董水森，巴紅飛，肖春橋

(浙江華友鈷業(yè)股份有限公司，浙江 桐鄉(xiāng)314500)

剛果(金)KAMA氧化銅鈷礦選礦試驗研究

董水森，巴紅飛，肖春橋

(浙江華友鈷業(yè)股份有限公司，浙江 桐鄉(xiāng)314500)

剛果(金)KAMA氧化銅鈷礦具有氧化率高、泥化嚴(yán)重、云母及滑石含量大等特點(diǎn)，采用單一浮選工藝難以獲得較好的選礦指標(biāo)。依據(jù)原礦性質(zhì)，試驗制定了先浮云母、滑石等可浮性好的脈石礦物，后浮易選氧化礦，最后采用磁選回收難浮的含銅鈷礦物的原則流程，對含銅2.56%，鈷0.31%的原礦，小型選礦試驗獲得品位銅32.20%、鈷1.45%，回收率銅53.98%、鈷20.75%的浮選精礦和品位銅8.89%、鈷1.39%，回收率銅29.44%、鈷38.07%的磁選精礦，銅總回收率83.42%，鈷總回收率58.81%。

氧化銅鈷礦；硫化浮選；磁選；連選試驗；剛果(金)

剛果民主共和國簡稱剛果(金)，位于非洲中部。剛果(金)礦產(chǎn)資源種類繁多，極為豐富，其境內(nèi)的中非銅礦帶內(nèi)加丹加系賦存有全球著名的銅鈷礦床。剛果(金)KAMA氧化銅鈷堆存礦石氧化率高，磨礦過程易泥化，滑石、云母等對浮選影響較大的脈石含量較高，導(dǎo)致浮選成本高、浮選指標(biāo)差，選廠經(jīng)濟(jì)效益不佳，開展對該礦的選礦試驗研究具有重要的意義。目前，處理氧化銅鈷礦的主要方法為浮選法，浮選法包括直接浮選和硫化浮選兩種工藝。直接浮選是在礦物未經(jīng)預(yù)先硫化的情況下，采用脂肪酸類捕收劑直接進(jìn)行回收，該方法適用于含碳酸鹽礦物和鐵氧化物較低的礦石；硫化浮選是用硫化鈉、硫氫化鈉等硫化劑將氧化礦物預(yù)先硫化處理，之后用黃藥類捕收劑進(jìn)行回收，該方法適用于含白云石類礦石[1]。另外，CN105032605A公布了一種通過高梯度強(qiáng)磁選從氧化銅礦中富集銅鈷的工藝方法[2]。

本選礦試驗對礦樣進(jìn)行了礦石性質(zhì)研究，確定了適合于該類型礦石最佳的選礦工藝流程和藥劑制度，取得了良好的分選指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

礦石中金屬礦物主要為孔雀石、褐鐵礦，其次有水鈷礦、輝銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦，少量及微量硅孔雀石、藍(lán)輝銅礦、磁鐵礦、黃鐵礦、氧化錳礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、黃鉀鐵礬等；脈石礦物以石英為主，其次有滑石、綠泥石、方解石、絹云母、黏土礦物、磷灰石、金紅石等。部分銅鈷存在于硅鈷氧化結(jié)合物中，還有少量銅鈷以類質(zhì)同像的形式或呈機(jī)械混入物分布于褐鐵礦等弱性礦物中。

孔雀石是試樣中銅的主要載體礦物，成分中含少量Co、Si、P、Fe等(圖1)；水鈷礦是試樣中鈷的主要載體礦物，經(jīng)顯微鏡觀察鑒定與電子探針定量分析，除部分水鈷礦呈集合體產(chǎn)生外(圖2)，部分與孔雀石緊密共生，兩者界線模糊，還有約1/3的水鈷礦與褐鐵礦緊密共生，其中常夾雜一些石英、方解石等，交替呈層，構(gòu)成韻律狀同心環(huán)狀的膠狀構(gòu)造或混雜在一起(圖3和圖4)，這種混雜物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、無定形，基本無法單體解離。

試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果見表1；銅、鈷物相分析結(jié)果分別見表2和表3；礦物含量計算以顯微鏡下鑒定為基礎(chǔ)，參照多元素及物相分析結(jié)果見表4；主要礦物粒度特征見表5。

圖1 孔雀石中Co面分布圖

圖2 水鈷礦中Co面分布圖

圖3 褐鐵礦與水鈷礦、孔雀石的混雜照片物背散射圖像

圖4 混雜物中Fe面分布圖

表1 試樣主要化學(xué)成分分析結(jié)果

表2 試樣銅物相分析結(jié)果

表3 試樣鈷物相分析結(jié)果

表4 試樣礦物組成及含量

表5 試樣主要礦物粒度統(tǒng)計

從表1可看出，試樣中可回收的主要金屬元素為銅和鈷，含量分別為2.51%、0.30%。由表2～4可以看出，該礦的銅鈷氧化率高，屬氧化銅鈷礦，含鈷礦物的氧化率達(dá)到98.67%，采用浮選工藝時該部分鈷礦物較難回收[3]。由電子探針背散射圖1～4及表5可以看出，孔雀石嵌布特征較簡單，粒度較粗，部分散在脈石微裂隙或與褐鐵礦混雜在一起；水鈷礦除了呈集合體產(chǎn)出外，部分與孔雀石共生，還有約占1/3的水鈷礦與褐鐵礦混雜在一起，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，粒度微細(xì)，極難單體解離。

2 試驗方案

礦石性質(zhì)研究表明，礦石中銅鈷賦存狀態(tài)復(fù)雜，孔雀石、水鈷礦等易浮礦物可采用浮選工藝進(jìn)行富集，部分難以浮選的銅鈷礦(以類質(zhì)同像或細(xì)粒級嵌布于弱磁性礦物中)采用常規(guī)的單一浮選工藝難以實現(xiàn)對目的礦物的有效回收。試驗確定該礦石的原則流程為：預(yù)先脫除滑石，之后硫化浮選銅鈷礦，最后將混合后的滑石與浮選尾礦進(jìn)行磁選的浮磁聯(lián)合工藝。

3 試驗設(shè)備及藥劑

3.1試驗設(shè)備

小試設(shè)備：球磨機(jī)XMQΦ240×90，單槽浮選機(jī)XFD-63 1.5L、1.0L、0.75L、0.5L。

連選試驗設(shè)備：XMQLΦ420×450格子式連續(xù)球磨機(jī)，Φ200×1 000螺旋分級機(jī)，F(xiàn)X-24浮選機(jī)，JD1-X-P-N自動加藥機(jī)，XBSL型(3/4)立式砂泵，Slon-500立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)，DLS-500立環(huán)脈動高梯度磁選機(jī)。

3.2試驗藥劑

脫滑石采用甲基異丁基甲醇(MIBC)；調(diào)整劑包括硫化鈉、硫氫化鈉、硫酸銨；捕收劑包括戊基黃藥、乙硫氨酯(Z-200)。

4 小型試驗研究

4.1磨礦細(xì)度試驗

采用MIBC脫除滑石，硫氫化鈉為硫化劑，硫酸銨為調(diào)整劑，Z-200+戊基黃藥為混合捕收劑，兩次浮選脫除滑石，四次選別產(chǎn)出銅鈷粗精礦。磨礦細(xì)度試驗流程見圖5，試驗結(jié)果見圖6。

圖5 磨礦細(xì)度試驗流程

從圖6可以看出，磨礦細(xì)度對粗精礦品位和回收率均有影響，-0.074 mm含量在73%～78%之間時為宜，作為回收對象的鈷與銅具有相似之處。綜合考慮粗精礦品位和回收率確定-0.074 mm占73%為最佳磨礦細(xì)度。

4.2硫化劑種類條件試驗

剛果(金)加丹加省的氧化銅鈷礦的浮選工藝主要采用硫化浮選，常用的硫化劑為硫氫化鈉、硫化鈉以及兩者之間的組合等，為選擇適宜于該礦石的硫化劑，進(jìn)行硫化劑種類條件試驗。氧化銅鈷礦粗選固定條件為硫化劑用量(1 500+600+300+200)g/t，硫酸銨用量(400+200+0+0)g/t，Z-200用量(40+20+10+10)g/t，戊黃藥用量(300+200+100+50)g/t，試驗流程見圖5，試驗結(jié)果見表6。

圖6 磨礦細(xì)度對品位及回收率的影響

表6 硫化劑選擇條件試驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，硫氫化鈉與硫化鈉作為氧化銅礦的硫化劑時硫化效果相近，而利用硫氫化鈉鈷的回收率高出硫化鈉5.44個百分點(diǎn)，明顯有利于鈷礦的活化回收，因此采用硫氫化鈉作為該礦的硫化劑。

4.3硫氫化鈉用量試驗

固定MIBC、硫酸銨、Z-200、戊黃藥的量，改變硫氫化鈉的用量，考察硫氫化鈉用量變化對氧化銅鈷礦的硫化效果，試驗流程見圖5，試驗結(jié)果見圖7。結(jié)果表明，硫氫化鈉用量在2 500 g/t為宜。

圖7 硫氫化鈉用量條件試驗結(jié)果

4.4開路試驗

在確定了磨礦細(xì)度、硫化劑種類及用量、捕收劑種類及用量的基礎(chǔ)上，根據(jù)原則流程進(jìn)行開路試驗。試驗流程見圖8，試驗結(jié)果見表7。

采用五次選別后，銅回收率為62.87%，鈷回收率為53.46%，浮選指標(biāo)較差，這是由于部分銅鈷分散在脈石間隙或與褐鐵礦混雜在一起，粒度微細(xì)，極難單體解離，難以硫化。高梯度磁選可有效地實現(xiàn)對這部分難浮銅鈷礦的回收及富集。浮選尾礦經(jīng)過磁選回收，銅回收率增加了25個百分點(diǎn)，鈷回收率增加了20個百分點(diǎn)，銅鈷回收率大幅度地提高。

圖8 開路試驗流程

表7 開路試驗結(jié)果

4.5閉路試驗

根據(jù)開路試驗結(jié)果，結(jié)合剛果(金)工業(yè)現(xiàn)狀及冶煉對浮選精礦的要求，進(jìn)行了兩種不同工藝的浮磁聯(lián)合閉路試驗。

閉路試驗流程一：預(yù)先浮選易浮脈石后，進(jìn)行三次粗選、兩次掃選、兩次精選的閉路浮選流程，最后將浮選尾礦與易浮脈石合并后給入磁選流程。

閉路試驗流程二：預(yù)先浮選易浮脈石后，進(jìn)行兩次粗選、兩次精選的閉路浮選流程，最后將浮選尾礦與易浮脈石合并后給入磁選流程。

閉路試驗一、二流程分別見圖9和圖10，試驗結(jié)果見表8。

從試驗結(jié)果來看，閉路試驗一、閉路試驗二的綜合指標(biāo)相近，閉路試驗一浮選作業(yè)多、浮選時間長，試驗發(fā)現(xiàn)中礦累計量比較大，中礦越多對返回點(diǎn)影響越大。中礦單獨(dú)分析發(fā)現(xiàn)中礦-0.074 mm占98.00%，粒級細(xì)、泥量大，這一中礦返回前一作業(yè)，惡化了前一作業(yè)的浮選環(huán)境，從而導(dǎo)致綜合指標(biāo)不理想，試驗一的精礦品位不高充分說明這一點(diǎn)。試驗二在試驗一的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，縮短浮選流程，去除掃選作業(yè)，減少了中礦量的返回，加強(qiáng)磁選作業(yè)，確保整體回收率。

4.6閉路試驗結(jié)果討論

1)閉路試驗一采用三次粗選、兩次掃選、兩次精選，滑石與浮選尾礦合并后再磁選的浮磁聯(lián)合流程，可獲得含銅17.15%、鈷1.42%的浮選精礦和含銅9.22%、鈷0.85%的磁選精礦，銅總回收率為82.91%，鈷總回收率58.40%。

表8 閉路試驗試驗結(jié)果

圖9 閉路試驗一流程

2)閉路試驗二采用兩次粗選、兩次精選，滑石與浮選尾礦合并后再磁選的浮磁聯(lián)合流程，可獲得含銅31.20%的浮選精礦、鈷1.45%和含銅8.89%、鈷1.39%的磁選精礦，銅總回收率為83.42%，鈷總回收率58.82%。

3)閉路試驗一與試驗二銅鈷總指標(biāo)相近，但連選試驗二浮選流程短、藥劑成本低，同時浮選精礦與磁選精礦品位也較高。因此推薦閉路試驗二流程為最佳工藝流程。

5 擴(kuò)大連選試驗結(jié)果與討論

在小型試驗的基礎(chǔ)上，開展處理量2 t/d的擴(kuò)大連選試驗，該礦的連選試驗礦樣與小試礦樣在銅含量上略有差別，鈷含量基本不變，連選試驗礦樣含銅1.98%，含鈷0.30%。

根據(jù)閉路試驗的兩種浮選流程，按照日處理2t計算各浮選作業(yè)的浮選機(jī)數(shù)量并做流程適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)行擴(kuò)大連選試驗。浮選藥劑采用多點(diǎn)式加藥方式，有利于綜合指標(biāo)的提升和降低藥劑用量。

5.1連選試驗

連選試驗一流程為預(yù)先脫滑石、兩次粗選一次掃選兩次精選浮磁聯(lián)合流程。

連選試驗二流程為預(yù)先脫滑石、兩次粗選兩次精選浮磁聯(lián)合流程。

連選試驗一流程、二流程見圖11(流程二無掃選作業(yè))，連選試驗結(jié)果見表9。

表9 連選試驗結(jié)果

圖11 連選試驗一流程

5.2連選試驗結(jié)果討論

1)連選試驗一采用兩次粗選、一次掃選、兩次精選，滑石與浮選尾礦合并后再磁選的浮磁聯(lián)合流程，可獲得含銅13.50%、鈷1.00%的浮選精礦和含銅4.85%、鈷0.75%的磁選精礦，銅總回收率為80.59%，鈷總回收率54.83%。

2)選試驗二采用兩次粗選、兩次精選，滑石與浮選尾礦合并后再磁選的浮磁聯(lián)合流程，可獲得含銅22.00%、鈷1.21%的浮選精礦和含銅8.00%、鈷1.33%的磁選精礦，銅總回收率為80.89%，鈷總回收率55.29%。

3)連選試驗一與連選試驗二銅鈷總回收率相近，但連選試驗二浮選流程短、藥劑成本低，同時浮選精礦與磁選精礦品位也較高。連選試驗結(jié)果與小型試驗閉路試驗結(jié)果一致，驗證了小型試驗數(shù)據(jù)的可靠性。

6 結(jié) 論

1)該氧化銅鈷礦氧化率高(銅氧化率97.22%，鈷氧化率98.67%)、云母及滑石等磨礦易泥化成分含量高，且不利于有用礦物浮選，屬難選氧化礦。

2)采用浮磁聯(lián)合流程，小型選礦試驗獲得品位銅31.20%、鈷1.45%，回收率銅53.98%、鈷20.75%的浮選精礦和品位銅8.89%、鈷1.39%，回收率銅29.44%、鈷38.07%的磁選精礦，銅總回收率83.42%，鈷總回收率58.82%；對含銅1.98%，鈷0.30%的原礦，連選試驗可獲得品位銅22.00%、鈷1.21%，回收率銅45.71%、鈷16.61%的浮選精礦和品位銅8.00%、鈷1.33%，回收率銅35.18%、鈷38.68%的磁選精礦，銅回收率為80.89%、鈷回收率為55.29%。

3)連選試驗驗證了小型試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，經(jīng)過連選試驗結(jié)果的驗證分析，確定預(yù)先脫滑石、兩次粗選兩次精選、滑石與浮選尾礦合并后磁選的浮磁聯(lián)合流程為最佳工藝流程。

[1] Srdjan M B.Handbook of Flotation Reagents：Chemistry，Theory and Practice：Volume 2：Flotation of Gold，PGM and Oxide Minerals[M].Amsterdam science，2010.

[2] 曾方明，周少川，等.從氧化銅鈷礦中富集銅鈷的磁選方法：中國，105032605A[P].2015-11-11.

[3] 王立剛，張慧，葉岳華.剛果(金)某難選氧化銅鈷礦選礦工藝技術(shù)研究[J].有色金屬，2012(3)：10-14.

SeparationtestresearchonKAMAoxidecopper-cobaltoreinDemocraticRepublicoftheCongo

DONG Shuisen，BA Hongfei，XIAO Chunqiao

(Huayou Cobalt Co.，Ltd.，Tongxiang314500，China)

The Congo(Kinshasa) KAMA refractory copper-cobalt oxide ore is characterized by high oxidation rate，grave sliming and large content of mica and talc，which means it will be difficult to obtain a good processing index by single flotation process.According to properties of the raw ore，the test is designed by a principle flow in which gangue with good floatability such as mica and talc will be floated first，then the oxidized ore follows and the copper and cobalt manganese ore which is hard to float will be lastly handled by magnetic separation.By dealing with raw ore of2.56% Cu and0.31% Co，the small beneficiation test obtains a magnetic concentrator with a grade of32.20% Cu and1.45% Co，and a recovery rate of53.98% Cu and20.75% Co，along with a magnetic concentrator with a grade of8.89% Cu and1.39% Co，and a recovery rate of29.44% Cu and38.07% Co.And the total recovery rate of Cu is83.42%，the Co being58.81%.

copper-cobalt oxide ore；sulfidizing flotation；magnetic separation；continuous separation；Democratic Republic of the Congo

2017-01-04責(zé)任編輯：趙奎濤

董水森(1964-)，男，高級工程師，從事選礦工藝研究和技術(shù)管理工作。

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：1004-4051(2017)09-0134-08