原铜矿成分较为复杂，多为多金属共伴生矿，为保障铜回收率参数，通常需结合铜矿的组分构成，将不同选矿技术进行搭配组合后，以综合选矿技术方案开展选矿。例如，某多金属共伴生铜矿分别采用弱磁-正浮选技术、反浮选-强磁选技术等进行选矿，最终，该铜矿的铜回收率参数达到85.24%。

2 铜矿选矿设备工艺流程

这里主要从以下几方面入手，针对铜矿选矿设备工艺流程进行分析：

2.1 选矿设备流程方面

铜矿选矿生产中涉及的选矿设备较多，如过滤机、振动机、破碎机等[2]。按照一般铜矿选矿流程，其对应选矿设备流程为：向破碎机或筛分机中加入原矿石后，由皮带运输机将破碎后或初步筛分后的原铜矿石传输至给料机，给料机将处理后的铜矿石运送至球磨机中，实施细化分选；分级机根据不同原矿石的密度差异进行分级；随后通过浮选机对原矿石进行精选，最后由浓密集机、浓缩过滤机获得精选后的不同有用组分。

2.2 选矿工艺流程方面

原铜矿需经粗选、精选、筛分等一系列流程，获得铜精矿。铜矿的基本选矿工艺流程如图1所示。在铜矿选矿的矿石破碎环节（从粗碎到分级）中，粗碎操作多采用1.5m规格旋回式破碎机或1.2m规格旋回式破碎机，经这类破碎机处理后，可获得块度＜1m规格的原矿石；而细碎则多采用2.2m规格或2.1m规格圆锥式破碎机进行破碎处理。粗碎后的原矿石经细碎、筛分、球磨处理后，可由分级设备将粒度＜12mm规格的矿石送入选矿设备中进行粗选。在实践选矿工作中，需结合铜矿的矿石性质、选矿难易程度等，对基础选矿工艺流程进行适当细化或改进，以保障铜精矿品位及回收率参数。

图1 铜矿选矿工艺流程

3 铜矿选矿实例分析

以某硫化铜矿为例，针对该铜矿的选矿技术、选矿设备及工艺流程进行分析：

3.1 铜矿概况

某硫化铜矿为热液蚀变的接触变质铜矿。该铜矿的铜矿石主要包含含铜黄铁矿石、含铜磁铁矿石以及含铜磁黄铁矿石等。该铜矿的主要化学成分如表1所示。由表1可知，该硫化铜矿组分构成较为复杂，选矿难度相对较高。

表1 某硫化铜矿主要化学成分

3.2 磨矿细度选矿

该硫化铜矿选矿的粗选选用二粗二扫工艺，浮选药剂条件为：100g/tZ～200、50g/t丁基黄药、40g/t松醇油。该铜矿按照75%占有率、-0.074mm磨矿细度参数进行粗选，所得粗选结果为：给矿品位为1.05%，铜粗精矿产率及铜粗精矿品位参数分别为31.2%、2.96%，在上述条件下，该硫化铜矿的回收率参数则为87.67%。表明磨矿细度参数设置合理。

3.3 捕收浮选

从该硫化铜矿的矿石性质、组分分布特征来看，其选矿难度较高，对浮选捕收剂选择性及捕收能力的要求较高，如捕收剂选用不当，极易影响铜回收率。

而从硫化铜浮选捕收中的常用捕收剂类型来看，Z-200捕收剂符合该硫化铜矿对成分选择性的要求；黄药类捕收剂对铜矿的捕收能力较强，符合该硫化铜矿对捕收剂捕收能力的要求，宜选择该捕收剂开展捕收选矿。为保障铜品位及回收率参数，该硫化铜矿在捕收浮选中同时采用Z-200及丁基黄药两种成分。按照2：1比例对这两种捕收剂进行配比。该搭配方案的优势在于：第一，降低捕收剂粘性，提高铜矿捕收效率。丁基黄药泡沫粘性较大，适当增加Z-200剂量后，捕收剂泡沫性质（高粘性）可得到一定改善。上述变化有助于提升捕收浮选环节的效率，缩短铜矿选矿耗时。第二，预防铜跑粗问题的发生。在Z-200与丁基黄药2：1配比条件下，选矿操作不稳现象可得到明显改善，进而降低铜跑粗问题的形成风险。

Z-200与丁基黄药配比条件下，捕收剂用量的设置与铜品位及回收率参数存在密切关联。随着捕收剂用量的减少，铜品位水平逐渐升高，但铜回收率相对较低。因此，在确定捕收剂用量时，应综合考虑铜矿选矿对铜品位、回收率的要求，平衡二者的关系。该硫化铜矿按照150g/t剂量进行选矿，从该硫化铜矿的捕收浮选结果来看，1.07%给矿品位下，该硫化铜铜矿的铜粗精矿品位、回收率分别为3.07%及90.68%。

根据该硫化铜铜矿的选矿工艺流程，在实践选矿生产中，选矿技术的选用、工艺流程的制定，均需严格考虑铜矿成分构成、选矿难易程度等信息，以确保所制定选矿方案与铜矿选矿要求的契合度。