呂良,程宏偉,岳鐵兵,王威,郭珍旭

1.中國地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所， 河南 鄭州 450006;2.自然資源部多金屬礦綜合利用評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 河南 鄭州 450006;3.東北大學(xué) 資源與土木工程學(xué)院， 遼寧 沈陽 110819

前言

2019 年全球銅礦基礎(chǔ)資源儲(chǔ)量接近8.7 億t，其中智利是全球銅資源最豐富的國家，約占全球的23%，澳大利亞和秘魯位分列第2和第3位，分別占10%，我國銅資源較為短缺，僅占全球的3%，但我國銅精礦年產(chǎn)量占全球8.2%，排名第三，銅礦靜態(tài)儲(chǔ)采比僅為15.4年[1]。隨著我國資源短缺和保障程度下降的趨勢(shì)日益明顯，對(duì)國外礦產(chǎn)資源的依賴日趨嚴(yán)重，礦業(yè)“走出去”成為必然。近年來，特別是在“一帶一路”倡議的推動(dòng)下，我國企業(yè)“走出去”參與境外礦業(yè)投資不斷增加。因此針對(duì)澳大利亞低品位資源開展選冶技術(shù)研究，降低中資企業(yè)境外投資風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提高資源的開發(fā)利用程度，對(duì)推動(dòng)中資企業(yè)境外礦業(yè)開發(fā)和提高我國戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源保障具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)樣品取自澳大利亞銅山銅礦，原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表 1。礦石中主要礦物成分見表2。

表1 原礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果 /%

表2 礦石中主要礦物組成 /%

表1結(jié)果表明，原礦中銅、金和硫?yàn)橹饕袃r(jià)元素，其他元素綜合利用價(jià)值較低。

礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦和黃銅礦，主要的脈石礦物為石英、長(zhǎng)石、云母和方解石等。

原礦中銅主要為原生銅，其次為次生銅，氧化銅含量較低，原礦銅物相分析結(jié)果見表3。

表3 原礦銅物相分析結(jié)果 /%

礦石中銅主要以黃銅礦形式存在，其粒度較細(xì)，主要分布在0.07 mm粒級(jí)以下，平均粒度0.027 mm。黃銅礦主要呈他形粒狀或不規(guī)則狀與脈石礦物共生，兩者接觸面較平直，有利于黃銅礦單體解離。金大部分以單體自然金形式存在，賦存于硫化物及脈石粒間，粒度中細(xì)(0.02～0.08 mm)，26.25%的金以不可見金的形式被黃鐵礦包裹。黃鐵礦粒度為0.002～0.259 mm，平均粒度0.032 mm，主要呈半自形粒狀，與其他礦物接觸面較平直，有利于黃鐵礦與其他礦物單體解離[2-3]。礦石中黃銅礦、自然金和黃鐵礦的嵌布關(guān)系如圖1所示。

圖1 礦石中黃銅礦、自然金和黃鐵礦的嵌布關(guān)系

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 原則工藝流程選擇

為初步探明原礦中銅和金的可選性，在工藝礦物學(xué)研究基礎(chǔ)上，采用混合浮選、優(yōu)先浮選和原礦浸出金探索試驗(yàn)[4]，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 原礦可選性探索試驗(yàn)結(jié)果

從表4中可以看出，采用混合浮選工藝銅和金鐵回收率較高；采用優(yōu)先浮選工藝銅的回收率略低，并且部分金進(jìn)入硫精礦中，由于原礦中銅和金品位均較低，采用優(yōu)先浮選工藝流程長(zhǎng)、成本高；采用原礦直接浸出工藝金的浸出率不高，這與原礦中部分不可見金被黃鐵礦包裹有關(guān)，可考慮含金精礦細(xì)磨浸出工藝，避免原礦直接細(xì)磨浸出引起的成本升高問題。綜合考慮，擬采用混合浮選—銅硫分離—硫精礦浸金的原則工藝流程。

*混合浮選：1次粗選2次精選2次掃選；磨礦細(xì)度為-0.074 mm 65%；丁基黃藥+丁基銨黑藥80+20 g/t。優(yōu)先浮選：銅浮選和硫浮選均為1次粗選2次精選2次掃選；磨礦細(xì)度為-0.074 mm 65%；浮選銅采用乙基黃藥+丁基銨黑藥30+15 g/t；浮選硫采用硫酸200 g/t，丁基黃藥50 g/t。原礦直接浸出：浸金劑為2 000 g/t。

2.2 銅硫混合浮選條件試驗(yàn)

對(duì)影響選別指標(biāo)的主要因素磨礦細(xì)度、礦漿pH值、分散劑用量和捕收劑種類及用量等進(jìn)行了條件試驗(yàn)，原則工藝見圖2。

圖2 混合浮選粗選條件試驗(yàn)原則工藝流程

2.2.1 捕收劑種類的影響

在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量占65%、碳酸鈉1 000 g/t，水玻璃500 g/t的條件下，進(jìn)行捕收劑種類試驗(yàn)[5]，其結(jié)果見圖2。

圖2 捕收劑種類對(duì)粗選指標(biāo)的影響(TB 40 g/t；異丁基黃藥+2號(hào)油 40+20 g/t；異丁基黃藥+丁銨黑藥 40+20 g/t；異戊基黃藥+丁銨黑藥 40+20 g/t；異丁基黃藥+丁銨黑藥+TB 40+20+10 g/t；Au品位為g/t)

圖2結(jié)果表明，采用單一捕收劑TB和丁基黃藥時(shí)，粗精礦金和銅品位高，但回收率低；采用組合捕收劑黃藥+黑藥時(shí)，粗精礦金和銅品位略低，但回收率高，其中輔助TB1021(硫氨酯類)對(duì)提高銅回收率有所幫助。從粗選盡量提高有價(jià)元素回收率角度考慮，選擇丁基黃藥+丁基銨黑藥+TB組合。

2.2.2 粗選磨礦細(xì)度的影響

固定碳酸鈉1 000 g/t，水玻璃500 g/t，異丁基黃藥+丁基銨黑藥+TB (40+20+10)g/t，進(jìn)行粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)，其結(jié)果見圖3。

圖3 磨礦細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響(Au品位為g/t)

試驗(yàn)結(jié)果表明，較粗磨礦細(xì)度時(shí)，銅和金回收率較低，隨著磨礦細(xì)度增加，粗精礦銅和金品位及回收率呈現(xiàn)先增加后小幅降低的趨勢(shì)，當(dāng)達(dá)到-0.074 mm占65%時(shí)，回收率達(dá)到較大值。進(jìn)一步增加細(xì)度產(chǎn)生泥化，影響浮選分選效率，使得回收率有所降低。故選擇磨礦細(xì)度-0.074 mm 含量占65%。

2.2.3 礦漿pH值的影響

在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量65%時(shí)，水玻璃500 g/t，異丁基黃藥+丁基銨黑藥+TB用量40+20+10 g/t，分別采用硫酸和碳酸鈉調(diào)節(jié)礦漿pH值，試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

圖4 pH對(duì)精礦指標(biāo)的影響(Au品位為g/t)

圖4結(jié)果表明，pH值較低時(shí)，粗精礦中金和銅回收率較低，品位較高，隨著pH值增加，粗精礦銅金回收率逐漸增加，當(dāng)達(dá)到pH值為9時(shí)，回收率達(dá)到較大值，其后趨于平緩，選擇碳酸鈉用量2 000 g/t較為適宜。

2.2.4 水玻璃用量的影響

在磨礦細(xì)度-0.074 mm 含量65%、碳酸鈉2 000 g/t、異丁基黃藥+丁銨黑藥+TB(40+20+10) g/t的條件下，開展水玻璃用量試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 水玻璃用量對(duì)粗選指標(biāo)的影響(Au品位為g/t)

圖5結(jié)果表明，隨著水玻璃用量增加，粗精礦銅和金回收率逐漸降低，而品位逐漸升高，選取1 000 g/t較為適宜。

2.2.5 捕收劑用量的影響

在磨礦細(xì)度-0.074 mm含量 65%、碳酸鈉2 000 g/t、水玻璃1 000 g/t條件下，開展捕收劑用量試驗(yàn)，其中m(異丁基黃藥)m(丁銨黑藥)m(TB)為421，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖6結(jié)果表明，隨著捕收劑用量增加，粗精礦銅和金回收率逐漸升高，品位逐漸降低，達(dá)到70 g/t后回收率趨于平緩，品位較高，故捕收劑定為70 g/t。

圖6 捕收劑用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響(Au品位為g/t)

2.3 混合浮選閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，開展不同中間產(chǎn)品再磨、精掃選段數(shù)等流程結(jié)構(gòu)試驗(yàn)，最終確定圖7所示流程進(jìn)行混合浮選段閉路試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

圖7 混合浮選閉路試驗(yàn)工藝流程

表5 混合浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果

2.4 銅硫分離條件影響

為獲得合格品級(jí)的銅精礦，開展再磨細(xì)度及脫藥劑用量條件試驗(yàn)，采用氧化鈣作為黃鐵礦抑制劑，添加少量TB作為銅捕收劑[6-7]，原則工藝流程見圖8。

圖8 混合精礦銅硫分離條件試驗(yàn)原則工藝流程

2.4.1 再磨細(xì)度影響

在硫化鈉用量2 000 g/t條件下，進(jìn)行混合精礦再磨細(xì)度條件試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖9。

圖9 再磨細(xì)度對(duì)浮選指標(biāo)的影響(Au品位為g/t)

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著再磨細(xì)度增加，銅硫礦物解離度增加，分離粗精礦銅和金品位逐漸升高，當(dāng)細(xì)度達(dá)到-0.43 mm含量90%，分離粗精礦銅金品位較高，此時(shí)回收率也保持在較高水平，進(jìn)一步增加銅金指標(biāo)趨緩。

2.4.2 硫化鈉用量影響

再磨細(xì)度-0.043 mm含量90%條件下，進(jìn)行抑制劑硫化鈉用量條件試驗(yàn)，銅精礦指標(biāo)見圖10。

圖10 硫化鈉用量對(duì)浮選指標(biāo)的影響(Au品位為g/t)

試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著硫化鈉用量增加，銅精礦銅品位和回收率呈上升趨勢(shì)，當(dāng)用量達(dá)到2 000 g/t，此時(shí)銅和金品位及回收率均較大，進(jìn)一步增加用量，銅有所抑制，因此硫化鈉用量2 000 g/t較為適宜。

2.5 銅硫分離閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行了銅硫分離閉路試驗(yàn)。全流程試驗(yàn)，如圖10所示，其結(jié)果見表6。

圖10 全流程閉路試驗(yàn)工藝流程

表6 全流程浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果

2.6 硫精礦浸金影響

銅硫分離硫精礦金品位為1.24 g/t，金相對(duì)原礦損失率20.78%。巖礦鑒定表明，硫精礦中的主要礦物為黃鐵礦，金被黃鐵礦緊密包裹[3]。本研究采用新型環(huán)保浸出劑—綠金浸出劑進(jìn)行浸金[8-9]，由條件試驗(yàn)確定了再磨細(xì)度、浸出劑用量、堿用量、浸出時(shí)間和礦漿濃度等工藝條件，圖11所示為最佳工藝條件下的浸出試驗(yàn)流程。

圖11 硫精礦浸金工藝流程

經(jīng)化學(xué)分析浸渣化驗(yàn)金品位0.35 g/t，作業(yè)浸出率71.77%，對(duì)原礦金浸出率14.92%，金總收率64.21%。浸渣硫品位30.23%，達(dá)到硫精礦銷售品級(jí)。

3 結(jié)論

(1)澳大利亞某低品位銅金礦，銅和金品位分別為0.28%和0.30 g/t，其中銅主要以黃銅礦形式存在，嵌布粒度較細(xì)；金主要以自然金形式存在于硫化物及脈石中，部分以微細(xì)粒形式包裹于黃鐵礦中。

(2)根據(jù)礦石特性，采用混合浮選—銅硫分離工藝，綜合回收了礦石中有價(jià)礦物：獲得銅和金品位分別為19.02%和13.99 g/t，銅和金回收率分別為73.00%和49.29%的銅精礦；硫精礦通過再磨氧化浸金工藝，金浸出率14.92%，金總收率64.21%，浸渣硫品位30.23%，可作為硫精礦銷售。該工藝具有成本低和藥劑制度簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。