劉 豹 孫乾予 劉 淼

(1.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院;2.遼寧工程技術(shù)大學(xué)礦業(yè)學(xué)院)

氧化銅礦石資源量約占我國銅資源總量的1/4左右，是我國銅資源的重要組成部分。銅礦石按氧化率的不同，可分為硫化銅礦石(氧化率小于10%)、氧化銅礦石(氧化率大于30%)和混合銅礦石(氧化率介于10% ～30%之間)。目前，易選硫化銅礦石資源的開發(fā)明顯不能滿足我國經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的需要，因此，對(duì)氧化銅礦石和混合銅礦石開展開發(fā)利用研究就變得越來越重要［1-3］。

1 礦石性質(zhì)

云南某銅礦石屬于典型難選氧化銅礦石，礦石氧化程度高，風(fēng)化劇烈，礦化不均勻。礦石中的銅礦物主要為次生硫化銅礦物和氧化銅礦物，次生銅礦物主要以浸染狀、條帶狀分布在脈石礦物中，與脈石礦物接觸關(guān)系較密切;氧化銅礦物多以放射狀、針狀、薄膜狀、膠狀沿脈石礦物裂隙和顆粒間充填膠結(jié)，與脈石礦物嵌布關(guān)系密切。黃銅礦粒度略粗，其他銅礦物以微細(xì)粒浸染狀嵌布，部分孔雀石以游離的銅礦物交替其他銅礦物邊緣，或充填在圍巖裂隙中以方解石、泥質(zhì)等包裹的孔雀石形式出現(xiàn)，粒度極細(xì)，難以選別。脈石礦物中主要有石英、綠泥石、白云石、角閃石、黑云母、斜長(zhǎng)石。

礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果見表2。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表2 礦石銅物相分析結(jié)果 %

從表1可以看出，礦石中主要有用元素為銅，硫有綜合回收價(jià)值。

從表2可以看出，礦石中原生硫化銅含量?jī)H占總銅的20.45%，自由氧化銅和結(jié)合氧化銅占總銅的43.19%。

2 試驗(yàn)方案的確定

浮選法是銅礦石選礦的常用方法，而硫化浮選是目前國內(nèi)外處理氧化銅礦石和混合銅礦石的主要方法。探索試驗(yàn)結(jié)果表明，在精礦銅回收率相當(dāng)?shù)那闆r下，優(yōu)先浮硫化銅再浮氧化銅工藝比混合浮銅工藝可以取得更高品位的銅精礦，因此試驗(yàn)采用硫化銅、氧化銅分選工藝。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)流程

圖2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

從圖2可以看出，隨著磨礦細(xì)度的提高，粗精礦銅品位下降;銅回收率先上升，當(dāng)磨礦細(xì)度超過－200目80%開始下降，表明過磨形成的礦泥不僅影響精礦品質(zhì)的提高，而且影響目的礦物與捕收劑的接觸，從而影響銅回收率。綜合考慮，確定磨礦細(xì)度為－200目占80%。

3.2 硫化銅粗選試驗(yàn)

硫化銅粗選試驗(yàn)流程見圖3。

圖3 硫化銅粗選試驗(yàn)流程

3.2.1 CaO用量試驗(yàn)

CaO常用于提高礦漿pH值，抑制硫化鐵礦物，以造成合適的浮選礦漿環(huán)境。試驗(yàn)在固定磨礦細(xì)度為－200目80%，水玻璃用量為800 g/t，丁基黃藥為100 g/t的情況下考察了CaO的用量，試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 CaO用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖4可以看出，隨著CaO用量的增加，硫化銅粗精礦銅回收率小幅上升后小幅下降，銅品位先上升后小幅下降。綜合考慮，確定CaO用量為3 000 g/t。

3.2.2 丁基黃藥用量試驗(yàn)

試驗(yàn)選用丁基黃藥為硫化銅礦物的捕收劑。在固定磨礦細(xì)度為－200目80%，CaO用量為3 000 g/t，水玻璃為800 g/t的情況下考察了丁基黃藥的用量，試驗(yàn)結(jié)果如圖5。

從圖5可以看出，隨著丁基黃藥用量的增加，硫化銅粗精礦銅回收率先上升后維持在高位，銅品位先小幅上升后小幅下降。綜合考慮，確定硫化銅粗選丁基黃藥用量為100 g/t。

圖5 丁基黃藥試驗(yàn)結(jié)果

3.2.3 水玻璃用量試驗(yàn)

試驗(yàn)選用水玻璃為礦泥分散劑。在固定磨礦細(xì)度為－200目80%，CaO用量為3 000 g/t，丁基黃藥為100 g/t的情況下考察了水玻璃的用量，試驗(yàn)結(jié)果見圖6。

圖6 水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖6可以看出，隨著水玻璃用量的增加，硫化銅粗精礦銅品位上升，回收率先升后降。說明銅礦物與脈石共生緊密，在充分抑制脈石礦物的同時(shí)也抑制了含銅連生體的上浮。綜合考慮，確定水玻璃用量為1 000 g/t。

3.3 氧化銅粗選試驗(yàn)

氧化銅粗選試驗(yàn)流程見圖7。

圖7 氧化銅粗選試驗(yàn)流程

3.3.1 硫化劑種類及用量試驗(yàn)

試驗(yàn)對(duì)硫化鈉單獨(dú)硫化氧化銅以及硫化鈉與硫酸銨按1∶1的質(zhì)量比硫化氧化銅的效果進(jìn)行了研究［4］。試驗(yàn)固定捕收劑丁基黃藥用量為80 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖8、圖9。

圖8 硫化鈉用量試驗(yàn)結(jié)果

圖9 混合硫化劑用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖8、圖9可以看出，硫化鈉適宜的用量為1 000 g/t，硫化鈉+硫酸銨適宜的總用量為1 200 g/t。相比較而言，硫化鈉+硫酸銨硫化氧化銅礦物可以取得較高的氧化銅回收率。因此，確定硫化鈉+硫酸銨的總用量為1 200 g/t，即硫化鈉為600 g/t，硫酸鈉為 600 g/t。

3.3.2 捕收劑用量試驗(yàn)

該礦石氧化銅結(jié)合率較高，羥肟酸鈉能改善氧化銅礦物浮選活性。羥肟酸螯合劑在氧化銅礦石浮選過程中，其衍生物強(qiáng)烈地吸附在氧化銅礦物顆粒上，使氧化銅礦物顆粒呈現(xiàn)出疏水性能［5］，從而易被丁基黃藥所捕收。探索試驗(yàn)結(jié)果表明，羥肟酸鈉與丁基黃藥按質(zhì)量比1∶5混合時(shí)浮選效果最佳。組合捕收劑用量試驗(yàn)固定硫化鈉+硫酸銨用量為600+600 g/t，試驗(yàn)結(jié)果見圖10。

圖10 混合捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

從圖10可以看出，隨著組合捕收劑羥肟酸鈉+丁基黃藥總用量的增加，氧化銅粗精礦銅品位先上升后維持在高位，回收率先上升后下降。綜合考慮，確定組合捕收劑總用量為80 g/t，即羥肟酸鈉+丁基黃藥用量為13.3+66.7 g/t。

3.4 閉路試驗(yàn)

根據(jù)條件試驗(yàn)和開路試驗(yàn)結(jié)果確定了1粗2精選硫化銅，1粗2精2掃選氧化銅，中礦順序返回的閉路試驗(yàn)流程。在進(jìn)行閉路試驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)氧化銅礦物浮選過程中大量的礦泥通過中礦返回不斷循環(huán)、積累，使氧化銅礦物的浮選過程難以控制。為了盡可能減少礦泥的不良影響，對(duì)氧化銅礦物浮選工藝進(jìn)行了優(yōu)化，即采用旋流器分級(jí)分選工藝，閉路試驗(yàn)最終流程見圖11，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖11 閉路試驗(yàn)流程

表3 閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

從表3可以看出，該礦石采用圖11所示的流程處理，可以獲得銅品位為 21.43%、回收率為47.73%的硫化銅精礦和銅品位為17.41%、回收率為19.39%的氧化銅精礦，綜合精礦的銅品位為20.09%、回收率為67.12%。

4 結(jié)論

(1)云南某銅礦石屬于典型的復(fù)雜難選氧化銅礦石，礦石泥化嚴(yán)重。次生硫化銅礦物和氧化銅礦物含量較高，硫化銅礦物粒度較粗，以浸染、條帶狀分布在脈石礦物中;氧化銅礦物沿著礦物裂隙和顆粒間隙填充膠結(jié)，關(guān)系緊密、粒度細(xì)小。

(2)在磨礦細(xì)度為－200目占80%的情況下，采用硫化銅礦物、氧化銅礦物分選工藝，最終獲得了銅品位為21.43%、回收率為47.73%的硫化銅精礦和銅品位為17.41%、回收率為19.39%的氧化銅精礦，綜合精礦的銅品位為 20.09%、回收率為67.12%。

(3)泥化嚴(yán)重的氧化銅礦物采用分級(jí)分選工藝處理，可以有效改善氧化銅礦物的分選效果，提高分選指標(biāo)。

［1］ 劉殿文，張文彬，文書明.氧化銅礦浮選技術(shù)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1982.

［2］ 趙涌泉.氧化銅礦的處理［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，1982.

［3］ 劉淑賢，牛福生，張晉霞.某氧化銅礦可選性試驗(yàn)研究［J］.金屬礦山，2010(1):84-86.

［4］ 張文彬，楊漢科，王德華，等.混合銅礦浮選中使用硫酸銨的效果［J］.有色金屬，1973(2):10-12.

［5］ 劉殿文，尚 旭，張文彬.氧化銅礦物抗抑制作用的表面形貌研究［J］.金屬礦山，2009(3):59-60.