羊拉銅礦選礦技術難題及進展

郭志強++劉丹++夏杰++李金林

摘要： 本文以羊拉銅礦作為研究對象，通過對其工藝礦物學研究發現，羊拉銅礦由于經過多次中、低溫熱液疊加成礦作用，礦物成份較為復雜，銅礦物的嵌布粒度不均勻，并且氧化率高，導致選別難度極大。綜合相關文獻，從浮選工藝流程、浮選藥劑、浮選設備、酸浸、微生物浸出等方面對羊拉難選銅礦石進行了綜述。

Abstract： This paper took the Yangla Copper Deposit as the research object， and through the research on the process mineralogy， found that due to the mineralization of many times of superposition of mid-low temperature hydrothermal solution， mineral composition was complex， copper mineral particle size distribution was not uniform， and the oxidation rate was high， resulting in separation difficult. According to related literature， from flotation process， flotation reagent， flotation equipment， acid leaching， microbial leaching and other aspects， the Yangla refractory copper ores are reviewed.

關鍵詞： 羊拉銅礦；浮選；浮選柱；酸浸；微生物浸出

Key words： Yangla copper deposit；flotation；flotation column；acid leaching；microbiological leaching

中圖分類號：TD952 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）07-0100-03

1 銅礦物資源現狀

金屬銅是古代人類最早開發和利用的金屬之一，現如今銅金屬由于自身的導電、耐磨、導熱、機械性能好等優點，被廣泛應用于電氣工業、軍事、能源、航空等各領域[1]。全球銅資源形勢主要呈現如下幾個重要的特點和未來的發展趨勢：①雖然銅礦分布廣泛，但是儲量高度集中。②雖然在采選的技術上有極大的進步，但是銅礦的原礦品位卻有顯著的下降。③銅礦的開發顯著增長，然而對產能的利用率卻一直在下滑，過低的金屬利用率將使銅資源造成極大的浪費。④銅金屬的價格處于不穩定狀態。[2-5]

近年來，隨著我國選礦工程技術人員的擴大，選礦工藝的不斷改進和完善，擴建了一大批大型銅選礦廠，我國銅礦物的選礦工藝和選礦設備性能得到了極大地提高，打開了我國銅選礦技術的新局面。我國銅礦的資源特點主要包括以下幾點：①小型和中型礦床占大部分，大型的礦床很少。②貧礦較多，富礦較少，工藝流程較為復雜。③單一的銅礦物較少，伴生的銅礦物較多。④我國的銅礦物資源中，主要以矽卡巖為主，斑巖型礦物較少，導致礦物開采成本增加[6]。由此看來，我國銅金屬資源形勢并不樂觀，因此羊拉銅礦的發現和開采，可以在一定程度上緩解我國銅資源形式，并且持續改進及提高羊拉銅礦選礦技術指標，對銅金銀浮選技術進行研究也是一項重要的課題。

2 羊拉銅礦簡介

羊拉銅礦位于云南省迪慶州德欽縣羊拉鄉，處于滇、川、藏三省交界，經濟較為落后。1966年四川地質局發現羊拉銅礦；1978年以來，云南省地質礦產局先后與四川省地質局進行地質勘探工作，初步探明遠景儲量80萬噸銅（銅品位1.00%），伴生16噸金（金品位0.20g/t），500噸銀（銀品位7.00g/t）；2004年成立迪慶礦業公司；2005年選廠正式開工建設；2007年開始試運營；2009年基礎工業設施基本建成；2011年達到年產萬噸銅金屬的規模[7]。

3 羊拉銅礦礦石性質及難選原因

羊拉銅礦是一個巖漿期后成熱液礦床，經過多次的中、低溫熱液疊加成礦作用，因而礦物組成成分較為復雜。礦石中非銅硫化物含量較多，含有大量的黃鐵礦和磁黃鐵礦，約占礦石總量22%，黃銅礦的嵌布粒度不均勻并且特別細，大約有60%的黃銅礦粒度小于40微米，25%的黃銅礦小于10微米，而且細顆粒的礦物常常被脈石礦物包裹，在磨礦時僅有60%左右的入選物料可以實現單體解離，礦物的磨礦解離特性差，導致有用礦物和脈石礦物在選礦時難以分離[8]。

通過對羊拉銅礦工藝礦物學研究發現，該礦石中的其它硫化物含量較多，黃鐵礦和黃磁鐵礦含量超過20%，并且黃鐵礦和黃磁鐵礦與黃銅礦緊密結合，以氧硫混合礦的形式存在[20]。羊拉銅礦氧化率高、共生關系復雜，銅品位低，導致選別難度大。除此之外，該礦石中含粉礦多，含泥量大，滲透性差。在該礦石銅的含量中，自然銅和以黃銅礦形式存在的銅含量不足原礦總銅含量的4%，該礦物中銅含量主要是以孔雀石形式存在原礦中，約占60%。除此之外，在磁鐵礦、褐鐵礦和脈石礦物中含銅較高，約占30%，而在脈石礦物和鐵礦物中的銅將無法回收，導致該礦物的回收率將處于一個較低水平[9]。

4 羊拉銅礦研究進展

羊拉銅礦一選廠于2007年11月試生產，日處理量為3000噸。楊玉珠等人[10]對羊拉銅礦進行研究，通過多種方案對比后確定使用兩段閉路球磨，粗精礦再磨（球磨），即“粗磨-選擇性浮選-中礦再磨”這一工藝流程。然而通過該流程試驗結果發現銅礦回收率較低，分析其原因，筆者認為主要是由于礦石的氧化率過高，銅礦物的嵌布粒度特別細，可能磨礦細度不足，無法使大部分礦物達到單體解離，難以實現有用礦物與脈石礦物分離。2008年經過一年多的工業化試生產，銅選礦回收率為54.87%，金銀選礦回收率分別為20.10%、26.65%，銅精礦品位13.89%，浮選技術經濟指標較差[11]。

4.1 浮選方法在羊拉銅礦中的應用

根據羊拉銅礦的原礦性質，張儀[12]對該礦進行研究發現，用200g/t Na2CO3代替工業生產時用的石灰，可以有效緩沖礦漿pH值，并減少氫氧化物膠體覆蓋細粒級礦物；用DF-341（6g/t）作為粗選捕收劑可以提高銅金銀回收率；丁銨黑藥（20g/t）、DF-341（6g/t）取代黃藥和YL-1用于精選掃選流程可以提高銅硫分離效果。通過一系列的試驗研究最終得出試驗結果，銅金銀選礦回收率分別為：82.19%、47.91%、58.24%；精礦含銅金銀品位分別為：15.81%、3.14g/t、147.63g/t。除此之外，他還研究開發并采用了“等可浮粗選-粗精礦立式螺旋攪拌磨機細磨-浮選柱銅硫分離”新技術，精選尾礦兩次獨立掃選的工藝流程，采用50g/t活性炭對精選尾礦進行脫藥，丁銨黑藥（6g/t）、DF-341（6g/t）作捕收劑，提高銅金銀礦物的選擇性，提高回收率指標，且該技術的銅硫分離效果較好，最后得出實驗結果，硫精礦含銅品位0.33%，含硫品位25.74%，硫精礦中平均含銅下降0.62%，使得銅礦回收率提高6.68%[13-14]。由于原礦的有用礦物嵌布粒度極細，黃鐵礦的數量大于黃銅礦，而黃鐵礦的可浮性與黃銅礦可浮性相差不大，因此采用常規的黃藥和松醇油難以使其分離。

楊玉珠、張杰等人[15]研究并配制了選擇性與捕收性能較好的混合型捕收劑對羊拉銅礦進行試驗，得出試驗結果發現使用YG-6作為捕收劑得到銅精礦品位為10.51%，回收率為75.91%，該藥劑可以獲得較高的精礦回收率和較低的尾礦品位；使用YG-7作為捕收劑得到銅精礦品位為16.76%，回收率69.40%，這一藥劑可以得到較高的精礦品位，同時也能保證回收率不至于過低。筆者認為在實際生產中，若采用YG-6與YG-7兩種混合藥劑作為捕收劑，利用藥劑的協同效應，并且通過試驗得到這兩種藥劑的最佳混合比例，可以得到更好的選礦效果。

選礦藥劑和選礦工藝流程上的改變，可以改善羊拉銅礦的選礦經濟技術指標，與此同時，引進先進的高性能自動化選礦設備同樣也可以在不同程度上提高選礦經濟技術指標。2010年羊拉銅礦一選廠建立了兩臺CPT浮選柱，取代原來生產線上的七臺KYF/XCF系列浮選機，由開始的三段精選作業流程轉變為浮選柱二段精選作業流程，相比于傳統浮選機，CPT浮選柱具有自動化程度高，分選效率高等一系列優點。羊拉銅礦經過這一改進，銅精礦品位和有價金屬回收率都得到了提高，并且在一定程度上降低了選礦成本，顯著改善了選礦經濟技術指標[16-17]。

4.2 酸浸與微生物浸出提銅方法在羊拉銅礦中的應用

由于羊拉銅礦原礦性質較為復雜，使用傳統的浮選選礦方法對這一礦石進行試驗，并不一定能得到理想的試驗結果，因此研究者針對該礦石性質，把研究重點從銅礦物的浮選研究，轉變為銅礦物的浸出研究，對該礦石進行酸浸和微生物浸出試驗研究，得出較為理想的試驗結果。

羊拉銅礦礦石粒度較細，如果不經過處理直接進行堆浸試驗的話，在試驗中溶液的滲透性很差，在堆浸試驗時容易板結，并且該礦石中鈣、鎂、鋁等的氧化物和其他耗酸礦物很多，導致在堆浸試驗過程中絕大部分的硫酸都消耗在這些無價值的礦物中[18]。嚴佳龍[19]等人經研究指出，羊拉銅礦礦石性質復雜，采用酸浸法酸耗量大，每噸金屬銅的平均酸耗約17噸；粒度較細的礦石雖然浸出周期短，但在浸出試驗過程中會增加鐵離子的浸出，影響精礦品位，并且易板結，導致堵塞，在實際生產中應該降低細粒級物料的含量。針對酸耗過大這一問題，有些研究者確定“洗礦分級-堆浸-攪浸”工藝方案：原礦通過一段粗碎和二段細碎后進行洗礦作業，之后經過洗滌分級后反砂直接入堆，粒度大概在[+5mm，-20mm]，然后用螺旋分級機分級，反砂分區入堆，粒度大概在[+1mm，-5mm]，-1mm的原礦經螺旋分級機溢流進入砂漿池，再進行攪拌浸出，先粒度分級后再進行堆浸試驗這一工藝流程在一定程度上解決了堆浸試驗中板結和耗酸過多問題[20]。筆者認為羊拉銅礦實際浸出率并不是很好，因此經過浸出作業后的礦石仍還有可以利用的價值，不能作為尾礦排放到尾礦庫，應該進行更深入的研究，應提高銅的回收率，減少資源浪費。

用酸浸法處理羊拉氧化銅礦時，由于原礦中耗酸物質較多導致硫酸的消耗量大，經濟成本高，而微生物浸出技術具有成本低、污染少、流程短等優點，因此微生物浸出提銅方法具有很好的利用價值和發展前景。金正聰[21]提到，一種高溫高效微生物浸出提銅工藝已在云南省某些銅濕法冶金廠的工業化試驗中取得了實質性的突破進展，這一工藝利用細菌群體組合發揮作用，對含硫氧化礦及其混合礦物具有良好的浸出效果。并且該菌種在浸出礦物石會釋放大量的熱能和硫酸，在一定程度上降低了選廠的能耗和酸耗，減少了選礦成本[22]。然而微生物浸出技術主要缺點就是浸出周期長、浸出速率慢，浸出一段時間后浸出速率明顯下降，并且菌種的培養、再生和繁殖受很多條件的制約。

由于羊拉銅礦礦石性質復雜，在脈石礦物和鐵礦物中的銅無法通過浮選方法回收，導致該選廠銅金屬回收率較低；而酸浸法提銅耗酸量過高，導致選礦成本增加。筆者認為，根據該銅礦的礦石性質，可以先使用上述提到的浮選藥劑和浮選流程對該礦物進行浮選試驗，得到一部分銅精礦和相應的尾礦；浮選尾礦使用“洗礦分級-堆浸-攪浸”工藝方案處理這部分浮選尾礦，得到另一部分銅精礦和最終的尾礦。這一方法既可以解決浮選方法中銅回收率較低的問題，也可以解決酸浸中酸耗過量的問題，因此可以對羊拉銅礦實際礦石進行合理的試驗，通過具體試驗結果分析這一方法的可行性。

5 結論

①羊拉銅礦由于經過多次的中、低溫熱液疊加成礦作用，因而礦物組成成分較為復雜，礦物中黃銅礦的嵌布粒度不均勻并且特別細時常被脈石礦物包裹，而且該礦物礦石性質多變氧化率和含泥量較高，導致該礦物中脈石礦物與有用礦物難以分離，選別難度較大。

②針對該礦石性質，采用“等可浮粗選-粗精礦立式螺旋攪拌磨機細磨-浮選柱銅硫分離”新技術，以Na2CO3作為調整劑，DF-341、丁銨黑藥、YL-1或YG-6和YG-7協同作為捕收劑，能有效提高有價金屬回收率及精礦品位，使用CPT浮選柱可以使銅精礦品位和回收率得到進一步提高。

③該銅礦礦石性質的復雜，酸浸消耗的酸量過大，經濟成本過高，而微生物浸出速率慢，浸出周期長且該技術剛剛處于起步階段，因此在發展浸出這一技術的同時，應該根據原礦性質思考、分析并提出新的選礦方法來解決這一選礦技術難題。

參考文獻：

[1]羅曉玲.國內外銅礦資源分析[J].世界有色金屬，2000（1）.

[2]建成.高銅價下的消費替代[J].中國金屬通報，2011（45）：16-17.

[3]U.S. Geological Survey.2001.Mineral commodity summaries 2001[R].Published by U.S. Geological Survey：195p.

[4]周平，唐金榮，施俊法，楊宗喜，等.銅資源現狀與發展態勢分析[J].巖石礦物學雜志，2012，31（5）：751-752.

[5]鄒建成.高銅價下的消費替代[J].中國金屬通報，2011（45）：16-17.

[6]路愛莉，孫志偉，張華.我國銅資源可供性分析[J].資源與產業，2010，12（1）：12-17.

[7]孫彩霞.礦山企業文化建設研究[J].社會主義論壇，2013（7）：25.

[8]余海軍，李文昌，曾普勝，等.德欽羊拉銅礦數字礦床的實現及地質意義[J].礦床地質，2010，29：1143.

[9]陳開旭，魏君奇，等.滇西德欽羊拉地區斑巖及其成礦作用初步研究[J].華南地質與礦產，1999，2：1.

[10]楊玉珠，張杰，郭宇.捕收劑復配效應解決羊拉硫化銅礦石選擇性浮選的研究[J].有色金屬，2010（1）：42.

[11]楊玉珠，張杰，郭宇.德欽羊拉硫化銅礦石選礦工藝流程研究[J].有色金屬：選礦部分，2006（2）：1-4.

[12]張儀.羊拉難處理銅礦新技術開發及應用的研究[D].昆明：昆明理工大學，2014：18-86.

[13]Deng，J.，et al.Efficient utilization of copper sulfide ore in Chile by flotation. In 1st International Conference on Energy and Environmental Protection ICEEP 2012，June23-June34，2012.Hohhot，China：Trans Tech Publications，2012.

[14]Chen，J，et al.，Effect of mineral processing wastewater on flotation of sulfide minerals.Transactions of Nonferrous Metals society of China，2009.19（2）：454-457.

[15]楊玉珠，張杰，郭宇.捕收劑復配效應解決羊拉硫化銅礦石選擇性浮選的研究[J].有色金屬：選礦部分，2010（1）：42-44.

[16]王沖.CPT浮選柱在銅選廠的應用實踐[J].云南冶金，2014，43（1）：25-31.

[17]呂晉芳，童雄.浮選柱在國內金屬礦選礦中的研究及應用[J].礦產綜合利用，2012（1）：3-5.

[18]Sheikhzadeh G A，Mehrabian A，Mansoufi S H，et a1.Computafional modeling of unsaturated flow of liquid in heap leaching-using the results of column tests to calibrate the model[J].Heat and Mass Transfer，2005，48（6）：279-292.

[19]嚴佳龍，王洪江，吳愛祥，等.羊拉銅礦氧化銅礦柱浸擴大試驗研究[J].礦冶工程，2011，31（2）：80-82.

[20]李啊林，黃松濤.黃銅礦細菌浸出機理及鈍化原因研究進展[J].金屬礦山，2011，46（05）：75-79.

[21]金正聰.高溫細菌浸銅技術在羊拉銅礦的應用前景展望[C].長沙：中西部有色金屬工業發展論壇，2012：346-350.

[22]張德誠.硫化礦細菌中低溫浸出基礎研究[D].綿陽：西南科技大學，2008：3-10.