铜炉渣中铜的浮选回收试验研究

2021-04-23哏岩放许乌朋康博文

铜业工程 2021年1期

谢贤，黎洁，哏岩放，许乌朋，康博文，赵楚

（1.昆明理工大学国土资源工程学院，云南昆明 650093；2.芒市海华开发有限公司，云南德宏 678400；3.云南省金属矿尾矿资源二次利用工程研究中心，云南昆明 650093）

1 引言

铜资源是我国相对缺乏的一种矿产资源［1］，我国的人均铜占有量仅相当于世界人均水平的18%，铜资源过度依赖进口［2］。近年来，伴随着我国高新技术产业的快速增长，铜资源的缺乏与铜消耗量的增长的矛盾也日益明显。与此同时，火法炼铜生产的铜占我国铜总产量的95%，每生产1t 铜，平均产生2～3t 铜炉渣［3］，我国铜产量每年479 万t 以上，将产出958 ～ 1437 万t 以上的铜渣，其中含铜9.58 ～ 14.37 万t 以上［4］。针对这部分铜炉渣，国内外学者进行了大量研究［5-7］。目前常见的从铜炉渣中回收铜的方法有火法贫化法、湿法浸出法、重选法、磁选法和浮选法等方法。其中浮选法由于其成本低廉、工艺简单、回收率高、富集效果好的特点，在铜炉渣回收利用中有着明显优势。本文对江西某铜冶炼厂产生的铜炉渣的主要成分进行了分析，并在性质分析的基础上进行了浮选工艺研究。

2 试验部分

2.1 试样性质

试样取自江西某铜冶炼厂，外观为黑灰色，并伴有黑色和淡黄色、银白色光泽，原矿粒度最大约为1 mm，粗细粒不均匀，硬度较大。为明确试样的化学成分，对该试样进行了化学多元素分析，分析结果见表1。

表1 试样化学多元素分析

由表1 可知，该铜炉渣中最具回收价值的金属为铜，铜品位为2.73%，银含量为30.88 g/t。其余主要金属元素为铁、铅和锌。其中Fe 含量最高，达到了33.17%，铅品位为1.13%，锌品位为1.92%，；该铜炉渣中的主要非金属矿物二氧化硅的含量为20.17%，其余非金属矿物氧化钙、氧化镁的含量分别为2.39%，1.19%。有害元素砷的含量为0.23%。为明确该铜炉渣中铜的主要赋存形式，对该铜炉渣进行了铜物相分析，分析结果见表2。

表2 铜物相分析

由铜物相分析结果可知，该铜炉渣中铜的主要形式有三种，分别为硫化铜，结合氧化铜和游离氧化铜。其中硫化铜为铜的主要存在形式，分布率达到了78.39%；另外，结合氧化铜的分布率为15.02%，游离氧化铜的分布率为9.8%。由于铜的主要形式为硫化铜，因而优先考虑采用浮选对其中的铜元素进行回收。

2.2 试验药剂及设备

2.2.1 试验药剂

在浮选试验过程中用到的主要药剂有捕收剂、起泡剂等，所用主要药剂如表3 所示。

表3 试验中使用的主要化学试剂

2.2.2 试验设备

在本次试验过程中使用到的主要仪器设备如表4 所示。

表4 试验中使用的主要仪器设备

2.3 试验方法

试验所有过程均在实验室中进行。试验每次取样500.0 g，为防止黄药氧化，试验所用黄药为现用现配，配制成一定浓度溶液后通过移液管加入矿浆搅拌。本实验首先采用单因素试验法研究了磨矿细度及捕收剂用量对该铜炉渣浮选行为的影响，而后根据磨矿细度试验及捕收剂用量试验所确定的最佳药剂用量，进行了闭路试验，单因素试验结果如图1 所示。

图1 条件试验流程图

3 试验结果与讨论

3.1 磨矿细度试验

磨矿是在机械设备中，借助于介质和矿石本身的冲击和磨剥作用，使矿石的粒度进一步变小，甚至研磨成粉末的作业。在较为经济的条件下，为了使有用矿物与脉石达到最大限度的解离，同时又不至于过磨，确定最佳的磨矿细度条件至关重要。本次试验分别选取-0.074 mm 占80%、-0.074 mm 占85%、-0.074 mm 占90%、-0.074 mm 占95%四个不同磨矿细度进行浮选试验，试验结果图2。

图2 磨矿细度对铜品位及回收率的影响

由试验结果可得，当磨矿细度为-0.074 mm 占90%时，浮选所得精矿铜品位和回收率较好。但是也造成了磨矿时间过长，能耗大等问题，不利于实际生产。当磨矿细度为-0.074 mm 占85%时，浮选精矿品位比前者低3 个百分点，回收率高1.69个百分点，且通过浮选操作及浮选条件的优化，也可达到满意的结果。因此，选择磨矿细度为-0.074 mm 占85%作为最终的磨矿细度。

3.2 捕收剂用量试验

在确定了最佳的磨矿细度后，进行了捕收剂用量的条件试验。丁基（钠）黄药是一种捕收能力较强的浮选药剂，被广泛应用于各种有色金属硫化矿的浮选中。在该铜渣浮选中，丁基黄药与其他药剂相比具有价格低易获取等优势。因此，试验采用丁基黄药作为浮选捕收剂，捕收剂确定的用量（粗选）分别为60 g/t、80 g/t、100 g/t、120 g/t（扫选药剂用量减半），试验结果见图3。

由图3 可知，捕收剂用量为60 g/t 时，品位较高，但是回收率较低，实际冶炼过程中，铜精矿品位超过20%即可满足冶炼要求，过低的回收率不利于炉渣中铜的有效回收。当捕收剂用量分别为80 g/t、100 g/t、120 g/t 时，铜精矿的品位和回收率均趋于稳定，而且增加捕收剂用量会增加药剂成本。因此综合考虑后选择80g/t 为最佳的捕收剂用量。