銅礦選礦技術與設備工藝流程

黃志友

（北方銅業股份有限公司銅礦峪礦，山西垣曲 043700）

0 引言

銅的硫化物或氧化物與其他礦物集合而形成銅礦，最常見的有斑巖銅礦、矽卡巖銅礦、變質巖層狀銅礦和砂巖銅礦等。目前為止，已經發現的含銅礦物大約有280 多種。世界銅資源主要集中在智利、美國、秘魯、澳大利亞、贊比亞、非洲剛果和俄羅斯等國家[1]。從礦床規模、銅金屬品位、礦床物質組成和開采條件等因素來看，中國銅礦資源在數量和品質方面均比較差，國際競爭力低，特別是富銅資源不足，已是公認的事實[2]。因此，提升選礦設備性能、優化選礦工藝流程、改進選礦技術、提高銅礦的選別利用率等相關研究顯得非常必要。

1 銅礦選礦技術

一般來說，銅礦選礦技術可以從物理、化學、生物三個方面得以區分，物理選礦技術包括篩分、重選、磁選等，化學選礦技術包括浮選、浸出等，生物選礦技術包括細菌氧化等[3]。

1.1 重選法

重選法顧名思義是根據礦物的相對密度即比重的差異來分選礦物。由于密度不同，礦物粒子在水、重液等運動介質中會受到流體動力的作用，以及其他各種選礦設備的機械力作用，形成松散的分層和分離，從而達到使不同密度的礦粒分離的目的。

一般來說重選法適用于粗粒嵌布的硫化銅礦石的預選提純，然后再進行浮選選礦，這樣可以降低浮選的成本。重選法并不能直接得到最終的精礦，但重選法可以降低浮選設備的投資，同時可以減少浮選藥劑對環境造成的污染。對于低品位銅礦石來說，先進行重選法選礦能夠使得經濟效益實現最大化。

1.2 磁選法

磁選法是利用不同的礦物在磁選機的磁場中受到不同的作用力而產生不同表現的特點，從而實現分選的目的。具體來說，當磁滾筒轉動后，原銅礦會均勻地經電磁振動給料機給到磁場區。隨著磁滾筒轉動，磁性物質吸附到滾筒表面并隨著磁滾筒被帶到非磁區，最后被卸下。非磁性和弱磁性的顆粒因其所受磁力并不相同，所以拋離軌跡也不同，從而實現區分。通過這種流程，雜質得以去除，銅礦得以選出。容易理解，磁選次數越多，銅礦粒度就會越細，去除雜質效果也就越好。

1.3 浮選法

由于我國銅礦資源多以泥化和氧化較嚴重的銅礦為主，質量較低，相對難選。就目前而言，我國銅礦選礦技術上主要以浮選法為主。浮選法是根據銅礦礦物表面物理化學性質的差別，經過浮選藥劑的處理，使礦物選擇性地附著在氣泡上，達到分選目的。

浮選法是我國銅礦選礦工藝方法中應用最為普遍，但銅礦石有各自差異。因此，在銅礦浮選方面又分為4 種不同的工藝方法，分別是銅礦優先浮選法、銅礦混合浮選法、銅礦正浮選和反浮選法。4 種方法各有優勢，需根據不同礦石的不同特點來選擇。根據浮選技術方案的不同，浮選法又可分為硫化浮選法、脂肪酸浮選法、胺類浮選法、螯合劑—中性油浮選法和乳濁液浮選法。浮選法作為化學選礦法，可以處理物理選礦法無法處理的中間產品、尾礦、粗精礦，并能從“三廢”中回收有用組分，很有發展前途。

1.4 浸出法

在銅礦選礦的實際操作過程中，存在普通浮選技術難以達到預期目標的情況。在這種情況下，對部分難選礦石進行處理時，浸出法就成為一項較好選擇。在浸出法的具體應用中又可分為堆浸法、池浸法、地浸法和攪拌浸出法等。隨著易選礦石減少，采用化學浸出或者浮選—化學浸出聯合法已成為銅礦選礦技術的一個方向，浸出法技術操作便捷，對環境污染較小，因此也廣泛應用。

2 銅礦選礦設備

銅礦選礦設備按照選礦流程來分主要有破碎機、振動篩、球磨機、分級機、浮選機、濃縮機和過濾機等。同時還需要配合給礦機、皮帶運輸機、攪拌槽以及各種渣漿泵，以完成完整的碎礦、磨浮、脫水等選礦工藝流程。整個選礦設備體系形成一條高效、低能、處理量高、經濟合理的生產線。各種選礦設備在整個選礦流程中的應用見圖1。

圖1 銅礦選礦設備

3 銅礦選礦工藝流程

一般來說，銅礦選礦的工藝流程如圖2 所示。但是，在實際操作過程中，由于銅礦礦石的物質組份和結構構造各不相同，所以通常需要先對銅礦進行礦物分析化驗，再進行小型選礦試驗。最后通過選礦指標確定最終的設備、技術、工藝和流程方案，使選礦過程實現成本與效益的雙贏。針對不同的銅礦礦石類型需要采用不同的選礦流程。

圖2 銅礦選礦工藝流程

3.1 染狀銅礦石

染狀銅礦石的工藝流程比較簡單，經過1 段磨礦，1 次粗選，2～3 次精選，1～2 次掃選即可。處理斑銅礦，則需要采用粗精礦再磨—精選的階段磨選流程，其實屬于混合—優先浮選流程，先經一段粗磨、粗選、掃選，再將粗精礦再磨再精選，從而得到高品位銅精礦和硫精礦。

3.2 致密銅礦石

致密銅礦石是由黃銅礦和黃鐵礦致密而產生的，黃鐵礦往往被次生銅礦物活化，導致黃鐵礦含量較高，難于抑制，分選困難。處理這類致密銅礦石，就需要采用兩段磨礦或階段磨礦，磨礦細度要求較高，藥劑用量也較大。

具體操作時先由破碎機進行初步破碎，再經由給礦皮帶運輸機均勻送入球磨機，由球磨機對礦石進行粉碎、研磨。再借助固體顆粒比重的不同而在液體中沉淀速度不同的原理，對礦石混合物進行洗凈、分級。若銅礦中含有可觀的鐵礦，則需要再將經過洗凈和分級的礦物混合料送入磁選機進行分選，經過磁選機初步分離后的礦物顆粒再次送入浮選機浮選，或在尾礦溜槽中采用磁選機進行回收。

3.3 硫化銅礦石

硫化銅礦石相對來說比較復雜，因此在處理過程中，硫與銅的分離極為重要。面對成分較為復雜的硫化銅礦石時，需要適當延長磨礦時間，使礦石本身得到有效單體解離，但又要注意避免發生過粉碎現象。具體工藝流程如下。

（1）通過破碎機破碎，因可能進行多段破碎，還需配合篩分設備。

（2）將破碎合格的物料經由皮帶輸送機送入球磨機，通過水和鋼球之間的相互磨剝、撞擊，使礦石顆粒進一步減小。

（3）將球磨機內排出的礦漿輸送到攪拌槽，在攪拌槽內添加浮選藥劑，經過攪拌槽的充分攪拌活化后，送入浮選機進行浮選作業。

（4）在浮選過程中加入捕收劑、調整劑和起泡劑，將有用礦物富集在泡沫中，由浮選機刮板刮出，最終送至脫水車間進行脫水。

（5）對浮選車間獲得的富集礦物的礦漿進行濃縮脫水，然后再進入冶煉工藝。

不同銅礦采用的選礦技術和工藝流程對比見表1。

表1 不同銅礦石選用工藝流程對比

4 銅礦選礦的發展對策

4.1 碎礦、磨礦設備

設備大型化、智能化是整個行業的發展趨勢，新材料、新技術、新加工工藝和信息技術的發展與應用，加快了設備大型化、智能化的步驟。同時應進一步加強碎礦、磨礦設備的高效化和綠色節能化研究工作。

4.2 化學藥劑

藥劑行業應著重于研制對各種銅礦礦石適應性更強、更高效、無毒的藥劑，新型高效組合捕收劑和起泡劑研制是今后研究的重點。捕收劑正向提高捕收能力和提高選擇性兩方面發展。起泡劑向以石油化工產品或副產品為原料，合成的新起泡劑方向發展。

4.3 選礦工藝

制定選礦工藝流程方面應進一步加強對選礦工藝的研究，重視和發揮好小型選礦試驗室的作用，實現以最優的工藝流程取得最佳的選礦效果的目標。

5 結語

隨著經濟的不斷發展，銅金屬的需求也在日益增長。從有限的銅礦資源中獲得更大的銅產量、提高銅礦選礦的指標成為行業關注的焦點。相關專家應在提升選礦設備性能、優化選礦工藝流程、提高銅礦選礦技術等方面繼續做出努力。發揮設備大型化、智能化和高效化優勢，攻克難以用浮選法處理的嵌布粒度細、低品位、含泥量大、高結合率和高氧化率的難選銅礦等難題，提高礦產資源綜合利用水平。