張漢彪， 薛 偉

(1.江西有色地質(zhì)礦產(chǎn)勘察開發(fā)院，江西 南昌 330001； 2.湖南有色金屬研究院，湖南 長沙 410100)

我國是一個(gè)鈷資源相對(duì)缺乏的國家，近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是鋰電池行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)鈷的需求量越來越大。鈷絕大多數(shù)情況下都與其他元素共伴生，銅鈷礦是鈷的主要來源，在我國云南、四川、青海等地都有銅鈷礦產(chǎn)出。從世界范圍來看，非洲尤其以剛果(金)、贊比亞的銅鈷資源最為豐富，其鈷儲(chǔ)量約占世界鈷資源量的一半。

隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，大批中資企業(yè)赴剛果(金)、贊比亞進(jìn)行銅鈷礦的開發(fā)與加工。本次試驗(yàn)的銅鈷礦來自剛果(金)SICOMINES礦區(qū)，其礦石屬于以氧化礦為主的氧硫混合型礦，鈷含量為0.15%左右。本研究主要針對(duì)該礦中的銅進(jìn)行選礦試驗(yàn)研究，鈷富集在銅精礦中一并產(chǎn)出。

1 礦石性質(zhì)

剛果(金)SICOMINES銅鈷礦的化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，礦石中鈷的化學(xué)物相分析見表2，礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果見表3。

表1 SICOMINES銅鈷礦的化學(xué)多元素分析結(jié)果/%

表2 SICOMINES銅鈷礦鈷的化學(xué)物相分析結(jié)果/%

礦樣中鈷礦物主要為硫銅鈷礦和水鈷礦，其次為水鈷銅礦、鈷白云石和錳銅鈷水合氧化物等。

表3 SICOMINES銅鈷礦的銅化學(xué)物相分析結(jié)果

礦樣中銅的氧化礦物主要為孔雀石，其次為硅孔雀石、黑銅礦、赤銅礦以及磷銅礦；硫化礦物主要為輝銅礦，其次為藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦、黃銅礦；還有少量自然銅。

工藝礦物學(xué)研究表明，該礦銅、鈷氧化率高，銅高達(dá)77%，鈷高達(dá)85%；含泥量大，且礦泥中銅、鈷含量高，導(dǎo)致浮選過程大量消耗藥劑，嚴(yán)重惡化浮選體系，降低銅鈷礦物回收率。

2 原則工藝流程

鑒于原礦性質(zhì)，試驗(yàn)的原則工藝是“先硫后氧”工藝，氧化礦采用異步浮選工藝，先浮選可浮選性好的氧化銅鈷礦，難浮選的氧化銅鈷采用新型捕收劑HCC強(qiáng)化浮選，最大限度地提高銅、鈷的回收率。

3 試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)的磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)，在適宜的磨礦細(xì)度基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了氧化礦浮選硫化劑、捕收劑種類等條件試驗(yàn)；在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了開、閉路試驗(yàn)研究。

3.1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)及結(jié)果

礦石中硫化礦的嵌布粒度較氧化礦更細(xì)小，因此通過硫化礦浮選指標(biāo)來確定該礦適宜的磨礦細(xì)度。磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖1 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)工藝流程

圖2 磨礦細(xì)度條件試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度的增加，硫化銅精礦的回收率呈升高趨勢(shì)，當(dāng)磨礦細(xì)度-74 μm大于71.5%后，精礦中銅的回收率增幅較小。暫定磨礦細(xì)度為-74 μm 71.5%。

3.2 捕收劑種類篩選試驗(yàn)

在原礦磨礦細(xì)度-74 μm占71.5%條件下進(jìn)行了難選氧化銅、鈷礦的捕收劑種類篩選試驗(yàn)，其工藝流程見圖3，結(jié)果見圖4。其中HCC是一種高效氧化銅礦捕收劑，分子結(jié)構(gòu)中的—CONH—極性官能團(tuán)能與假孔雀石、藍(lán)磷銅礦等難浮銅礦物中的銅原子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，大大提高了氧化銅礦物的疏水性，從而強(qiáng)化了難浮氧化銅礦物的浮選。

圖3 捕收劑種類條件試驗(yàn)流程

圖4 捕收劑種類條件試驗(yàn)結(jié)果

圖4結(jié)果表明，采用HCC作為捕收劑時(shí)，銅掃選精礦中銅、鈷的作業(yè)回收率均較高，因此基于成本和選礦指標(biāo)，氧化銅掃選采用HCC作為難選銅鈷的捕收劑。

3.3 浮閉路試驗(yàn)

在磨礦細(xì)度、捕收劑種類等必要條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了傳統(tǒng)工藝與新工藝的閉路試驗(yàn)對(duì)比，其工藝流程分別見圖5、圖6，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

圖5 傳統(tǒng)硫化黃藥法工藝

圖6 新工藝流程

表4 閉路試驗(yàn)結(jié)果

表4閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的硫化黃藥法相比，HCC可以大幅提高難選氧化銅、鈷礦物的回收率，同時(shí)也提高了銅精礦中的鈷品位。

4 結(jié)論

(1)針對(duì)剛果(金)SICOMINES銅鈷礦具有高氧化率、高鈣鎂、易浮脈石礦物含量高等特點(diǎn)，試驗(yàn)進(jìn)行了傳統(tǒng)的硫化黃藥法和高效捕收劑HCC新工藝的對(duì)比。結(jié)果表明，HCC可以提高銅、鈷礦物的上浮速度，精選過程中目的礦物不易掉槽，縮短掃選作業(yè)流程，從而大幅提高了銅、鈷礦物回收率。

(2)HCC氧化銅高效捕收劑對(duì)高氧化、高鈣鎂型且易浮脈石含量高型的氧化銅鈷礦適用性強(qiáng)，在剛果(金)地區(qū)具有很強(qiáng)的示范和推廣價(jià)值，將為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。