王周全 吳 蓬 李風(fēng)雷 張 磊 邱 俊 呂憲俊 尹延天

(1.山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院；2.萊蕪市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院；3.萊蕪市計(jì)量檢定測試所)

·礦物加工工程·

津巴布韋某銅礦石選礦試驗(yàn)*

王周全1吳 蓬1李風(fēng)雷2張 磊3邱 俊1呂憲俊1尹延天1

(1.山東科技大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院；2.萊蕪市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院；3.萊蕪市計(jì)量檢定測試所)

津巴布韋某銅礦石銅品位4.08%，主要銅礦物為黃銅礦，嵌布粒度較粗，-0.074 mm 約65%，94.86%的銅以硫化銅的形式存在。為確定該礦石適宜的選礦工藝流程，采用浮選工藝對其進(jìn)行選礦試驗(yàn)。在浮選濃度32%左右、磨礦細(xì)度-0.074 mm 52.33%、pH調(diào)整劑氧化鈣用量1 000 g/t (pH=11.5)、捕收劑丁基黃藥用量80 g/t、起泡劑MIBC用量21 g/t的條件下，原礦經(jīng)1粗2精1掃閉路浮選流程選別，可獲得產(chǎn)率18.67%、銅品位20.95%、回收率95.87%的銅精礦，指標(biāo)較好，試驗(yàn)結(jié)果對該類銅礦石的高效利用具有一定的指導(dǎo)意義。

黃銅礦 磨礦 浮選 回收率

銅是人類最早發(fā)現(xiàn)和使用的金屬之一，由于其具有良好的導(dǎo)電性和較高的熱導(dǎo)率，同時(shí)具有抗腐蝕能力強(qiáng)、易加工等特點(diǎn)，在我國被廣泛應(yīng)用于電氣工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、國防工業(yè)等[1]。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的銅消費(fèi)量不斷增大，2015年銅消費(fèi)量占世界的50%，是最大的銅消費(fèi)國，但世界銅資源主要集中在智利、美國、秘魯、澳大利亞、贊比亞、剛果、津巴布韋、加拿大和俄羅斯等國家[2-3]。我國銅資源短缺，儲量和品質(zhì)均較差，正面臨著嚴(yán)峻的礦業(yè)形勢，需要長期依靠進(jìn)口以彌補(bǔ)不足，很有必要對進(jìn)口銅礦石進(jìn)行研究[4-7]。

津巴布韋某銅礦是由中低溫?zé)嵋航淮纬傻脑蚧~礦石，銅品位4.08%，主要金屬礦物為黃銅礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦和閃鋅礦，另有少量的方鉛礦，脈石礦物主要有石英、綠泥石以及少量的云母類礦物。為確定有效的回收工藝流程及藥劑制度，對其進(jìn)行選礦試驗(yàn)。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石組成

對津巴布韋某銅礦石進(jìn)行主要化學(xué)成分分析和銅物相分析，結(jié)果分別見表1、表2。

表1 銅礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

注：Pb、Zn、As、Mo、Ag、Au、Ni、Co的含量單位為 g/t。

由表1可知，礦石中主要金屬元素為銅和鐵，品位分別為4.08%、15.09%，硫含量7.79%，另含有一定量的銀和金，品位分別為12.07，1.11 g/t，雜質(zhì)元素以硅為主。

表2 銅物相分析結(jié)果 %

由表2可知， 礦石中的銅主要以硫化銅為主，其中原生硫化銅和次生硫化銅分別占總銅的91.67%、3.19%，硫化銅的理論回收率為94.86%，自由氧化銅和結(jié)合氧化銅的含量很少，僅5.14%。

1.2 主要礦物嵌布特征

(1)黃銅礦。礦石中黃銅礦含量約11%，主要呈他形粒狀，部分為微細(xì)條帶狀、囊狀。黃銅礦嵌布粒度不均勻，總體結(jié)晶粒度較粗，+0.15 mm約10%，0.074～0.15 mm約25%，0.038～0.074 mm約55%，-0.038 mm約10%，見圖1(a)、圖1(b)。

圖1 礦石主要礦物嵌布特征

(2)黃鐵礦。礦石中黃鐵礦含量約7%，主要呈結(jié)晶粒狀，與黃銅礦相鄰伴生，部分為條帶狀、細(xì)脈狀充填構(gòu)造，包含在脈石礦物中，見圖1(c)。黃鐵礦主要呈他形-半自形晶粒存在，另有少量的黃鐵礦呈自形晶出現(xiàn)，也有部分微細(xì)粒黃鐵礦呈他形晶粒結(jié)構(gòu)分布在脈石礦物中，形成包含結(jié)構(gòu)。黃鐵礦在礦石中嵌布粒度不均勻，+0.15 mm約75%，0.15～0.074 mm約15%，-0.074 mm約10%。

(3)石英。石英是礦石中的主要脈石礦物，含量約66%，主要呈粗粒結(jié)晶集合體產(chǎn)出，顆粒粗大，粒徑大都大于2 mm。

(4)綠泥石。綠泥石是礦石中常見的次生礦物，含量約6%，呈不規(guī)則的柱狀和顯微狀。

2 試驗(yàn)設(shè)備與藥劑

設(shè)備：XMQ型φ240 mm×90 mm錐形球磨機(jī)(武漢探礦機(jī)械廠)；XFD-IV單槽浮選機(jī)(容積0.5 L、1.0 L、3.0 L，武漢探礦機(jī)械廠)；XLZ型φ260 mm/φ200 mm多用真空過濾機(jī)(武漢探礦機(jī)械廠)；FT101A(S)P4電熱鼓風(fēng)干燥箱(鎮(zhèn)江市豐泰化驗(yàn)制樣設(shè)備有限公司)；DB-4電熱板(龍口市電爐制造廠)；PHS-3C型數(shù)字式酸度計(jì)(上海光學(xué)儀器一廠)；XZM-100振動磨樣機(jī)(武漢探礦機(jī)械廠)；原子吸收分光光度計(jì)(上海光譜儀器有限公司)。

藥劑：pH調(diào)整劑氧化鈣；起泡劑MIBC；捕收劑丁基黃藥、黑藥及其組合。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

在浮選濃度32%左右的條件下，對該銅礦石進(jìn)行浮選條件試驗(yàn)，流程見圖2。

圖2 銅浮選條件試驗(yàn)流程

3.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

為確定浮選最佳磨礦細(xì)度，固定氧化鈣用量1 000 g/t(pH=11.5)、MIBC用量25 g/t、丁基黃藥用量100 g/t，進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

由表3可知，隨著磨礦細(xì)度的增大，銅精礦品位和回收率均略有提高，但變化不大。磨礦細(xì)度-0.074 mm含量從28.28%提高到59.63%時(shí)，銅精礦品位由16.11%增加至16.72%、回收率由96.67%增加至97.77%，說明礦石中銅礦物的嵌布粒度較粗，在較粗的磨礦細(xì)度下也能夠獲得較好的分選指標(biāo)。當(dāng)磨礦細(xì)度-0.074 mm占52.33%時(shí)，銅精礦品位和回收率達(dá)到最大值，分別為16.68%、97.76%，因此選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm 52.33%進(jìn)行后續(xù)條件試驗(yàn)。

3.2 捕收劑試驗(yàn)驗(yàn)

3.2.1 捕收劑種類試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm 52.33%、氧化鈣用量1 000 g/t、MIBC用量25 g/t的條件下進(jìn)行捕收劑種類試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 捕收劑種類試驗(yàn)結(jié)果

由表4可知，隨著組合捕收劑中丁基黃藥用量的減少和黑藥用量的增加，銅精礦品位迅速降低，銅回收率有所增加，說明丁基黃藥的選擇性較好、黑藥的捕收能力較強(qiáng)。綜合考慮銅精礦品位和回收率，確定采用單一丁基黃藥作為捕收劑，可獲得銅精礦品位16.68%、回收率97.76%的指標(biāo)，分選效果較好。

3.2.2 丁基黃藥用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm 52.33%、氧化鈣用量1 000 g/t、MIBC用量25 g/t的條件下，考察20～120 g/t用量范圍內(nèi)，進(jìn)行丁基黃藥用量條件試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 丁基黃藥用量試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，隨著丁基黃藥用量的增加，銅精礦品位不斷降低、回收率不斷提高。當(dāng)丁基黃藥用量達(dá)到80 g/t時(shí)，銅回收率97.75%。繼續(xù)增加捕收劑用量，銅精礦回收率提高幅度很小，因此選擇丁基黃藥用量為80 g/t。

3.3 氧化鈣用量試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度-0.074 mm 52.33%、丁基黃藥用量80 g/t、MIBC用量25 g/t的條件下進(jìn)行氧化鈣用量試驗(yàn)，結(jié)果見表6。

表6 氧化鈣用量試驗(yàn)結(jié)果

由表6可知，銅精礦品位隨氧化鈣用量的增加而先降低后升高，銅回收率則一直升高。當(dāng)氧化鈣用量為1 000 g/t(pH=11.5)時(shí)，銅精礦品位16.92%、回收率97.95%。再增加氧化鈣用量，回收率略微升高。綜合考慮，氧化鈣用量選擇1 000 g/t。

3.4 MIBC用量試驗(yàn)

固定磨礦細(xì)度-0.074 mm 52.33%、氧化鈣用量1 000 g/t、丁基黃藥用量80 g/t，在7～28 g/t范圍內(nèi)不同MIBC用量對浮選指標(biāo)的影響見表7。

表7 MIBC用量試驗(yàn)結(jié)果

由表7可知，隨著MIBC用量的增加，銅精礦品位不斷降低，回收率則不斷增大。當(dāng)MIBC用量達(dá)到21 g/t時(shí)，銅精礦產(chǎn)率22.86%、品位17.45%、回收率97.73%，再增大MIBC用量，回收率增加不明顯，因此MIBC用量選擇21 g/t。

3.5 浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行1粗2精1掃閉路浮選試驗(yàn)，數(shù)質(zhì)量流程見圖3。

圖3 閉路浮選試驗(yàn)數(shù)質(zhì)量流程

由圖2可知，原礦經(jīng)1粗2精1掃閉路浮選流程處理后，可獲得產(chǎn)率為18.67%、銅品位20.95%、回收率95.87%的銅精礦，指標(biāo)較好。

4 結(jié) 論

(1)津巴布韋某銅礦石銅品位4.08%，94.86%的銅以硫化銅的形式存在，主要金屬礦物為黃銅礦和黃鐵礦，主要脈石礦物為石英。礦石中礦物的結(jié)晶程度較高，主要呈現(xiàn)粗粒結(jié)晶結(jié)構(gòu)和斑晶狀構(gòu)造，其中黃銅礦嵌布粒度較粗，較易單體解離，礦石可選性較好。

(2)在條件試驗(yàn)確定的磨礦細(xì)度-0.074 mm 52.33%、pH調(diào)整劑氧化鈣用量1 000 g/t (pH=11.50)、捕收劑丁基黃藥用量80 g/t、起泡劑MIBC用量21 g/t的最佳條件下，經(jīng)1粗2精1掃閉路浮選流程選別，可獲得產(chǎn)率18.67%、銅品位20.95%、回收率95.87%的銅精礦，有效回收了銅，對此類進(jìn)口銅礦石及國內(nèi)同類銅礦資源的綜合利用具有一定的指導(dǎo)作用。

[1] 顧曉薇，胥孝川，王 青，等.世界銅資源格局[J].金屬礦山，2015(3)：8-12.

[2] 傅開彬．硫化銅礦微生物浸出規(guī)律及機(jī)理研究[D].北京：北京科技大學(xué)，2011.

[3] 劉小舟．我國重要有色金屬資源——銅礦的現(xiàn)狀及展望[J].西北地質(zhì)，2007，40(1)：83-88．

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[5] 曹惠昌．我國銅礦石選礦技術(shù)研究新進(jìn)展[J].有色礦冶，2011(6)：32-33．

[6] 周 平，唐金榮，施俊法. 銅資源現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢分析[J].巖石礦物學(xué)，2012(5)：750-756.

[7] 張 波.硫化銅礦石浮選技術(shù)發(fā)展概述[J].銅業(yè)工程，2012(2):31-37.

Mineral Processing Technology of a Copper Ore in Zimbabwe

Wang Zhouquan1Wu Peng1Li Fenglei2Zhang Lei3Qiu Jun1Lu Xianjun1Yin Yantian1

(1.College of Chemical and Environmental Engineering，Shandong University of Science and Technology;2.Laiwu Special Equipment Inspection Institute;3 Laiwu Institute of Measurement and Testing)

There is 4.08% Cu in a copper ore in Zimbabcn, main copper mineral is chalcopyrite, whose dissemination is relatively coarse, -0.074 mm accounted for 65%, 94.86% copper in form of sulfide copper. To find the proper beneficiation process, mineral processing technology of flotation was conducted. At pulp concentration of 32%, grinding fineness of -0.074 mm 52.33%, pH regulator CaO dosage of 1 000 g/t(pH=11.5), collector butyl xanthate dosage of 80 g/t, foaming agent MIBC dosage of 21 g/t, via one roughing-two cleaning-one scavenging closed-circuit flotation process, copper concentrate with yield rate 18.67%, grade 20.95%, recovery of 95.87% was obtained, index is good. The results have guiding significance for efficient use of this kind of copper ore.

Chalcopyrite, Grinding, Flotation, Recovery

*高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(編號：20133718110005)；山東科技大學(xué)科研創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)支持計(jì)劃項(xiàng)目(編號：2012KYTD102)。

邱 俊(1968—)男，副教授，博士研究生，266590 山東省青島市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)前灣港路579號。

2016-10-17)

王周全(1990—)，男，碩士研究生，266590 山東省青島市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)前灣港路579號。