氯銅礦為富銅礦物的金銅礦石選礦工藝研究

楊磊 阿斯古麗 韓衛(wèi)江

（新疆有色金屬研究所 烏魯木齊 830000）

1 前言

在選礦工藝研究中，將達(dá)到單獨(dú)回收工業(yè)品位的目的礦物命名，如某銅礦或某金礦。有時(shí)為方便礦石類型的描述，如果其中共生有其它有價(jià)元素也達(dá)到了工業(yè)品位要求，則將其中含量相對(duì)較高而經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的作為主命名，如金銅礦石就是指金為工業(yè)主礦物，銅為副礦物。而銅金礦石是指銅為工業(yè)主礦物，金為副礦物。

這種描述多見(jiàn)于金與銅共生的礦石類型，也說(shuō)明自然界中金與銅的常見(jiàn)緊密共生關(guān)系。金銅和銅金礦石均有硫化礦與氧化礦之分，在我國(guó)研究文獻(xiàn)介紹中，絕大多數(shù)為黃銅礦與自然金共生的銅金礦硫化礦石類型，在浮選黃銅礦時(shí)金隨之進(jìn)入浮選銅精礦中，冶煉廠計(jì)價(jià)后進(jìn)行回收處理。如果礦石中黃鐵礦或毒砂相對(duì)較高，為了達(dá)到銅精礦銷售品質(zhì)，就需要進(jìn)行銅硫分離，如果金與黃鐵礦或毒砂關(guān)系緊密，進(jìn)而使金與硫化物分離則需要采用復(fù)雜的選冶聯(lián)合流程。

當(dāng)金與氧化銅礦物共生時(shí)，由于礦石性質(zhì)相對(duì)復(fù)雜，而氧化銅礦物本身可浮性較低，自然金如果被鐵氧化物包裹，則亦不易常規(guī)浮選。若添加大量硫化鈉去活化氧化銅礦物時(shí)，又會(huì)因硫化鈉使金得到抑制而使自然金的可浮性下降。若采用氰化浸出方式提取金，會(huì)因?yàn)殂~同時(shí)被浸出而消耗大量浸出劑導(dǎo)致成本偏高和賤金屬離子在溶液中累積，造成置換或吸附困難。采用酸法浸出銅的方案勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致添加大量堿性調(diào)整劑來(lái)重新調(diào)整pH值去回收金，工業(yè)操作復(fù)雜且環(huán)境不友好。所以氧化銅與金共生的金銅礦石的選礦工藝方案，要根據(jù)金的粒度大小與載金礦物種類等工藝礦物因素，結(jié)合氧化銅礦物的工藝信息和選別特點(diǎn)，靈活采用重選、浮選、化學(xué)選礦等手段的結(jié)合，做好礦產(chǎn)資源綜合利用的技術(shù)研究。

本文是針對(duì)以氯銅礦為富銅礦物的金銅礦石選礦工藝研究的介紹與分析，氯銅礦見(jiàn)于干旱地區(qū)銅礦床的氧化帶，系含銅硫化物經(jīng)氧化后所產(chǎn)生的硫酸銅溶液與下滲的含鹵族元素的地面水反應(yīng)而成，屬于較為稀有的氧化銅礦物。故在我國(guó)，相關(guān)的選礦工藝研究與文獻(xiàn)極其少見(jiàn)，本次工藝研究的成果可為同類礦產(chǎn)資源做以技術(shù)指引。

2 礦石性質(zhì)簡(jiǎn)述

2.1 礦石的化學(xué)成分

原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

該樣品中主要的有價(jià)金屬是Au、Cu，品位分別達(dá)到了2.04g/t、0.84%，其中Au、Cu都達(dá)到獨(dú)立礦體的邊界和工業(yè)品位，為金銅礦石。該樣品氧化物中主要成分是SiO2，含量達(dá)60.30%；其次為鐵氧化物，達(dá)7.51%。

2.2 Au、Cu元素的化學(xué)物相分析

裸露和半裸露自然金是指以金屬狀態(tài)存在的自然金、或銀金礦，也稱單體金；硫化物、碳酸鹽、鐵氧化物包裹金都是指以膠體顆粒狀態(tài)存在于分散介質(zhì)（硫化物、碳酸鹽、鐵氧化物）中的金；硅酸鹽包裹金是指以膠體顆粒或離子狀態(tài)分散或吸附于硅酸鹽礦物中的金。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果，Wt%

表2 Au元素的化學(xué)物相分析結(jié)果，Wt%

該礦樣單體金有2.544g/t，占了全金的92.54%；硫化相包裹金有0.063g/t，占比2.30%，鐵氧化物包裹金有0.035g/t，占比1.27%，碳酸鹽、石英和硅酸鹽包裹金有0.107%，占比為3.89%。

該礦樣中Au絕大多數(shù)以獨(dú)立的金礦物形式賦存，這對(duì)金的選礦回收是有利的現(xiàn)象。

硫酸銅中的銅主要是指水溶性的，包括膽礬和水膽礬，結(jié)合氧化銅是指無(wú)論是用機(jī)械方法，還是化學(xué)方法都不能使之分離出來(lái)的銅礦物，這兩部分銅都是選礦方法無(wú)法回收的。

表3 Cu元素的化學(xué)物相分析結(jié)果，Wt%

該礦樣氧化相銅有0.828%，占了全銅的92.93%；硫化相銅有0.063%，占了全銅的7.07%。依據(jù)礦石類型劃分標(biāo)準(zhǔn)，屬于氧化型銅礦石。

2.3 礦物組份

通過(guò)能譜分析、X-ray衍射分析、光學(xué)顯微鏡鑒定，查明該礦石由20多種礦物組成。通過(guò)對(duì)綜合樣品的統(tǒng)計(jì)分析，查明樣品中各主要礦物（組）的相對(duì)含量見(jiàn)表4。

該礦石中金屬硫化礦物含量很低，僅約0.1%；金屬氧化物含量較高，約15%，其中氯銅礦約1%，赤（褐）鐵礦約10%，鐵釩約4%；脈石礦物約85%，其中石英、長(zhǎng)石約67%，云母類礦物、綠泥石約7%，石膏約7%，碳酸鹽礦物（方解石、白云石）約3%，高嶺土、磷灰石等約1%。

表4 樣品中各主要礦物的相對(duì)含量，%

2.4 主要礦物的工藝特征

2.4.1 銅及含銅礦物

該礦石中銅多以氧化物的礦物形式賦存，主要為氯銅礦。氯銅礦的化學(xué)式為Cu2（OH）3Cl，為堿式氯化銅，氯銅礦平均含Cu63.99%，夾雜有微量（約0.96%）的Fe元素；性脆，摩氏硬度3～3.5，相對(duì)密度3.76g/cm3。氯銅礦是一種稀有礦物，屬于鹵化物礦物。酸類能溶解之成綠色溶液。

該礦石中的銅礦物具有以下工藝特性：礦石中銅主要以氧化物的形式存在，以氯銅礦為主，少量含銅赤鐵礦，微量黃銅礦、銅藍(lán)、藍(lán)輝銅礦等。氯銅礦多為膠狀集合體，部分粒度粗大，呈條帶狀、脈狀或不規(guī)則集合體分布，部分呈微粒狀不均勻浸染分布，部分呈細(xì)小脈狀充填裂隙分布，后兩種存在形式多與赤鐵礦伴生，少量呈單礦物集合體稀疏分布。

2.4.2 金的賦存狀態(tài)

該礦樣中的金主要以自然金、銀金礦的礦物形式存在。該礦石中可檢測(cè)明金的粒度以中細(xì)粒較多，其中分布在5微米以下的約10%，5微米～20微米的約65%，20微米以上的約25%。從比重看，約56%的金來(lái)自20微米以上的顆粒，約98%的金來(lái)自5微米以上的顆粒。

從金礦物與載體礦物的嵌生關(guān)系看，金礦物在礦石中的分布較分散，沒(méi)有多顆粒聚群分布的現(xiàn)象。金礦物在主要礦石組成礦物中的分布偏重不明顯。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見(jiàn)，該礦樣中的金主要以單體金為主，該礦樣中的金礦物，與石英及鐵釩關(guān)系密切，約占了總體金40%，其次為赤鐵礦，約15%。從比重看，約57.49%的金來(lái)自單體金顆粒，其次20.10%的金包裹于鐵帆，17.24%的金分布于石英孔隙和裂隙中，5.18%的金分布于赤鐵礦裂隙及孔隙中。

3 原則流程的確定

本次工藝研究中目的主礦物是金，副礦物為氧化銅-氯銅礦，從工藝礦物學(xué)研究結(jié)果中可見(jiàn)，該礦石中的Au、Ag多以自然金、銀金礦的礦物形式賦存，且以裂隙金較多，多充填分布于石英、赤鐵礦的裂隙和孔隙中，鐵釩也是金礦物的重要載體礦物，金多包裹于鐵釩集合體中。金礦物粒度大小懸殊，細(xì)小的僅有2微米，個(gè)別大的可達(dá)到40微米以上。

3.1.這種工藝礦物特點(diǎn)說(shuō)明，該礦石中的金被脈石包裹較為嚴(yán)重，不易選別，從選礦工藝由簡(jiǎn)至難的研究角度出發(fā)，首先采用柱浸方式開(kāi)展堆浸的可行性試驗(yàn)探索。堆浸是提取礦石中的金成本最低廉的選礦方式，在原礦品位偏低或選礦工藝過(guò)于復(fù)雜指標(biāo)不佳時(shí)，一些企業(yè)會(huì)經(jīng)常采用堆浸工藝以低廉的投入切入，去獲取一定的經(jīng)濟(jì)利益。試驗(yàn)采用-10mm、10-20mm、+20mm三個(gè)粒級(jí)，試驗(yàn)均使用1.0%的CaO溶液，洗礦3天，調(diào)整pH至11～12，以阿希提金劑為浸出劑，浸出7天，隔日取樣分析。浸出7天后，三個(gè)粒級(jí)的金浸出貴液均小于0.1mg/L，說(shuō)明該礦樣不適合進(jìn)行堆浸。分析其原因，堆浸需要噴淋液的順暢滲透，而該礦樣含有7%的石膏和大量易于泥化的脈石礦物較多有關(guān)，造成浸出環(huán)境惡劣金未被浸出。

3.2.試驗(yàn)繼而采用全泥浸出和酸法攪拌浸出工藝流程來(lái)進(jìn)行回收金、銅的探索試驗(yàn)。試驗(yàn)采用的將礦石磨至-200目占80%的細(xì)度進(jìn)行浸出試驗(yàn)，浸出時(shí)間24小時(shí)，浸出濃度25%。

提金劑浸金工藝流程探索試驗(yàn)：將礦漿pH值調(diào)至10-11，浸出2小時(shí)，再加金蟬提金劑浸出24小時(shí)，簡(jiǎn)稱浸1。

酸浸-提金劑試驗(yàn)：

（1）礦漿用3%的硫酸浸出3小時(shí)后再調(diào)pH值至10-11，加金蟬提金劑浸出24小時(shí)，簡(jiǎn)稱浸2。

（2）礦漿用3%的硫酸浸出3小時(shí)后，將礦漿過(guò)濾洗滌后再調(diào)pH值至10-11，加金蟬提金劑浸出24小時(shí),簡(jiǎn)稱浸3。

（3）礦漿用4%的硫酸浸出3小時(shí)后，將礦漿過(guò)濾洗滌后再調(diào)pH值至10-11，加金蟬提金劑浸出24小時(shí)，簡(jiǎn)稱浸4。

由表5試驗(yàn)結(jié)果可知：

（1）浸1流程探索試驗(yàn)中，金和銅的浸出率很低，金的浸出率低于15%，銅的浸出率低于8%，也就是說(shuō)，該礦樣不適用提金劑浸出金的工藝流程。

（2）浸2流程探索試驗(yàn)中，金和銅的浸出率較低，金的浸出率低于60%，銅的浸出率低于30%，也就是說(shuō)，該礦樣不適用于原礦酸浸浸出銅，不洗滌再加提金劑浸出金的工藝流程。

（3）浸3和浸4流程探索試驗(yàn)中，金的浸出率較低，低于60%，可是銅的浸出率很高，隨著酸度的增加，基本接近90%不變，也就是說(shuō)，該礦樣中的銅可通過(guò)酸浸工藝得到很好的回收，但是金無(wú)法通過(guò)原礦酸浸-洗滌后，再加提金劑浸出金的工藝流程得到很好的回收。

綜上所述，采用酸浸工藝可有效回收銅，但是采用浸出工藝無(wú)法有效回收金。因此，可確認(rèn)采用單一攪拌浸出的工藝流程，無(wú)法有效的同時(shí)回收金和銅。

3.3 浮選工藝流程回收金、銅的探索試驗(yàn)

浮選工藝流程回收金、銅的探索試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知：

（1）探索流程1中，活化劑硫化鈉與銅的高效捕收劑Z-200搭配使用，用于優(yōu)先浮選銅，粗精礦1中銅的品位為6.78%，銅的回收率僅為13.77%。但金的回收率達(dá)到70%左右，而且品位較高，一次粗選即達(dá)到銷售品位。因此，可以通過(guò)浮選工藝盡可能多的回收金，同時(shí)使得更多的銅保留在浮選尾礦中。

圖1 原礦攪拌浸出回收金、銅的探索試驗(yàn)流程圖

表5 原礦攪拌浸出回收金、銅的探索試驗(yàn)結(jié)果

（2）探索流程2和探索流程3中，采用浮選金的高效捕收劑，進(jìn)行快速浮選，粗精礦1中金的品位分別為85.00g/t和49.30g/t，而回收率卻均低于60%。從粗精礦1中金的品位和回收率來(lái)說(shuō)，探索流程2和探索流程3與其他兩個(gè)探索流程相比，沒(méi)有明顯的優(yōu)勢(shì)。

（3）探索流程4中，粗精礦1中金的品位和回收率分別為51.00g/t和68.05%，雖然金的品位略低于探

索流程1的粗精礦1，但是回收率卻高了1.54%，同時(shí)對(duì)比粗精礦1中銅的回收率從13.77%降至3.49%。

表6 浮選原則工藝流程探索試驗(yàn)結(jié)果

圖2 浮選原則工藝流程探索試驗(yàn)流程

3.4 綜合上述原則流程的各類探索試驗(yàn)結(jié)果可以確定，利用自然金與氯銅礦的可浮性差異，采用浮選方式盡可能的首先分離該礦樣中的金和銅，即金盡可能多的回收進(jìn)浮選精礦中，同時(shí)應(yīng)盡可能多的使銅遺留至浮選尾礦中。再利用礦石中氧化銅礦物酸法易浸和硫化可浮的特點(diǎn)進(jìn)行銅的回收，是最適合該礦樣的選礦原則流程。

4 浮選流程推薦與指標(biāo)

浮選閉路試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3、閉路平均指標(biāo)見(jiàn)表7。

表7 浮選閉路試驗(yàn)平均指標(biāo)

圖3 浮選閉路試驗(yàn)流程圖

5 浮選尾礦回收銅的工藝研究簡(jiǎn)述

5.1 浮選尾礦酸浸銅

通過(guò)浮選尾礦酸浸浸出銅的條件試驗(yàn)，確定酸浸礦漿濃度為35%，酸濃度3.50%，酸浸時(shí)間3小時(shí)，可得到最佳指標(biāo)：浮選尾礦中銅的浸出率87.50%，銅貴液品位3.92g/L。相對(duì)原礦銅的回收率79.17%，浸渣銅品位0.13%。

5.2 浮選尾礦硫化浮選銅

當(dāng)浮選尾礦采用多段硫化，捕收劑采用丁黃+Z-200的組合時(shí)，其試驗(yàn)指標(biāo)最佳，可得到銅品位19.98%，回收率59.78%的銅精礦。最終尾礦銅品位0.18%。

5.3 貴液置換浮選試驗(yàn)

采用酸浸尾礦中添加硫化鈉置換酸浸液中的銅，再添加捕收劑進(jìn)行捕收硫化銅的工藝試驗(yàn)，一次粗選可得到銅品位14.03%，回收率69.17%的銅精礦，最終尾礦中銅降至雙零水平。

這三種方式均有其討論的必要性，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到，酸浸指標(biāo)最佳，按照逆流洗滌萃取電積或者鐵粉置換的方式，可以得到金屬產(chǎn)品，收益最大，但投資高且工藝操作最為復(fù)雜。采用多段硫化浮選方式，可以獲得選礦合格銅精礦產(chǎn)品，工藝操作簡(jiǎn)單但指標(biāo)相對(duì)較低。采用貴液置換浮選的工藝，精礦回收率指標(biāo)雖然高于多段硫化浮選，最終尾礦銅品位達(dá)到雙零水平，但需要添加大量硫化鈉藥劑成本過(guò)高。

6 結(jié)束語(yǔ)

（1）以氯銅礦為富銅礦物的含銅金礦石是較為稀有的一種礦石類型，本次研究全面的開(kāi)展了該類型礦石的選礦工藝研究，獲得了合理的技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)成果。

（2）從試驗(yàn)結(jié)果可以看到，氯銅礦屬于酸法易浸且相對(duì)其它氧化銅來(lái)說(shuō)可浮性屬于易于浮選的礦物。只是其較為稀少，未能成為銅冶煉的重要供應(yīng)原料。

（3）該類型礦石的選礦工藝路線在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)建設(shè)可依照當(dāng)?shù)丨h(huán)境要求、投資規(guī)模控制、技術(shù)掌握能力等多方因素衡量考慮，開(kāi)展好資源綜合利用和清潔生產(chǎn)的工作。