某低品位斑岩铜矿短流程工艺优化试验及工业应用研究.pdf

铜业工程 COPPER ENGINEERINGTotal 181No.3 2023总第181期2023年第3期引文格式引文格式：朱圣林,周兆钰,叶岳华,刘万峰.某低品位斑岩铜矿短流程工艺优化试验及工业应用研究 J.铜业工程,2023(3):127-133.某低品位斑岩铜矿短流程工艺优化试验及工业应用研究朱圣林1，周兆钰1，叶岳华2，3，刘万峰2，3（1.江西铜业股份有限公司德兴铜矿，江西 德兴 334200；2.矿冶科技集团有限公司，北京 100160；3.矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 102628）摘要：江西某铜矿原矿品位低，属典型的大型斑岩铜矿，近年来随着开采逐步深入，矿石愈发难磨，有用矿物单体解离度逐渐降低，严重影响了生产指标。据流程考查结果可知，尾矿中损失的铜大部分赋存在粗粒级中，其中+0.097mm粒级的铜金属分布率高达59.71%。为了充分回收尾矿中损失的铜，进一步提高选铜回收率，结合大型浮选机，开展短流程优化工艺试验及工业应用研究。通过缩短主干流程，强化矿浆调节，有针对性地加强粗颗粒回收，开展了详细的实验室试验及工业试验研究，实验室试验采用短流程优化工艺后获得的铜回收率相比生产工艺提高了1.04个百分点，工业试验累计指标相比优化前正常生产提高了1.02个百分点。关键词：低品位；斑岩铜矿；短流程工艺；新型捕收剂；铜回收率doi：10.3969/j.issn.1009-3842.2023.03.018中图分类号：TD952 文献标识码：A 文章编号：1009-3842（2023）03-0127-071 引言铜是国民经济发展过程中重要的有色金属之一，具有良好的导电、导热性能，也是很好的合金原材料，在军事、电气、轻工业、机械制造等领域应用广泛1-4。随着铜矿资源不断地被开发利用，高品位易选矿石日趋减少。为了缓解我国铜资源紧张，降低对外依存度，针对低品位、复杂难选矿石进行高效开发利用具有重大的实践价值及战略意义5-9。江西某铜矿原矿品位较低，属典型的特大型斑岩铜矿床10-12。随着开采的逐步深入，近年来采出的矿石愈发难磨，同时，与石英、云母、绿泥石等脉石矿物嵌布关系愈发紧密，且嵌布粒度细，有用矿物单体解离度逐渐降低，严重影响了铜回收率13-14。据流程考查结果可知，尾矿中损失的铜大部分赋存在粗粒级中，其中+0.097 mm粒级的铜金属分布率高达59.71%。为了充分回收尾矿中损失的铜，进一步提高选铜回收率，该铜矿选矿厂采用大型智能化浮选机替代原有小型浮选机，减少扫选作业，缩短主干流程，进行了短流程优化工艺试验研究。通过对扫选作业进行调浆，添加适量新型高效捕收剂，强化铜矿物的捕收，提高铜回收率。2 矿石性质描述2.1主要化学成分分析对原矿及粗选尾矿（扫选给矿）进行了主要化学成分分析，结果见表1。原矿分析结果表明，该矿石中原矿铜品位为 0.33%，含钼 0.0061%，含金0.17g/t，其它有价元素含量均较低。粗选尾矿分析结 果 表 明，经 两 道 粗 选 后，尾 矿 中 铜 品 位 为0.067%，相对较高，可考虑进一步回收。收稿日期：2023-04-06；修订日期：2023-05-29作者简介：朱圣林（1976），男，江西临川人，本科，高级工程师，研究方向：有色金属选矿工艺技术及矿山企业管理，E-mail：表1主要化学成分分析结果Table 1Main chemical component analysis result（%）化学成分原矿粗选尾矿化学成分原矿粗选尾矿Cu0.330.067SiO263.8865.19Mo0.00610.0043Al2O311.7312.06S1.771.21CaO2.442.51Fe4.695.11MgO1.892.05Pb0.0110.013K2O3.383.67Zn0.0130.016Na2O0.370.44Au*0.170.12Ag*3.121.72注：*单位为g/t127总第181期铜业工程Total 1812.2原矿铜物相分析将原矿磨至-0.038mm 占 100%，然后进行铜矿物的化学物相分析，其结果见表2。结果显示，矿石中铜矿物以硫化相为主，铜氧化率为3.68%。2.3铜矿物嵌布特征采用电子显微镜对矿石中的主要含铜矿物进行了嵌布特征分析。结果表明，黄铜矿主要以细粒不规则状嵌布于脉石矿物裂隙、粒间（见图1），部分呈微细粒浸染于脉石矿物中，少量黄铜矿与黄铁矿共同嵌布在脉石矿物中（见图2），嵌布粒度主要分布于0.010.15mm。总体来说，黄铜矿嵌布特征较为复杂，嵌布粒度较细。2.4粒度筛析针对扫选作业的给矿（即粗选尾矿）以及尾矿分别进行了粒度筛析，结果见表3和表4。粗选尾矿筛析结果表明，粗粒级尾矿铜品位较高，铜金属分布率较高，+0.097mm 粒级中铜金属分布率占48.18%。从尾矿的筛析结果可以看出，尾矿中损失的铜大部分赋存在粗粒级中，+0.2mm粒级尾矿铜金属分布率为20.87%，+0.097mm粒级尾矿铜金属累计分布率为59.71%，加强对该部分粗颗粒的回收，是提高铜回收率的关键。3 选矿试验研究为尽量减少工艺及药剂制度的改动，本试验表2矿石中铜矿物化学物相分析结果Table 2Copper chemical phase analysis result of the raw ore相别含量/%分布率/%氧化铜0.0123.68硫化铜0.31496.32总铜0.326100.000图1黄铜矿呈细粒不规则状嵌布在脉石矿物粒间（显微镜，反光）Fig.1Chalcopyrite irregularly distributed among gangueminerals in grains（Microscope reflection）图2黄铜矿与黄铁矿共生嵌布在脉石矿物中（显微镜，反光）Fig.2Chalcopyrite and pyrite are symbiotically embedded in gangue minerals（Microscope reflection）表3粗选尾矿粒度筛析结果Table 3Particle size analysis results of roughing tailings产品粒级/mm+0.2-0.2+0.097-0.097+0.075-0.075+0.043-0.043+0.038-0.038粗选尾矿产率/%6.0617.378.5714.197.8345.98100.00累计产率/%6.0623.4332.0046.1954.02100.00Cu品位/%0.1300.1400.0770.0490.0460.0380.067Cu分布率/%11.7936.399.8810.415.3926.14100.00Cu累计分布率/%11.7948.1858.0668.4773.86100.00表4尾矿粒度筛析结果Table 4Particle size analysis results of tailings产品粒级/mm+0.2-0.2+0.097-0.097+0.075-0.075+0.043-0.043+0.038-0.038尾矿产率/%8.3322.855.4612.794.0046.57100.00累计产率/%8.3331.1836.6449.4353.43100.00Cu品位/%0.1400.0950.0630.0420.0400.0260.056Cu分布率/%20.8738.846.159.612.8621.67100.00Cu累计分布率/%20.8759.7165.8675.4778.33100.00保持粗选作业不变，针对扫选作业（粗选尾矿）开展了详细的试验研究。3.1试验药剂试验采用的 Z-200、BK946C、BK404B、MAC-12等均为硫化铜浮选药剂，其中BK系列药剂为矿冶科技集团有限公司自主研发的特色选矿药剂，以上所列药剂均为油状液体的酯类药剂，生产上可直接以原液添加。3.2捕收剂筛选试验为了加强扫选作业中铜矿物的上浮，有效提高铜回收率，在扫选作业需添加适量捕收剂。首先进行了不同捕收剂的对比试验，试验流程见图3，试验结果见图 4。可以看出，采用 BK946C时，扫选精矿中铜作业回收率相对较高，表明该药剂对铜矿物具有较好的捕收力。3.3石灰用量试验在添加捕收剂的基础上，为了进一步降低尾矿中的铜品位，尽可能提高铜回收率，考虑在扫选作业添加适量石灰。石灰是硫化矿浮选常用的一种调整剂，既可以调浆，也可以调控矿浆电位15-18。在捕收剂用量为7 g/t、起泡剂用量为3.5 g/t的条件下，进行扫选石灰用量试验。试验结果见图5。可以看出，添加适量石灰后，扫选精矿中铜品位及铜作业回收率均呈先升高后略有降低的趋势。因此，在扫选作业添加石灰用量宜为200 g/t，此时扫选作业的pH在10.0左右。3.4捕收剂用量试验在石灰用量200 g/t、起泡剂用量3.5 g/t的条件下进行了扫选作业的捕收剂用量试验，试验结果见图6。可以看出，随着捕收剂用量的增加，扫选精矿中铜品位略有降低，铜作业回收率逐渐升高，但是趋势趋于平缓，综合考虑药剂成本及产品指图3扫选捕收剂种类对比试验流程Fig.3Collector type test flowsheet of scavenging图4扫选捕收剂种类对比试验结果Fig.4Collector type test results of scavenging图5石灰用量对产品指标的影响Fig.5Influence of lime dosage on product index128朱圣林等 某低品位斑岩铜矿短流程工艺优化试验及工业应用研究2023年第3期保持粗选作业不变，针对扫选作业（粗选尾矿）开展了详细的试验研究。3.1试验药剂试验采用的 Z-200、BK946C、BK404B、MAC-12等均为硫化铜浮选药剂，其中BK系列药剂为矿冶科技集团有限公司自主研发的特色选矿药剂，以上所列药剂均为油状液体的酯类药剂，生产上可直接以原液添加。3.2捕收剂筛选试验为了加强扫选作业中铜矿物的上浮，有效提高铜回收率，在扫选作业需添加适量捕收剂。首先进行了不同捕收剂的对比试验，试验流程见图3，试验结果见图 4。可以看出，采用 BK946C时，扫选精矿中铜作业回收率相对较高，表明该药剂对铜矿物具有较好的捕收力。3.3石灰用量试验在添加捕收剂的基础上，为了进一步降低尾矿中的铜品位，尽可能提高铜回收率，考虑在扫选作业添加适量石灰。石灰是硫化矿浮选常用的一种调整剂，既可以调浆，也可以调控矿浆电位15-18。在捕收剂用量为7 g/t、起泡剂用量为3.5 g/t的条件下，进行扫选石灰用量试验。试验结果见图5。可以看出，添加适量石灰后，扫选精矿中铜品位及铜作业回收率均呈先升高后略有降低的趋势。因此，在扫选作业添加石灰用量宜为200 g/t，此时扫选作业的pH在10.0左右。3.4捕收剂用量试验在石灰用量200 g/t、起泡剂用量3.5 g/t的条件下进行了扫选作业的捕收剂用量试验，试验结果见图6。可以看出，随着捕收剂用量的增加，扫选精矿中铜品位略有降低，铜作业回收率逐渐升高，但是趋势趋于平缓，综合考虑药剂成本及产品指图3扫选捕收剂种类对比试验流程Fig.3Collector type test flowsheet of scavenging图4扫选捕收剂种类对比试验结果Fig.4Collector type test results of scavenging图5石灰用量对产品指标的影响Fig.5Influence of lime dosage on product index图6捕收剂用量对粗精矿指标的影响Fig.6Influence of collector dosage on rough concentrate index129总第181期铜业工程Total 181标，扫选作业捕收剂用量控制在10 g/t左右即可。3.5扫选浮选时间试验尾矿筛析结果表明，尾矿中铜矿物主要以粗粒级为主。由于粗颗粒铜矿物上浮速度较慢，浮选时间的长短对该部分铜矿物能否上浮到精矿中影响较大，因此，为了考察浮选时间对铜作业回收率的影响，进行了扫选浮选时间试验，试验结果见图7。结果表明，当浮选时间超过9 min时，铜回收率上升趋势变缓。3.6扫选精矿再磨细度试验通过对扫选精矿进行镜下检查分析，得知存在一部分粗颗粒贫连生体，为了使铜矿物尽可能实现单体解离，需对扫选精矿进行再磨，再磨细度试验结果见图 8。结果表明，随着磨矿细度的增加，再磨后精矿品位逐渐升高，作业回收率略有降低。综合考虑产品指标及磨矿成本，扫选精矿的再磨细度控制在-0.043 mm占87%，此时-0.074 mm含量约占95%。3.7闭路试验3.7.1短流程优化工艺的闭路试验在条件试验的基础上，采用短流程优化工艺进行了实验室闭路试验。试验流程见图9，试验结果见表5。3.7.2现场生产工艺的闭路试验参考现场生产工艺流程及药剂制度，在实验室开展了闭路试验。试验流程见图10，试验结果见表6。3.7.3对比分析表5和表6的闭路试验结果表明，采用短流程图7扫选浮选时间试验结果Fig.7Flotation time test results of scavenging图9短流程优化工艺闭路试验流程Fig.9Closed-circuit test flowsheet of short-flowsheet表5短流程优化工艺闭路试验结果Table 5Closed-circuit test results of short-flowsheet产品名称粗精矿尾矿原矿产率/%5.0294.98100.00Cu品位/%5.350.0490.31Cu回收率/%85.2314.77100.00表6生产工艺闭路试验结果Table 6Closed-circuit test results of production process产品名称粗精矿尾矿原矿产率/%5.6894.32100.00Cu品位/%4.510.0510.30Cu回收率/%84.1915.81100.00图8扫选精矿再磨细度对精矿指标的影响Fig.8Influence of regrinding fineness of scavengingconcentrate on concentrate index 130朱圣林等 某低品位斑岩铜矿短流程工艺优化试验及工业应用研究2023年第3期优化工艺获得的粗精矿铜品位提高了0.84个百分点，回收率提高了1.04个百分点。可见，采用短流程工艺，结合新型高效捕收剂的使用，加强粗粒级铜矿物的捕收，对扫选精矿进行再磨，能促进铜矿物单体解离，有利于铜矿物高效回收。对比生产工艺，短流程工艺虽然增加了再磨作业，磨矿成本略有增加，但因为减少了一次扫选作业，生产中减少了多台浮选机，运行成本略有降低，同时，再磨后铜回收率提高了1.04个百分点。综合对比，采用短流程工艺可有效提高经济效益。4 工业应用研究根据实验室试验研究结果，开展了工业试验研究。工业试验期间，现场采用1台大型智能化浮选机替代原有的小型浮选机，减少扫选次数，缩短了主干流程。药剂制度方面，在扫选作业添加适量石灰调节矿浆pH在10.0左右，添加新型捕收剂BK946C 10 g/t。工业试验取得了1个月的累计生产指标，与正常生产指标相比，铜回收率提高了1.02个百分点，具体试验结果见表7。工业试验期间进行了扫选精矿及尾矿的筛析，筛析结果分别见表8和表9。扫选精矿筛析结果显示，+0.097 mm粒级累计产率占 11.50%，铜金属累计分布率占 42.59%，表明扫选作业粗粒级铜矿物上浮效果较好。5 结语（1）原矿样铜品位 0.33%，粗选尾矿铜品位0.066%。化学物相分析结果表明：矿石中铜矿物以硫化相为主，铜氧化率为3.68%。（2）短流程优化工艺实验室闭路试验获得了铜品位5.35%、铜回收率85.23%的粗精矿，与现场生产工艺相比，采用短流程优化工艺获得的粗精矿铜品位提高了 0.84个百分点，回收率提高了 1.04表7工业试验结果Table 7Industrial test results作业优化后工业试验优化前正常生产产品名称粗精矿尾矿原矿粗精矿尾矿原矿产率/%5.3994.61100.004.5995.41100.00Cu品位/%5.060.0500.325.870.0530.32Cu回收率/%85.2214.78100.0084.2015.80100.00表8扫选精矿粒度筛析结果Table 8Particle size analysis results of scavenging concentrate产品粒级/mm+0.2-0.2+0.097-0.097+0.075-0.075+0.043-0.043+0.038-0.038扫选精矿产率/%1.1810.326.677.854.0969.89100.00累计产率/%1.1811.5018.1726.0230.11100.00Cu品位/%0.960.730.430.220.110.0950.20Cu分布率/%5.5737.0214.098.492.2132.62100.00Cu累计分布率/%5.5742.5956.6865.1767.38100.00表9尾矿粒度筛析结果Table 9Particle size analysis results of tailings产品粒级/mm+0.2-0.2+0.097-0.097+0.075-0.075+0.043-0.043+0.038-0.038尾矿产率/%7.419.888.0212.594.6957.41100.00累计产率/%7.4117.2925.3137.9042.59100.00Cu品位/%0.110.0960.0770.0530.0380.0310.050Cu分布率/%16.2818.9512.3413.333.5635.54100.00Cu累计分布率/%16.2835.2347.5760.9064.46100.00图10生产工艺闭路试验流程Fig.10Closed-circuit test flowsheet of production process131总第181期铜业工程Total 181个百分点。短流程优化工艺工业试验结果为：粗精矿铜品位5.06%，铜回收率85.22%，与优化前的生产指标相比，铜回收率提高了1.02个百分点。（3）工业试验期间对扫选精矿及尾矿的筛析结果显示，粗粒级上浮效果较好，达到了预期目标，有效提高了铜回收率，表明采用短流程优化工艺，结合使用新型高效捕收剂，有利于铜回收率的提升。参考文献：1 韩见，夏鹏，邢佳韵，朱清，武海炜，潘志君，王芳.后疫情时代中国铜资源供应形式分析 J.地球学报，2021，42（2）：223.2 曾令明，林清泉，周兆钰，黄权兵，戴智飞.某含铜尾矿粗砂工艺矿物学特征及选矿试验研究 J.铜业工程，2022（6）：63.3 胡钦印，叶岳华，王立刚.赞比亚某复杂铜钴矿选矿工艺研究 J.中国矿业，2014，23（s2）：281.4 戈保梁，张晋禄，王显强，杨春刚，翟德平，焦鑫.云南某铜选厂尾矿再选试验J.金属矿山，2016（2）：176.5 陆欢欢，叶岳华.某铜矿山浮选尾矿中铜硫回收工艺技术 J.中国矿业，2022，31（s1）：419.6 焦文亚，赵义，邵辉，吴迪.湖北某铜矿尾矿再选回收铜硫试验 J.金属矿山，2016（7）：179.7 卓建英，卢涛，吴启明，张红华，童佳诚.某选铜尾矿工艺矿物学及选矿试验研究 J.铜业工程，2019（4）：63.8 杜文平.德兴铜矿尾矿低碱度浮铜试验研究 J.现代矿业，2022（8）：160.9 陈艳平，毛益林，陈晓青，杨进忠，刘小府.四川某铜 矿 选 矿 试 验 研 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Industrial Application of Low Grade Porphyry Copper OreZHU Shenglin1，ZHOU Zhaoyu1，YE Yuehua2，3，LIU Wanfeng2，3（1.Dexing Copper Mine，Jiangxi Copper Company Limited，Dexing 334200，China；2.BGRIMM Technology Group，Beijing 100160，China；3.State Key Laboratory of Mineral Processing Science and Technology，Beijing 102628，China）Abstract：A copper mine in Jiangxi Province is a typical large porphyry copper mine with low ore grade.In recent years,with the gradual deepening of mining,the ore becomes more and more difficult to grind,and the dissociation degree of useful mineral monomer decreases gradually,which seriously affects the production index.According to the results of field process examination,most of the copper 132朱圣林等 某低品位斑岩铜矿短流程工艺优化试验及工业应用研究2023年第3期lost from tailings occurs in the coarse grain size,among which the copper distribution rate is as high as 59.71%in the+0.097mm size.In order to fully recover the lost copper in tailings and further improve the recovery rate of copper separation,the short flow optimization process test and industrial application research were carried out with the large flotation machine on the concentrator.By shortening the main flow,strengthening the pulp regulation,and strengthening the coarse particle recovery,detailed laboratory and industrial tests were carried out.The copper recovery obtained by using the optimized process of short flow in the laboratory test was increased by 1.04 percentage points compared with the production process,and the cumulative index of industrial test was increased by 1.02 percentage points compared with the normal production.Key words：low grade；porphyry copper ore；short-flowsheet；new collector；copper recoverydoi：10.3969/j.issn.1009-3842.2023.03.018133