某铜浸渣中微细粒硫化铜矿的选矿试验研究

曾 培

（华刚矿业股份有限公司，北京 100039）

刚果（金）的铜钴矿历经数百年的开采、选矿、冶金，形成了数以亿吨级含铜浸出渣，其中铜品位在3%左右。铜浸渣作为废渣，对其中有用金属的回收属于二次资源综合利用，由于矿浆溶液为强酸性，重金属离子含量高，对环境造成严重污染［1～3］，因此，对酸浸渣的高效清洁综合利用具有十分重要的生态环境意义和社会经济价值［4～7］。试验拟从铜钴矿原矿性质、原矿选冶技术的基础上，研究铜浸出渣综合开发利用的新思路。

1 铜钴矿石性质及原则工艺

1.1 铜钴矿石性质特点

铜钴矿矿石特点：一是含铜目的矿物种类繁多、铜元素较为分散。氧化铜矿物主要有孔雀石、黑铜矿、赤铜矿、假孔雀石、硅孔雀石、蓝磷铜矿、磷铜矿等；硫化铜矿物主要有辉铜矿、蓝辉铜矿、硫铜钴矿、黄铜矿等。部分铜则以机械混入或吸附式赋存于多种脉石矿物中，可浮性差异较大，不利于选矿回收，如图1所示；二是各种铜矿物间或与脉石间的嵌连关系复杂、多样，贫连生、富连生、半包裹、全包裹、单一包裹、混合包裹等现象均可见，特别是微细级硫化铜矿物常嵌布在孔雀石、脉石矿物等矿物中，充分解离难度大，这部分铜难以有效回收，如图2所示。

图1 不规则状孔雀石（Mal）嵌布在石英（Q）、白云石（Dol）脉石矿物中

图2 他形粒状集合体孔雀石（Mal）内部包细粒辉铜矿（Cc），并嵌布在白云石（Dol）内

1.2 铜钴矿开发利用原则工艺

铜钴矿目前开发利用主要还是采用选冶联合工艺，工艺流程如图3所示，即原矿磨矿后通过先选硫化矿再选氧化矿的浮选工艺、浮选尾矿高梯度强磁选工艺，获得高品位硫化矿精矿、氧化矿精矿、磁选精矿，硫化矿精矿经硫酸化焙烧工艺，浮选氧化矿、磁选精矿直接酸浸工艺。在铜钴矿铜品位3.0%、钴品位0.3%条件下，采用上述原则工艺选矿铜回收率90%以上、钴回收率60%以上；而浮选氧化矿精矿采用湿法还原酸浸工艺，铜的浸出率仅75%左右。氧化矿浸出渣中铜主是极细粒级硫化铜矿物，占原矿硫化铜矿的8%左右，但品位较高，在3%～5%之间，试验主要针对浮选氧化矿精矿酸浸渣的回收研究。

图3 铜钴矿原矿选冶原则工艺流程

2 铜酸浸渣矿石性质

2.1 化学多元素分析

铜钴矿铜浸渣化学多元素分析结果见表1。

表1 铜浸渣的化学多元素分析结果 %

由表1可知，铜浸渣中可供选矿回收的主要有价元素是Cu，品位为3.20%，Co品位较低，仅为0.01%。SiO2和Al2O3的含量为66.07%，主要是硅（铝）酸盐和石英；MgO和CaO的含量为10.75%。

2.2 铜物相及主要矿物种类分析

铜浸渣中铜的化学物相分析结果见表2。

表2 铜浸渣中铜的化学物相分析结果%

从表2及镜下检测可知，矿石成分较为复杂，有用矿物主要为铜蓝、辉铜矿等次生硫化铜；脉石矿物主要为石英、绿泥石、白云石、云母等。铜蓝的粒度较细，主要在2～20μm之间，

2.3 铜矿物的解离度分析

为进一步了解矿样中铜蓝、辉铜矿、斑铜矿及水胆矾等铜矿物的粒度特征，对酸浸渣进行了粒级筛分，各粒级中铜矿物的解离度测定结果见表3。

表3 酸浸渣分级产品中Cu的分布率及铜矿物的解离度

表3结果表明，酸浸渣的粒度细小，-0.023 mm的产率占91.34%，铜矿物的解离度为94.99%。

2.4 铜浸渣的矿石性质

浮选氧化矿铜浸渣镜下检测结果表明，未被浸出来的铜主要是硫化铜矿物，占铜矿物总量90%左右，主要为辉铜矿、蓝辉铜矿、硫铜钴矿；粒径细小，介于1～15μm之间，硫化铜的解离度75%以上，未解离的部分基本上与脉石关系紧密。

该铜浸渣中铜含量较高的主要原因：一是矿石性质原因，相比氧化铜矿物而言，刚果（金）原矿中的硫化铜（钴）矿物嵌布粒度极细，部分被氧化铜矿、硅质脉石等包裹、连生，一旦进入氧化矿精矿直接湿法酸浸而无法浸出，从而进入浸出渣；二是选冶工艺原因，为了产出与现代冶金工艺相适应的精矿产品，浮选硫化矿时需多次精选才能获得高品位的硫化矿精矿，而多次精选导致硫化矿浮选作业回收不彻底而进入氧化矿精矿产品中，这也是导致硫化铜（钴）损失于浸出渣的一个重要原因。

3 试验结果与讨论

根据铜浸渣的矿石性质特点及原则回收工艺，该铜浸渣在不磨矿条件下，主要进行了捕收剂种类筛选试验，并在条件优化的基础上进行了捕收剂闭路对比试验。

3.1 捕收剂种类筛选开路试验

捕收剂种类筛选开路试验流程如图4所示，使用乙硫氨酯和ZH-1147作为捕收剂，不加2＃油起泡剂。捕收剂种类筛选试验结果如图5所示，结果表明，乙硫氨酯、ZH-1147（自主开发药剂）和戊黄药的选矿指标相近，乙硫氮浮选指标最差。不添加调整剂的情况下，浸出渣浮选环境呈酸性（pH4～5），黄药在酸性环境中容易水解生成部分黄原酸，黄原酸在酸性介质中容易分解，生成醇和二硫化碳。因此暂定乙硫氨酯、ZH-1147作为浸出渣中硫化铜捕收剂。

图4 捕收剂种类筛选开路试验流程

图5 捕收剂种类筛选试验结果

3.2 捕收剂种类筛选闭路试验

在捕收剂种类筛选开路试验的基础上分别进行了捕收剂乙硫氨酯和ZH-1147的闭路试验，试验流程如图6所示，试验结果见表4。

图6 两种捕收剂闭路对比试验流程

表4 两种捕收剂闭路对比试验结果 %

由表4可知：不同捕收剂种类的闭路试验结果表明，乙硫氨酯、ZH-1147作为捕收剂，获得的选矿指标相近。两种捕收剂的试验过程均较为稳定，使用ZH-1147作为捕收剂，泡沫较为清脆，乙硫氨酯作为捕收剂，泡沫略发黏。因此选定ZH-1147作为该铜浸出渣综合回收铜的捕收剂。

4 结 论

1.刚果（金）某铜钴矿铜浸渣含铜3.20%，主要为次生硫化铜矿物。该浸渣在不磨矿条件下，采用某公司自主开发的捕收剂ZH-1147进行“一次粗选、两次扫选、三次精选”的浮选工艺，最终获得产率为5.80%、铜品位40.07%、铜回收率72.62%的铜精矿产品。

2.铜浸渣浮选工艺流程短、成本低、易于工业化实施。浸渣浮选工艺的成功实施，将为刚果（金）铜钴矿浸渣再选回收铜工艺提供新的思路，为企业带来巨大的经济效益和社会效益，具有很强的示范作用和推广价值。