河南某冶煉銅渣浮選回收銅的實驗研究

任朋，田應忠，郭鑫

(中鋁鄭州有色金屬研究院有限公司，河南 鄭州 450041)

我國銅礦資源豐富，且具有共伴生礦多、品位低的特點。隨著銅礦資源的開采利用，其開采品位已低至0.2%～0.3%[1-2]。2019年我國精煉銅978.4萬t，研究表明生產1t銅約產生2～3 t的銅渣，我國每年銅渣產量在2000萬t以上[3]。銅渣中殘余銅含量在大多在0.5%，因此，對銅渣的分選利用具有很高的經濟利用價值。

目前對銅渣的處理火法貧化、濕法提取以及浮選法等[4]。火法貧化是采用貧化爐使渣中銅轉入銅锍中，從而降低渣的銅品位而達到回收銅的目的。濕法浸出可以綜合回收渣中的銅、鈷、鎳等有價金屬元素，但浸出藥劑對設備腐蝕嚴重，過程中會產生大量廢水需處理[5]，因此浮選法還是目前較為理想的回收銅渣中有價金屬的方法。本文針對河南某冶煉廠銅渣進行磨礦和浮選實驗，提出適合的藥劑制度和工藝流程，實現銅渣中銅資源的有效回收。

1 銅渣性質分析

對銅渣試樣進行了化學多元素分析和物相分析，其化驗結果見表1、2。

表1 銅渣化學多元素分析/%Table 1 Chemical multi-element analysis of copper slag

由表1可知，銅渣試樣中銅含量為4.78%，鐵含量為37.58%，鋅含量為1.97%，有價金屬含量較高。

由表2可知，銅渣中銅主要以硫化銅形式存在，占有率為71.76%，其次為金屬銅，占有率為23.01%，這兩部分銅占總銅的94.77%。

表2 銅物相分析Table 2 Phase analysis of copper

2 實驗設備及藥劑

本研究所用實驗設備及藥劑見表3。

表3 設備及藥劑Table 3 Equipment and agents

3 實驗結果與討論

3.1 磨礦細度實驗

實驗選擇丁基黃藥為捕收劑，用量為60 g/t；松醇油為起泡劑，粗選用量為30 g/t，掃選用量為15 g/t；礦漿濃度為40%，粗選pH值為7，采用一粗一掃的工藝流程進行磨礦細度實驗，實驗結果見圖1。

圖1 磨礦細度對浮選指標的影響Fig.1 Effect of grinding fineness on the separation of flotation

由圖1可以看出，隨著磨礦細度的增加，銅精礦的品位和回收率隨之增加；當磨礦細度達到-43 μm 80%時，精礦銅品位為21.89%，回收率達到84.62%。隨著磨礦細度繼續增加，銅精礦品位略有降低，銅回收率保持不變。這是由于磨礦過細造成礦石泥化，降低了捕收劑的選擇性捕獲能力，使得銅精礦品位降低。因此，選擇磨礦細度為-43 μm 80%。

3.2 礦漿pH值實驗

實驗確定丁基黃藥為捕收劑，用量為60 g/t；松醇油為起泡劑，粗選用量為30 g/t，掃選用量為15 g/t；礦漿濃度為40%，磨礦細度-43 μm 80%，采用一粗一掃的工藝流程進行礦漿pH實驗，實驗結果見圖2。

圖2 pH值對浮選指標的影響Fig.2 Effect of pulp pH value on the separation of flotation

由圖2可以看出，礦漿pH值對銅渣浮選指標并無太大影響。因此，浮選實驗可在自然pH值（pH≈7）下進行，無需添加pH值調整劑。

3.3 捕收劑用量實驗

實驗確定磨礦細度-43 μm 80%；松醇油為起泡劑，粗選用量為30 g/t，掃選用量為15 g/t；礦漿濃度為40%；采用一粗一掃的工藝流程進行捕收劑用量實驗，結果見圖3。

圖3 捕收劑用量對浮選指標的影響Fig .3 Effect of collector dosage on the separation of flotation

由圖3可以看出，當捕收劑用量由20 g/t增加至60 g/t時，精礦銅品位基本不變，回收率明顯提高。當捕收劑用量由60 g/t繼續增加至100 g/t時，精礦銅品位開始降低，回收率無明顯增加。綜合考慮到精礦銅的品位和回收率，捕收劑使用量為60 g/t，此時精礦銅品位為21.48%，回收率為83.47%。

3.4 掃選實驗

為考查掃選次數對浮選指標的影響，分別進行一粗一掃、一粗兩掃、一粗三掃實驗。實驗結果見表4。

表4 掃選次數對浮選指標的影響Table 4 Effect of sweep times on flotation index

由表4結果可知，一次掃選條件下，銅損失率為16.53%，損失率較高；經過二次掃選，銅損失率降低到5.73%，有效降低了銅損失率；經過三次掃選，尾礦銅品位及損失率基本不變，因此采用一粗兩掃的浮選工藝。

3.5 閉路實驗

對該銅渣進行閉路實驗以考察中礦返回對浮選指標的影響。具體實驗流程及藥劑制度見圖4，實驗結果見表5。

圖4 銅渣浮選閉路實驗流程Fig .4 Closed-circuit test procedure of copper slag flotation

由表5可以看出，銅渣經閉路浮選實驗后，最終獲得精礦銅品位為24.94%，回收率為95.52%，尾礦中銅品位為0.23%，銅損失率為4.48%。

4 結論

(1)該銅渣中銅含量為4.78%，是主要的有價回收元素。銅主要以硫化銅形式存在，占有率為71.76%；金屬銅占有率為23.01%

(2)通過磨礦細度、礦漿pH值、捕收劑用量等條件實驗，確定了磨礦條件和藥劑制度，進行了“一粗兩精兩掃”的閉路實驗，獲得精礦銅品位為24.94%，回收率為95.52%的浮選指標，實現了銅渣中銅資源的有效回收。