铜矿石粗磨优选工艺探索试验研究

胡正华

（大冶有色设计研究院有限公司，湖北 黄石 435005）

1 引言

目前为止，已经发现的含铜矿物大约有280多种，主要矿物有16种。世界上铜矿资源主要集中在智利、美国、秘鲁、澳大利亚、赞比亚、非洲刚果、加拿大中东部和俄罗斯等国家。智利是世界上铜矿资源最丰富的国家，其铜金属储量约占全球总储量的1/4［1］，而在产量方面，智利是全球最大铜产国，2017年其产量约占全球产量的47%。从矿床规模、铜金属品位、矿床物质组成和开采条件等因素来看，中国铜矿资源在质量和品质方面均比较差，国际竞争力低，特别是富铜矿资源不足，已是公认的事实［2］。因此有必要采用更加高效的选矿开发和综合利用技术。

铜矿石包括硫化矿和氧化矿两大类，硫化铜矿石主要采用浮选工艺处理，而氧化铜矿石多采用浮选与湿法冶炼相结合的方式。近年来，在硫化铜浮选工艺上取得了很大的进步，主要表现在浮选药剂、浮选工艺和浮选设备等方面。

2 原矿性质

原矿多元素化学分析结果见表1，铜物相分析结果见表2。由表1、表2可知：原矿矿石化学成分较为简单，可供选矿回收的主要元素为铜，品位0.98%，贵金属金、银含量分别为0.57g/t、5.82g/t，注：金、银单位为g/t，下同。可作为综合回收利用的对象，其它如铁、铅、锌等有价金属元素均因含量太低，综合利用价值不大。铜物相分析结果表明，矿石中铜矿物主要以硫化铜形式存在，品位0.918%，分布率92.63%，其中原生硫化铜品位0.675%，分布率68.11%。矿石中氧化铜矿物品位0.073%，分布率7.37%，其中自由氧化铜品位0.045%，分布率4.54%。

3 选矿试验研究

3.1 粗磨细度试验

为选择合适的粗磨细度，进行磨矿细度浮选试验，试验流程见图1，试验结果见表3，不同磨矿细度浮选尾矿铜粒度筛析结果分别见表4～6。粗磨细度试验结果分析如下：

（1）磨矿细度-74μm49.4%提高到60.5%，选铜回收率94.81%提高至96.21%，增幅1.40%；伴生金回收率71.10%提高至71.70%；伴生银回收率70.76%提高至71.69%。其中在磨矿细度-74μm55.2%时，选铜回收率95.62%，尾矿0.048%。

（2）磨矿细度-74μm49.4%提高到60.5%，浮选尾矿中+125μm粗粒级铜分布率49.77%降至25.17%；-38μm细粒级铜分布率32.82%增加至51.70%；-125～+38粒级范围内，铜品位较低，回收效果较好。

（3）一般来说，硫化矿浮选合适的粒度范围在10～74μm之间，在磨矿细度放粗条件下，不仅需要满足提供适宜的浮选入选粒度，同时也要尽量避免存在“欠磨”［3］。综合考虑，选择原矿粗磨细度为-74μm55.2%。

表3 磨矿细度试验结果

表4 -74μm49.4%条件下尾矿铜粒度筛析结果

表5 -74μm55.2%条件下尾矿铜粒度筛析结果

表6 -74μm60.5%条件下尾矿铜粒度筛析结果

3.2 捕收剂种类试验

为选择合适的捕收剂种类，进行捕收剂种类试验，试验流程见图2，试验结果见表7。从试验结果分析可知：

（1）采用单一用药制度，丁黄、MB作捕收剂两者选铜指标相当，戊黄作捕收剂，捕收性能更强，选铜回收率95.62%，相比前两者选铜回收率提高约0.4%。若结合伴生金银指标，单一丁基黄药作捕收剂时，伴生金银指标稍差，分别为70.22%、70.07%，相比另两者要低1%左右。

（2）采用混合用药制度，戊黄与丁胺混合捕收剂，相比丁黄与丁胺以及MB与MOS混合捕收剂，捕收性能稍好，选铜回收率95.72%，另两者选铜回收率相当。此外，混合用药条件下，三者伴生金银指标差别不大。

（3）混合用药相比单一用药，具有更好的捕收效果，强化了目的矿物的捕收，有利于提高选矿回收率，这主要因矿物在解离过程中，解离面存在不均匀性，利用混合用药的“协同效应”，能更充分地回收目的矿物［4］。从上分析，本次试验捕收剂选择戊黄与丁胺（3∶1）混合捕收剂。

图2 捕收剂种类试验流程

3.3 浮选时间试验

为确定合适的浮选时间，在粗磨细度-74μm55.2%条件下进行浮选时间试验，同时也对比进行了现场磨矿细度（-74μm～68%）条件下浮选时间试验，试验流程见图3，试验结果见表8～10，不同磨矿细度条件下选铜回收率与浮选时间关系曲线见图4。从试验结果分析可知：

（1）在粗磨细度-74μm55.2%条件下，随着浮选时间的延长，在浮选时间达到26min后，铜回收率增幅较小，且品位相对较低，接近浮选终点。初步确定粗选时间为9min，扫选时间为18min。同时，在浮选时间达到3min时，精矿品位21.23%，达到4min时，精矿品位20.13%。综合考虑，选择粗选Ⅰ（优先）时间为3min，粗选Ⅱ时间为6min。

（2）在现场细度-74μm66.7%条件下，随着浮选时间的延长，在浮选时间达到22min后，铜回收率增幅较小，接近浮选终点。按不同回收率计，对比不同磨矿细度条件下所需浮选时间，见表8。

（3）从表8可以看出，磨矿细度对浮选速率有着明显的影响，磨矿细度越高，目的矿物上浮速度快，所需浮选时间短，同时也有利提高品位［5］。在细度放粗条件下，试验研究采用混合用药强化捕收的同时，通过延长浮选时间，尽可能提高粗扫选段选矿回收率，也能达到现场细度条件下的选矿指标。

表7 捕收剂种类试验结果

图3 不同磨矿细度浮选时间试验流程

表8 不同磨矿细度条件下选矿指标与浮选时间关系

表9 -74μm55.2%条件下浮选时间试验结果

表10 -74μm66.7%条件下浮选时间试验结果

图4 不同磨矿细度条件下选铜回收率与浮选时间关系曲线

3.4 浮选流程试验

3.4.1 现场流程试验

在粗磨细度-74μm55.2%条件下，根据现场“二粗三扫一精”浮选流程进行开路试验，试验流程见图5，试验结果见表11。在一段磨矿细度-74μm55.2%条件下，经“二粗三扫一精”浮选流程，获得产率4.56%，铜品位19.95%，铜回收率91.76%的开路选矿指标。

图5 现场开路试验流程

表11 现场开路试验结果

3.4.2 中矿粒度分析

将上述现场流程试验中粗选Ⅱ产品（精矿2、中矿1），以及扫选Ⅰ产品（中矿2）合并进行粒度筛析，试验筛析结果见表12。可以看出，铜矿物的嵌布粒度呈粗细两端分布，分别主要集中在+74μm粗粒级以及-38μm细粒级，其中+74μm粗粒级占19.61%，-38μm细粒级占70.42%。余下9.97%分布在-74～38μm粒级。结合铜矿物粒度嵌布特征，后续将扫选Ⅰ并入到粗选Ⅱ进行中矿再磨试验。

表12 中矿铜粒度筛析结果

3.4.3 中矿再磨试验

在现场流程基础上，优化流程结构（将扫选Ⅰ并入到粗选Ⅱ），并进行中矿再磨试验，试验流程见图6，试验结果见表15。试验结果分析如下：

（1）将扫选Ⅰ并入到粗选Ⅱ，优化流程中矿不磨（-74μm69.7%），直接精选，与现场流程相比，精矿品位相当，选铜回收率91.76%提高到91.97%，增幅0.21%。可以看出，仅通过提高粗选段回收率，对提高总回收率效果并不明显。

（2）从表13可知，中矿再磨细度-74μm76.8%提高到-74μm81.3%时，选铜回收率92.58%提高到92.97%，继续提高再磨细度至-74μm87.8%时，选铜回收率93.08%，回收率增幅趋于平缓。由此可见，磨矿细度-74μm81.3%时，已达到中矿再磨细度要求。

（3）中矿再磨细度-74μm81.3%条件下，优化流程与现场流程相比，精矿品位略有提高，选铜回收率91.76%提高到92.97%，增幅1.21%。说明，在原矿一段粗磨条件下，通过提高粗选段回收率的同时，有必要对中矿进行再磨，才能达到原矿粗磨的预期目标。

（4）从表14看出，中矿再磨精选相比不磨直接精选，精矿品位与作业回收率均有明显提高，进一步说明中矿再磨的必要性。究其原因，在于一段磨矿细度放粗（-74μm55.2%），相比现场一段磨矿细度（～68%），目的矿物单体解离程度降低，贫连生体比例增加，部分富连生体在粗Ⅰ段（优先）能进入铜精矿，贫连生体可浮性差，需要较长的时间上浮（强化捕收、延长粗选Ⅱ时间）［6］，同时这部分产品（中矿）还需进一步单体解离（中矿再磨），才能实现原矿一段粗磨预期目标。

表13 优化流程与现场流程指标对比

表14 不同再磨细度与精选作业指标对比

表15 中矿不同再磨细度试验结果

图6 中矿再磨试验流程

3.5 闭路试验

综合上述粗磨条件试验，在此基础上进行闭路试验，试验流程见图7，试验结果见表16。在一段磨矿细度-74μm55.2%、中矿再磨细度-74μm81.3%条件下，经“二粗二扫一精”浮选流程，获得产率4.58%，铜精矿品位20.37%（Au9.04g/t;Ag93.27 g/t），铜回收率94.40%（Au71.85%;Ag71.78%）的选矿指标。

图7 粗磨闭路试验流程

表16 粗磨闭路试验结果

4 结论

（1）原矿矿石化学成分较为简单，可供选矿回收的主要元素为铜，贵金属金、银作为综合回收利用的对象，其它如铁、铅、锌等有价金属元素均因含量太低，综合利用价值不大。原矿中硫化铜品位0.918%，分布率92.63%，氧化铜矿物品位0.073%，分布率7.37%，其中自由氧化铜品位0.045%，分布率4.54%。

（2）混合用药相比单一用药，具有更好的捕收效果，强化了目的矿物的捕收，有利于提高选矿回收率，这主要因矿物在解离过程中，解离面存在不均匀性，利用混合用药的“协同效应”，能更充分地回收目的矿物。

（3）磨矿细度对浮选速率有着明显的影响，磨矿细度越高，目的矿物上浮速度快，所需浮选时间短，同时也有利提高品位。在采用混合用药强化捕收的同时，通过延长浮选时间，尽可能提高粗扫选段选矿回收率；同时针对贫连生体中矿采取中矿单独再磨处理流程，最终实现了原矿一段粗磨预期目标。

（4）针对该矿石，一段磨矿细度由现场的-74μm68%左右放粗至-74μm55.2%、在中矿再磨细度-74μm81.3%条件下，采用“二粗二扫一精-中矿再磨”闭路流程，获得产率4.58%，铜精矿品位20.37%（Au9.04g/t;Ag93.27 g/t），铜回收率94.40% （Au71.85%;Ag71.78%）的选矿指标。