采用CCF浮選柱回收某尾礦中銅的實驗研究

李紀 ，黃迎春 ，馬國印 ，黃浩

（1.中際山河科技有限公司，湖南 長沙 430100；2.湖南有色環保研究院有限責任公司，湖南 長沙 410100）

隨著國家對資源環境保護的重視，礦山資源的綜合高效利用已經成為行業發展的必然途徑。新型節能高效選礦設備的研發應用是我國礦山資源現代化生產利用技術設備支撐的關鍵[1-3]。CCF型浮選柱為選礦日益面臨的“貧、細、雜”礦石選礦難題的解決提供了可能，它具有操作簡單、選礦效率高、節能運行成本低、自動化程度高、占地面積和基建投資少等優點[4-6]。

湖北某磁選尾礦，堆存體量大，經取樣分析尾礦中含銅量為0.38%，再進一步工藝礦物學研究表明，尾礦中有用礦物銅的嵌布粒度較細，主要為硫化銅礦物，銅礦物主要是黃銅礦，少量銅藍、輝銅礦等。

1 尾礦性質

1.1 尾礦化學分析

尾礦化學多元素化學分析、銅的化學物相分析結果見表1、2。

表1 尾礦多元素分析結果/%Table 1 Multi-elementary analysis results of tailings

由表1中結果可知，尾礦樣中主要的有用組分是Cu，含量為0.38%，有害組分As的含量較低；礦石中含量最高的組分主要是SiO2，其次是CaO。

由表2可知，尾礦中銅的總含量0.382%，主要賦存于原生硫化銅中，分布率為74.08%，其他以次生硫化銅和氧化銅的形式存在，分布率為15.45%、10.47%。

表2 尾礦中銅的化學物相分析Table 2 Chemical phase analysis of copper in tailings

1.2 尾礦的礦物組成及相對含量

根據偏光顯微鏡和掃描電鏡下的觀測結果，并參考尾礦的多元素化學分析結果、銅的化學物相分析結果，得出礦樣中主要的礦物組成及其相對含量，結果見表3。

表3 礦石中主要礦物的相對含量Table 3 Relative content of the main minerals in the ore

由表3中結果可知，尾礦樣中的銅礦物主要是黃銅礦，少量銅藍、輝銅礦等，偶見孔雀石；金屬礦物主要是黃鐵礦，少量赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等。脈石礦物主要是石英，其次為方解石、白云石、絹云母，少量長石、高嶺石等。

2 選礦實驗

2.1 浮選柱半工業實驗工藝流程

現場采用三臺小型浮選柱進行半工業選礦實驗，工藝流程見圖1。

圖1 半工業實驗工藝流程Fig.1 Process flow chart of semi-industrial test

2.2 浮選柱半工業條件實驗

2.2.1 粗選給礦量實驗

根據浮選柱選型計算結果，本次浮選柱半工業實驗粗選給礦量在（0.6～1.2）t/h范圍內，考查給礦量對選礦指標的影響，確定較佳給礦量，實驗結果見圖2。

圖2 給礦量實驗結果Fig.2 Results of throughput test

由圖2可知，在給礦量（0.6～0.8） t/h范圍內，隨著給礦量增大，精礦品位、回收率都呈上升趨勢，粗選給礦量為0.8 t/h時，粗選浮選柱選銅實驗指標達到較優值；當給礦量超過0.8 t/h時，選礦指標呈下降趨勢，浮選柱分選效果變差。

2.2.2 粗選給礦濃度實驗

給礦濃度是影響選礦指標的重要因素之一。本次實驗粗選給礦濃度在20%～40%范圍內進行調試，實驗結果見圖3。

圖3 給礦濃度實驗結果Fig.3 Results of feeding concentration test

由圖3可知，在給礦濃度20%～30%范圍內，隨著給礦濃度變大，銅精礦品位和回收率均呈現上升趨勢；給礦濃度大于30%時，銅精礦富集不佳，回收率也呈下降趨勢，最終確定浮選濃度為30%。

2.2.3 泡沫層厚度實驗

浮選柱泡沫層高度相較浮選機厚很多，這是浮選柱精礦富集比優于浮選機的重要原因之一。有用礦物顆粒粘附在微氣泡上浮至礦漿液面，在此上浮過程中，微氣泡經過多次破裂和兼并，泡沫間夾帶的脈石雜質脫落，有用礦物得到進一步富集。本文實驗粗選、精選泡沫層厚度分別在300～500 mm、550～950 mm范圍內進行調試，結果見圖4、5。

圖4 粗選泡沫層厚度實驗結果Fig.4 Results of rough separation froth depth test

圖5 精選泡沫層厚度實驗結果Fig.5 Results of concentration froth depth test

由圖4、5可知，隨著泡沫層厚度增大，精礦品位呈上升趨勢，精礦回收率則呈下降趨勢。綜合精礦品位和回收率，粗選浮選柱泡沫層厚度為400 mm，精選浮選柱泡沫層厚度為750 mm，選礦指標較優。

2.2.4 充氣量實驗

浮選柱充氣量大小對浮選柱浮選礦作業的穩定和選礦指標有很大影響，充氣量太小，微泡數量不夠，減少與目的礦物碰撞粘附的機會，充氣量太大，礦漿翻花，浮選泡沫層不穩，同樣影響選礦指標。結合以往經驗，本次實驗以粗選氣壓0.45 MPa、精選氣壓0.3 MPa為固定條件，粗選充氣量在（30～60）m3/h的范圍、精選充氣量在（5～20）m3/h范圍做條件實驗。實驗結果見圖6、7。

圖6 粗選充氣量實驗結果Fig.6 Results of rough separation gas filling volume test

圖7 精選充氣量實驗結果Fig.7 Results of concentration gas filling volume test

由圖6、7可知，粗選浮選柱充氣量在（30～50）m3/h的范圍內時，選礦指標隨充氣量變大呈上升趨勢，當粗選浮選柱充氣量為50 m3/h時，粗選浮選柱選礦指標達到較佳值，超過50 m3/h時，選別指標變壞；精選浮選柱充氣量（5～10）m3/h的范圍內時，選礦指標隨著充氣量呈上升趨勢，在10 m3/h時，達到較佳值，超過10 m3/h后，精選浮選柱選礦指標變差。因此粗選精選浮選柱較佳充氣量分別為50 m3/h、10 m3/h。

2.2.5 較佳工藝參數條件及實驗結果

半工業實驗浮選柱較佳工藝參數條件見表4，在此條件下實驗指標見表5。

表4 半工業實驗浮選柱較佳工藝參數Table 4 Process parameters of semi-industrial test

表5 半工業條件實驗結果Table 5 Results of semi-industrial condition test

2.3 連續實驗

連續實驗是驗證實驗指標可靠性的主要手段，以條件實驗探索的較佳工藝條件進行72 h 9個班次連續實驗的結果見表6。

表6 連續實驗結果Table 6 Results of continuous test

由表6可知，連續9個班次實驗平均精礦品位16.573 %，平均回收率76.92 %，平均給礦品位0.380 %。浮選柱再選尾礦中銅的半工業連續實驗指標連續穩定，驗證了本次實驗指標的可靠性。

3 結 論

（1）湖北某磁選尾礦中含銅量0.38%，主要賦存于原生硫化銅中，分布率為74.08%，其他以次生硫化銅和氧化銅的形式存在，分布率分別為15.45%、10.47%。銅礦物主要是黃銅礦，少量銅藍、輝銅礦等，偶見孔雀石；金屬礦物主要是黃鐵礦，少量赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等；脈石礦物主要是石英，其次為方解石、白云石、絹云母，少量長石、高嶺石等。

（2）浮選柱選銅半工業實驗，采用一次粗選兩次精選選礦工藝。經過條件實驗確定較佳選礦工藝參數為，粗選給礦量0.8 t/h，給礦濃度30%，粗選、精選泡沫層厚度分別為400 mm、750 mm，粗選氣壓0.4 5 MPa、充氣量50 m3/h，精選氣壓0.30 MPa、充氣量10 m3/h。

（3）CCF浮選柱再選回收銅半工業選礦實驗結果為：給礦品位0.37%，銅精礦品位16.80%，回收率77.19%；連續9個班的實驗指標為：給礦品位平均值0.38%，精礦品位平均值16.573%，回收率平均值76.92%。選礦指標較好，實現礦產資源綜合回收利用。