某銅冶煉緩冷渣浮選回收銅的試驗研究

劉鳳霞，李國棟

1白銀礦冶職業技術學院 甘肅白銀 730900

2西北礦冶研究院 甘肅白銀 730900

在 火法煉銅的過程中，每生產 1 t 金屬銅會產出2.2 t 的銅冶煉渣[1]，不同的火法冶煉工藝雖有一定的差別，但產出的冶煉渣銅品位都高于現階段國內開采利用的銅礦石品位[2-4]，具有較高的回收價值[5]。冶煉銅渣作為一種典型的二次資源，它的大量堆存不僅占用了大量土地資源，對環境造成嚴重污染，也造成資源浪費[6]。從目前的研究來看，銅冶煉渣中銅的回收主要有火法工藝、濕法工藝和浮選工藝，其中浮選具有操作簡單、成本低的優勢，在銅冶煉渣的回收中應用廣泛[7-10]。因此，筆者以某銅冶煉廠產出的緩冷渣 (以下簡稱銅渣) 為研究對象，應用浮選工藝對渣中銅金屬進行回收試驗研究，以期實現銅冶煉渣的二次資源再利用。

1 銅渣性質

銅渣礦樣取自某銅冶廠渣場，是銅冶煉熔融態渣經過渣包緩冷 48 h 后得到的銅渣。該渣是一種復雜的氧化物和硅酸鹽的共熔體，鐵橄欖石是其主要組分；其次有磁鐵礦、玻璃質、石英、類鐵閃鋅礦、類黃銅礦、鈣鐵輝石、含鐵硅灰石等。其中含銅礦物是多種礦物的混熔體，呈滾圓狀、橢圓狀、星點狀，邊界舒緩，很少見到棱角狀，產出在鐵橄欖石及玻璃質基底中，粒徑不等。銅渣主要礦物的相對含量如表 1 所列，多元素分析結果如表 2 所列，銅物相分析結果如表 3 所列。

表1 銅渣主要礦物的相對含量Tab.1 Relative content of main minerals in slag %

由表 2 可知，銅渣中銅品位為 2.07%，其他有價金屬元素含量較低，且渣中 As、P 等有害元素含量較低。由表 3 可知，銅渣中的銅主要是以原生硫化銅和次生硫化銅的形式賦存，這類銅礦物可選性較好。

表2 銅渣多元素分析結果Tab.2 Multi-element analysis results of copper smelting slag %

表3 銅渣銅物相分析結果Tab.3 Analysis results of copper phase in copper smelting slag %

2 試驗結果與討論

試驗用銅渣是經過渣包冷卻后的產物，應用渣包冷卻能夠有效地降低渣冷卻速度，更有利于銅結晶過程的發育，銅礦物嵌布粒度細度較粗，更有利于降低尾礦中銅的含量[11]。銅渣銅礦物主要是以硫化物的形式賦存，系統的探索試驗結果表明在適宜的磨礦細度條件下，部分銅礦物上浮速度較快且品位較高，因此試驗決定采用快速浮選部分銅精礦—快浮尾礦二次浮選銅精礦的原則工藝流程。

2.1 磨礦細度試驗

磨礦細度的試驗流程如圖 1 所示，試驗結果如表4 所列。

圖1 磨礦細度試驗流程Fig.1 Process flow of test for grinding fineness

表4 磨礦細度試驗結果Tab.4 Results of test for grinding fineness %

由表 4 可知，磨礦細度對銅渣中銅的回收率提高起著關鍵作用。隨著磨礦細度的提高，快浮精礦與銅粗精礦的品位和回收率都呈現出持續升高的趨勢，在磨礦細度達到 -0.045 mm 占 80% 后趨于緩和。綜合考慮，選擇磨礦細度 -0.045 mm 含量 80% 為宜。

2.2 捕收劑種類試驗

從目前的研究結果來看，銅渣中回收銅主要以丁基黃藥、丁銨黑藥、Z-200 等常規捕收劑為主，此次試驗也主要采用以上幾種捕收劑。銅渣浮選的捕收劑種類試驗流程如圖 2 所示，試驗結果如表 5 所列。

圖2 捕收劑種類試驗流程Fig.2 Process flow of test for collector type

表5 捕收劑種類試驗結果Tab.5 Results of test for collector type

由表 5 可知，采用不同種類的捕收劑回收渣中的銅時，快浮銅精礦和銅粗精礦的品位及回收率存在一定的差異。以丁銨黑藥和 Z-200 為捕收劑時，精礦的產率較大，回收率雖然較高，但銅品位較低，尤其是快速浮選精礦銅品位僅有 22.23%；單獨以丁基黃藥為捕收劑時，銅精礦的品位較高可達 29.35%，但綜合回收率較低僅為 66.81%。綜合考慮，該銅渣浮選回收銅時以丁基黃藥和丁銨黑藥的組合藥劑為捕收劑，此時快浮精礦和銅粗精礦的品位和回收率分別為29.27%、14.54% 和 38.75%、41.38%。

2.3 快速浮選捕收劑用量試驗

快速浮選捕收劑用量試驗是在磨礦細度為 -0.045 mm 占 80%，浮選時間為 2 min 的固定條件下進行的，試驗結果如圖 3 所示。

圖3 快速浮選捕收劑用量試驗結果Fig.3 Results of test for collector dosage in rapid flotation

從圖 3 可知，隨著捕收劑用量的增加，快速浮選精礦的回收率呈現升高、而銅品位則呈現持續降低的趨勢，在捕收劑丁基黃藥和丁銨黑藥的用量達到70 g/t 時，品位急劇降低。綜合考慮在快速浮選時，捕收劑丁基黃藥和丁銨黑藥的用量選擇 70 g/t 為宜，在此用量下，快速浮選銅精礦的品位和回收率分別為28.27% 和 43.10%。

2.4 快速浮選時間試驗

在銅渣浮選時，應用快速浮選主要是為了能夠在較短的浮選時間內得到一部分品位較高的不進入精選作業的銅精礦，以減輕銅精選作業的負荷，因此浮選時間是該銅渣浮選作業主要的工藝參數。快速浮選時間試驗流程的固定工藝條件為磨礦細度為 -0.045 mm占 80%，丁基黃藥和丁銨黑藥的藥劑用量為 70 g/t，試驗結果如圖 4 所示。

圖4 快速浮選時間試驗結果Fig.4 Results of test for duration of rapid flotation

由圖 4 可知，隨浮選時間的增加，快浮精礦中銅的回收率呈現持續升高的趨勢，品位則呈現持續降低的趨勢，在浮選時間為 2 min 后品位明顯降低。綜合考慮，浮選時間定為 2 min 為宜。

2.5 銅粗選捕收劑用量試驗

銅粗選捕收劑用量試驗以快速浮選的尾礦為給礦進行研究，試驗結果如圖 5 所示。

圖5 銅粗選捕收劑用量試驗結果Fig.5 Results of test for collector dosage in copper roughing

由圖 5 可知，隨著捕收劑用量的增加，銅粗精礦中銅的回收率呈現持續升高的趨勢，銅品位則先升高后降低，在捕收劑丁基黃藥和丁銨黑藥的用量達到100 g/t 時達到最大值。綜合考慮，在銅粗選時丁基黃藥和丁銨黑藥的用量以 100 g/t 為宜，此時銅粗精礦中銅品位和回收率分別為 15.32% 和 44.17%。

2.6 閉路試驗

在條件試驗的基礎進行銅渣選銅的全流程閉路試驗，試驗流程如圖 6 所示，試驗結果如表 6 所列。

圖6 閉路試驗流程Fig.6 Process flow of closed-circuit test

表6 閉路試驗結果Tab.6 Result of closed-circuit test %

由表 6 可知，銅渣在磨礦細度為 -0.045 mm 占80% 的情況下，采用快速浮選—快浮尾礦再經過一次粗選、兩次精選和一次掃選的工藝流程可獲得銅品位為 28.30%、銅回收率為 43.14% 的快浮精礦以及銅品位為 22.56%、銅回收率為 42.47% 的銅精礦。加權后，銅精礦的品位和回收率分別為 25.13% 和85.21%。

3 結論

(1) 該銅渣為渣包緩冷 48 h 后的緩冷渣，含銅2.07% 且鐵橄欖石是其主要組分，其次有磁鐵礦、玻璃質、石英、類鐵閃鋅礦、類黃銅礦、鈣鐵輝石、含鐵硅灰石等。物相分析結果表明，銅主要是以原生硫化礦物和次生硫化礦物的形式賦存。

(2) 銅渣在磨礦細度為 -0.045 mm 占 80% 的情況下，采用快速浮選—快浮尾礦再經過一次粗選、兩次精選和一次掃選的工藝流程可獲得銅品位為28.30%、銅回收率為 43.14% 的快浮精礦以及銅品位為 22.56%、銅回收率為 42.47% 的銅精礦。加權后，銅精礦的品位和回收率分別為 25.13% 和 85.21%。