采用CCF浮选柱回收某尾矿中铜的实验研究

李纪 ，黄迎春 ，马国印 ，黄浩

（1.中际山河科技有限公司，湖南 长沙 430100；2.湖南有色环保研究院有限责任公司，湖南 长沙 410100）

随着国家对资源环境保护的重视，矿山资源的综合高效利用已经成为行业发展的必然途径。新型节能高效选矿设备的研发应用是我国矿山资源现代化生产利用技术设备支撑的关键[1-3]。CCF型浮选柱为选矿日益面临的“贫、细、杂”矿石选矿难题的解决提供了可能，它具有操作简单、选矿效率高、节能运行成本低、自动化程度高、占地面积和基建投资少等优点[4-6]。

湖北某磁选尾矿，堆存体量大，经取样分析尾矿中含铜量为0.38%，再进一步工艺矿物学研究表明，尾矿中有用矿物铜的嵌布粒度较细，主要为硫化铜矿物，铜矿物主要是黄铜矿，少量铜蓝、辉铜矿等。

1 尾矿性质

1.1 尾矿化学分析

尾矿化学多元素化学分析、铜的化学物相分析结果见表1、2。

表1 尾矿多元素分析结果/%Table 1 Multi-elementary analysis results of tailings

由表1中结果可知，尾矿样中主要的有用组分是Cu，含量为0.38%，有害组分As的含量较低；矿石中含量最高的组分主要是SiO2，其次是CaO。

由表2可知，尾矿中铜的总含量0.382%，主要赋存于原生硫化铜中，分布率为74.08%，其他以次生硫化铜和氧化铜的形式存在，分布率为15.45%、10.47%。

表2 尾矿中铜的化学物相分析Table 2 Chemical phase analysis of copper in tailings

1.2 尾矿的矿物组成及相对含量

根据偏光显微镜和扫描电镜下的观测结果，并参考尾矿的多元素化学分析结果、铜的化学物相分析结果，得出矿样中主要的矿物组成及其相对含量，结果见表3。

表3 矿石中主要矿物的相对含量Table 3 Relative content of the main minerals in the ore

由表3中结果可知，尾矿样中的铜矿物主要是黄铜矿，少量铜蓝、辉铜矿等，偶见孔雀石；金属矿物主要是黄铁矿，少量赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿等。脉石矿物主要是石英，其次为方解石、白云石、绢云母，少量长石、高岭石等。

2 选矿实验

2.1 浮选柱半工业实验工艺流程

现场采用三台小型浮选柱进行半工业选矿实验，工艺流程见图1。

图1 半工业实验工艺流程Fig.1 Process flow chart of semi-industrial test

2.2 浮选柱半工业条件实验

2.2.1 粗选给矿量实验

根据浮选柱选型计算结果，本次浮选柱半工业实验粗选给矿量在（0.6～1.2）t/h范围内，考查给矿量对选矿指标的影响，确定较佳给矿量，实验结果见图2。

图2 给矿量实验结果Fig.2 Results of throughput test

由图2可知，在给矿量（0.6～0.8） t/h范围内，随着给矿量增大，精矿品位、回收率都呈上升趋势，粗选给矿量为0.8 t/h时，粗选浮选柱选铜实验指标达到较优值；当给矿量超过0.8 t/h时，选矿指标呈下降趋势，浮选柱分选效果变差。

2.2.2 粗选给矿浓度实验

给矿浓度是影响选矿指标的重要因素之一。本次实验粗选给矿浓度在20%～40%范围内进行调试，实验结果见图3。

图3 给矿浓度实验结果Fig.3 Results of feeding concentration test

由图3可知，在给矿浓度20%～30%范围内，随着给矿浓度变大，铜精矿品位和回收率均呈现上升趋势；给矿浓度大于30%时，铜精矿富集不佳，回收率也呈下降趋势，最终确定浮选浓度为30%。

2.2.3 泡沫层厚度实验

浮选柱泡沫层高度相较浮选机厚很多，这是浮选柱精矿富集比优于浮选机的重要原因之一。有用矿物颗粒粘附在微气泡上浮至矿浆液面，在此上浮过程中，微气泡经过多次破裂和兼并，泡沫间夹带的脉石杂质脱落，有用矿物得到进一步富集。本文实验粗选、精选泡沫层厚度分别在300～500 mm、550～950 mm范围内进行调试，结果见图4、5。

图4 粗选泡沫层厚度实验结果Fig.4 Results of rough separation froth depth test

图5 精选泡沫层厚度实验结果Fig.5 Results of concentration froth depth test

由图4、5可知，随着泡沫层厚度增大，精矿品位呈上升趋势，精矿回收率则呈下降趋势。综合精矿品位和回收率，粗选浮选柱泡沫层厚度为400 mm，精选浮选柱泡沫层厚度为750 mm，选矿指标较优。

2.2.4 充气量实验

浮选柱充气量大小对浮选柱浮选矿作业的稳定和选矿指标有很大影响，充气量太小，微泡数量不够，减少与目的矿物碰撞粘附的机会，充气量太大，矿浆翻花，浮选泡沫层不稳，同样影响选矿指标。结合以往经验，本次实验以粗选气压0.45 MPa、精选气压0.3 MPa为固定条件，粗选充气量在（30～60）m3/h的范围、精选充气量在（5～20）m3/h范围做条件实验。实验结果见图6、7。

图6 粗选充气量实验结果Fig.6 Results of rough separation gas filling volume test

图7 精选充气量实验结果Fig.7 Results of concentration gas filling volume test

由图6、7可知，粗选浮选柱充气量在（30～50）m3/h的范围内时，选矿指标随充气量变大呈上升趋势，当粗选浮选柱充气量为50 m3/h时，粗选浮选柱选矿指标达到较佳值，超过50 m3/h时，选别指标变坏；精选浮选柱充气量（5～10）m3/h的范围内时，选矿指标随着充气量呈上升趋势，在10 m3/h时，达到较佳值，超过10 m3/h后，精选浮选柱选矿指标变差。因此粗选精选浮选柱较佳充气量分别为50 m3/h、10 m3/h。

2.2.5 较佳工艺参数条件及实验结果

半工业实验浮选柱较佳工艺参数条件见表4，在此条件下实验指标见表5。

表4 半工业实验浮选柱较佳工艺参数Table 4 Process parameters of semi-industrial test

表5 半工业条件实验结果Table 5 Results of semi-industrial condition test

2.3 连续实验

连续实验是验证实验指标可靠性的主要手段，以条件实验探索的较佳工艺条件进行72 h 9个班次连续实验的结果见表6。

表6 连续实验结果Table 6 Results of continuous test

由表6可知，连续9个班次实验平均精矿品位16.573 %，平均回收率76.92 %，平均给矿品位0.380 %。浮选柱再选尾矿中铜的半工业连续实验指标连续稳定，验证了本次实验指标的可靠性。

3 结 论

（1）湖北某磁选尾矿中含铜量0.38%，主要赋存于原生硫化铜中，分布率为74.08%，其他以次生硫化铜和氧化铜的形式存在，分布率分别为15.45%、10.47%。铜矿物主要是黄铜矿，少量铜蓝、辉铜矿等，偶见孔雀石；金属矿物主要是黄铁矿，少量赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿等；脉石矿物主要是石英，其次为方解石、白云石、绢云母，少量长石、高岭石等。

（2）浮选柱选铜半工业实验，采用一次粗选两次精选选矿工艺。经过条件实验确定较佳选矿工艺参数为，粗选给矿量0.8 t/h，给矿浓度30%，粗选、精选泡沫层厚度分别为400 mm、750 mm，粗选气压0.4 5 MPa、充气量50 m3/h，精选气压0.30 MPa、充气量10 m3/h。

（3）CCF浮选柱再选回收铜半工业选矿实验结果为：给矿品位0.37%，铜精矿品位16.80%，回收率77.19%；连续9个班的实验指标为：给矿品位平均值0.38%，精矿品位平均值16.573%，回收率平均值76.92%。选矿指标较好，实现矿产资源综合回收利用。