新型捕收剂GC-I在铜矿渣浮选中的应用_迟晓鹏.pdf

收稿日期2019-07-10 基金项目福建省高校产学合作项目 （编号 2017H6010） 。 作者简介迟晓鹏 （1978） ， 男， 讲师， 博士， 硕士研究生导师。 总第 527 期 2020 年第 5 期 金属矿山 METAL MINE 新型捕收剂GC-I在铜矿渣浮选中的应用 迟晓鹏 1， 2， 3 郭芸杉 1， 3 衷水平 2 吕旭龙 4 刘春 4 吴健辉 21 （1. 福州大学紫金矿业学院， 福建 福州 350108； 2. 紫金矿业集团股份有限公司， 福建 上杭 364200； 3. 福州大学紫金 矿业集团矿产资源综合利用联合研发中心， 福建 福州 350108； 4. 厦门紫金矿冶技术有限公司， 福建 厦门 361000） 摘要铜冶炼炉渣为铜精矿经冶炼加工后剩余的炉渣， 有价金属铜含量丰富， 具有综合回收利用价值。某 铜矿渣选厂采用Z-200为铜矿物捕收剂， 选择性较好， 但价格昂贵， 基于此， 研发了一种新型廉价浮选药剂替代Z- 200。通过丁基黄原酸钠和二氯乙烷反应， 合成新型捕收剂GC-I。与Z-200相比， 新型捕收剂GC-I具有更低的药 剂成本， 更好的选择性。在磨矿细度为-0.045 mm占74， 石灰用量400 g/t， 水玻璃用量600 g/t， GC-Ι用量105 g/t的 条件下， 经 “1粗 3扫” ， 获得铜品位 23.84、 铜回收率 82.37的铜精矿； 相同条件下， 以 Z-200为捕收剂， 铜精矿中 铜品位21.43， 铜回收率82.23。通过闭路试验指标计算年药剂成本为69.93万元， 每年预计降低药剂成本19.98 万元， 经济效益可观， 具有一定的推广应用价值。 关键词铜矿渣浮选GC-I捕收剂Z-200 中图分类号TD923.1文献标志码A文章编号1001-1250 （2020） -05-205-05 DOI10.19614/ki.jsks.202005030 Application of the New Collector GC-I in Flotation of the Copper Slag Chi Xiaopeng1， 2， 3Guo Yunshan1， 3Zhong Shuiping2L Xulong4Liu Chun4Wu Jianhui22 （1. College of Zijin Mining， Fuzhou University， Fuzhou 350108， China； 2. Zijin Mining Group Co.， Ltd.， Shanghang 364200， China； 3. Fuzhou University-Zijin Mining Group Joint Research Center for Comprehensive Utilization of Mineral Re- sources， Fuzhou 350108， China； 4. Zijin Copper Industry Co.， Ltd.， Xiamen 361000， China） AbstractCopper smelting slag is the residual slag of copper concentrate after smelting and processing． It is rich in valuable copper and has comprehensive recycling value． Z-200 which is used as copper colloctor in a copper slag concentra- tor has good selectivity but high price． Therefore，a new cheaper flotation reagent GC-I was developed to replace Z-200． GC-I was synthesized by the reaction of sodium butyl xanthate with dichloroethane． Compared with Z-200，GC-I has lower cost and better selectivity． Under the condition of grinding fineness of -0．045 mm accounting for 74，lime consumption of 400 g/t， water glass consumption of 600 g/t and GC-I consumption of 105 g/t，the copper concentrate with copper grade of 23．84 and copper recovery rate of 82．37 was obtained by “one roughing three scavenging“ process flow． Under the same condition with Z-200 as collector，the copper grade of the copper concentrate was 21．43，and the copper recovery rate was 82．23． According to the closed-circuit test index，the annual cost of new flotation reagent is 699 300 yuan． It is estimated that the cost of flotation reagent will be reduced by 199 800 yuan every year． The economic benefit of new flotation reagent is consid- erable， which possesses certain application and promotion value． KeywordsCopper slag， Flotation， GC-I collector， Z-200 Series No． 527 May 2020 铜冶炼炉渣 （以下简称 “铜矿渣” ） 是铜精矿经冶 炼加工后剩余的炉渣 ［1-2］， 在自然资源逐渐减少的情 况下， 矿渣成为了回收和利用有价金属的重要二次 资源 ［3］， 可用于制造硅酸铝材料和混凝土以及铜、 铁 等有价元素的回收 ［4-6］。 福建龙岩某铜矿渣中主要铜矿物为斑铜矿、 辉 铜矿， 主要脉石矿物为石英、 铁橄榄石、 长石、 白云 母、 黏土矿物等。现场采用Z-200作为铜捕收剂， 存 在药剂成本过高的问题。在铜矿渣的铜浮选过程 中， 铜捕收剂的选择至关重要， 既要保证最大限度回 205 ChaoXing 金属矿山2020年第5期总第527期 收铜， 又要尽可能减少对非目的矿物的捕收 ［7］。此 外， 药剂的使用成本也是浮选时应该考虑的重要因 素， 这会直接影响选厂的经济效益。目前， 常用的硫 化铜捕收剂主要有黄药、 黑药、 硫氨酯类捕收剂 等 ［8-9］。黄药成本低， 捕收能力强， 但选择性较弱， 所 得铜精矿品位较低 ［10-12］； 黑药捕收能力不强， 很少单 独用于硫化铜矿石浮选中 ［13-14］； Z-200是具有代表性 的硫氨酯类捕收剂， 具有较强的选择性， 但成本较 高 ［15-17］。基于此， 福州大学相关学者合成一种新型廉 价捕收剂GC-Ι替代Z-200。该药剂属于硫氨酯类药 剂， 是一种深黄色透明的油状液体， 具有较好的流动 性， 且价格低廉。为了考察新型捕收剂GC-Ι替代Z- 200的可能性， 对福建龙岩某铜矿渣进行了浮选试验 研究。 1试样 1. 1铜矿渣 试验所用铜矿渣取自福建某渣选厂， 由闪速炉 渣和转炉渣按4 ∶ 1人工混合得到， 其化学多元素分析 结果见表1， 铜物相分析结果见表2。 注 Au的含量单位为g/t。 由表1可知， 混合渣中铜品位为2.95， 砷含量为 0.16。 由表 2 可知， 铜矿渣中铜主要以硫化物形式存 在， 占总铜的83.73。进一步的研究表明， 该铜矿渣 中的硫化铜矿物主要为辉铜矿和斑铜矿， 同时掺杂 一定量金属铜， 具有较好的资源回收再利用价值。 1. 2新型捕收剂GC-I 新型捕收剂GC-I的合成路线如下 对GC-Ι进行红外光谱分析， 结果见图1。 由图1可知， GC-Ι为一种脂类捕收剂， 在1 367.6 cm-1和1 463.3 cm-1处分别为CH3对称弯曲振动吸收 峰和不对称弯曲振动吸收峰， 2 868.1cm-1和 2 955.1 cm-1处分别为CH2对称弯曲振动吸收峰和不对称弯 曲振动吸收峰， 1 133.5 cm-1处和1 226.3 cm-1处为C- O-C不对称伸缩振动吸收峰， 682.4 cm-1处为C-Cl键 的伸缩振动吸收峰， 1 053.6 cm-1处为CS不对称伸缩 振动吸收峰。 2试验结果及讨论 2. 1粗选条件试验 为比较新型捕收剂GC-Ι与现场所用Z-200捕收 剂对该铜矿渣的提铜效果， 基于现场铜矿渣配矿浮 选电积提铜工艺流程， 进行了铜粗选条件试验， 具 体试验流程见图2。 2. 1. 1磨矿细度试验 固定石灰用量1 000 g/t、 水玻璃用量600 g/t、 捕收 剂GC-Ι用量为100 g/t、 2油用量40 g/t， 考察磨矿细度 对铜粗选指标的影响， 试验结果见图3。 由图3可知， 当磨矿细度为-0.045 mm占74和 80时， GC-I对铜矿渣的铜回收率分别为91.35和 91.44， 高于其它磨矿细度条件下浮选指标。当磨 矿细度为-0.045 mm占74时， GC-I所得的铜品位最 高， 为34.57。因此， 确定GC-I对铜矿渣浮选的最 佳磨矿细度为-0.045 mm占74。 206 ChaoXing 2020年第5期迟晓鹏等 新型捕收剂GC-I在铜矿渣浮选中的应用 2. 1. 2石灰用量试验 由该铜矿渣的成分分析结果可知， 该铜矿渣中 含有一定量的砷， 而石灰是常用的砷抑制剂 ［18］。此 外， 研究表明 ［19］， 弱碱性条件下有利于实现硫氨酯类 药剂对硫化铜矿物的捕收， 石灰不仅能调节矿浆pH， 还对矿泥起到一定的凝聚作用 ［20］。因此， 固定磨矿 细度为-0.045 mm占74、 水玻璃用量600 g/t、 捕收剂 GC-Ι用量100 g/t、 2号油用量40 g/t， 考察石灰用量对 铜粗选指标的影响， 试验结果见图4。 由图 4 可知， 石灰用量为 200 g/t 和 400 g/t 时， GC-I 对铜矿渣的铜回收率较高， 分别为 87.76 和 87.25。当石灰用量为400 g/t时， GC-I所得铜品位 达到29.43， 品位最高。因此， 确定石灰用量为400 g/t， 此时GC-I对铜矿渣的捕收效果最好。 2. 1. 3捕收剂种类及用量试验 固定磨矿细度-0.045 mm占 74、 石灰用量 400 g/t、 水玻璃用量为600 g/t、 2号油用量40 g/t， 考察3种 捕收剂Z-200、 丁基黄药和GC-I对铜粗选指标的影 响， 结果见表3。 从表3可知， 当捕收剂用量为105 g/t时， 3种药剂 对铜矿渣中的铜的捕收效果最好， 此时丁基黄药、 Z- 200 和 GC-I 对铜矿渣分别得到 86.23、 82.14 和 83.73 的铜回收率， 25.20、 29.24 和 32.58 的铜 品位。3种药剂中， 丁基黄药所得铜回收率稍高于Z- 200和GC-I， 但品位远低于Z-200和GC-I， 浮选效果 不太理想。GC-I在回收率和品位上的指标都略高于 Z-200， 具有更好的捕收性能， 需进一步通过闭路试 验， 比较GC-I和Z-200对铜矿渣的捕收效果。 2. 2闭路试验 根据条件试验确定的最佳药剂制度， 进行了铜 矿渣提铜浮选闭路试验， 试验流程及条件见图5， 结 果见表4。 由表4可知， 通过 “1粗3扫” 的闭路试验， 使用Z- 200 为 捕 收 剂 可 获 得 铜 品 位 21.43、 铜 回 收 率 207 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ ［5］ ［6］ ［7］ ［8］ ［9］ ［10］ ［11］ ［12］ ［13］ 金属矿山2020年第5期总第527期 82.23的铜精矿， 相同条件下， GC-I为捕收剂可获 得铜品位 23.84、 铜回收率 82.37 的铜精矿， 优于 Z-200对铜矿渣的浮选效果， 且铜精矿中砷的品位明 显低于Z-200为捕收剂。 2. 3药剂使用成本初步估算 根据该铜矿渣选厂获得的数据， Z-200采购成本 为1.8万元/t。根据新药剂合成过程中所需原料的采 购成本， 新型药剂价格约为1.4万元/t。以闭路试验 结果进行指标估算， 铜的原矿品位按2.95计算， 年 处理量为27万t。根据上述指标进行估算。 药剂价格 GC-Ι， 1.4万元/t； Z-200， 1.8万元/t。 药剂用量 GC-Ι， 185 g/t； Z-200， 185 g/t 年药剂成本 GC-Ι， 1.8510-4270 0001.4 69.93 万元 Z-200， 1.8510-4270 0001.889.91 万元 采用 GC-Ι 为捕收剂， 年节约药剂费用 89.91- 69.9319.98 万元 3结论 （1） 通过试验确定该铜矿渣的最佳铜粗选条件 为 磨矿细度为-0.045 mm占74， 石灰用量400 g/t， 水玻璃用量600 g/t， 捕收剂用量105 g/t， 2油用量40 g/t。 （2） 对转炉渣和闪速炉渣按1 ∶ 4混合得到的铜矿 渣， 按现场工艺流程进行新型捕收剂GC-Ι和Z-200 的浮选试验， 经过 “1粗3扫” 闭路浮选后， GC-Ι为捕 收剂获得铜品位 23.84、 回收率 82.37 的铜精矿； Z - 200 作 为 捕 收 剂 获 得 铜 品 位 21.43、 回 收 率 82.23的铜精矿。 （3） 采用新型捕收剂GC-Ι替代Z-200进行铜矿 渣的浮选， 能使年处理量27万t的选厂降低年药剂使 用成本19.98万元。 参 考 文 献 王俊娥， 陈杭， 衷水平．等．缓冷制度对铜渣结晶性能的影响 ［J］ ．有色金属冶炼部分， 2017 （11） 32-37． Wang June， Chen Hang， Zhong Shuiping．et al．Effect of slow cool- ing system on crystallization property of copper slag ［J］ ．Nonferrous MetalsExtractive Metallurgy， 2017 （11） 32-37 万新宇， 齐渊洪， 高建军．等．含砷铜渣高温焙烧过程中砷的挥 发行为 ［J］ ．有色金属工程， 2017 （4） 40-45． Wan Xinyu， Qi Yuanhong， Gao Jianjun， et al．Behavior of arsenic- bearing copper slag by pyrolysis roasting process［J］ ． Nonferrous Metals Engineering， 2017 （4） 40-45． 江明丽， 李长荣．炼铜炉渣的贫化及资源化利用 ［J］ ．中国有色冶 金， 2009 （3） 57-60． Jiang Mingli， Li Changrong．Depletion and resourceful utilization of the copper smelting slag ［J］ ．China Nonferrous Metallurgy， 2009 （3） 57-60 Yue T， Niu Z， Hu Y， et al．Arsenic （V）adsorption on ferric oxyhy- droxide gel at high alkalinity for securely recycling of arsenic-bear- ing copper slag ［J］ ．Applied Surface Science， 2019， 478213-220． Peirovi M， Labafzadeh M S， Dehghani A， et al．Durability and me- chanical properties of precast concrete curb containing waste cop- per slag［J］ ．Magazine of Concrete Research， 2019， 71（11） 567- 576． Zhou H， Li B， Wei Y， et al．Magnetite reduction in copper converter slag using biodiesel produced from waste cooking oil ［J］ ．Canadian Metallurgical Quarterly， 2018， 58 （2） 187-195． 卢琳， 伦绍雄．铜锌混合精矿分离组合抑制剂试验研究 ［J］ ．矿 产综合利用， 2017 （2） 40-43． Lu Lin， Lun Shaoxiong et al．Experimental study on the combination depressant in the separation of the bulk copper zinc concentrate． Multipurpose Utilization of Mineral Resources， 2017 （2） 40-43． 王淀佐 ．浮选剂作用原理及运用 ［M］ ．北京冶金工业出版社， 1982． Wang Dianzuo． Principles and Application of Flotation Reagents ［M］ ．BeijingMetallurgical Industry Press， 1982． 魏德洲．固体物料分选学 ［M］ ． 北京冶金工业出版社， 2009． Wei Dezhou．Solid Material Separation ［M］ ．BeijingMetallurgical In- dustry Press， 2009． 左小华， 谭元敏， 苏振宏．等．硫化铜矿石浮选捕收剂的最新研 究进展 ［J］ ．应用化工， 2015， 44 （9） 1733-1736． Zuo Xiaohua， Tan Yuanmin， Su Zhenhong．et al．New development of collectors for flotation of copper sulfide ore ［J］ ．Applied Chemical Industry， 2015， 44 （9） 1733-1736． 冯博， 冯其明， 卢毅屏．捕收剂预吸附对硫化矿与硅酸盐分离 的影响 ［J］ ．中国有色金属学报， 2014， 24 （11） 2879-2884． Feng Bo， Feng Qiming， Lu Yiping．Influence mechanism of collector pre-adsorption on separation of sulphide from silicate ［J］ ．The Chi- nese Journal of Nonferrous Metals， 2014， 24 （11） 2879-2884． 陈建华．硫化矿物浮选固体物理研究 ［M］ ．长沙中南大学出版 社， 2015． Chen Jianhua． The Solide Physics of Sulphide Minerals Flotation ［M］ ．ChangshaCentral South University Press， 2015． 陈军， 吴师金， 黄六老．等．玻利维亚图皮萨混合铜矿选矿试 验 ［J］ ．矿产综合利用， 2016 （1） 41-44． Chen Jun， Wu Shijin， Huang Liulao， et al．Experimental study on 208 ChaoXing ［14］ ［15］ ［16］ ［17］ ［18］ ［19］ ［20］ 2020年第5期迟晓鹏等 新型捕收剂GC-I在铜矿渣浮选中的应用 mineral processing of a mixed copper ore in Tupiza Bolivia ［J］ ．Mul- tipurpose Utilization of Mineral Resources， 2016 （1） 41-44． 喻明军， 焦芬．从某氰化尾渣中回收金的研究 ［J］ ．矿冶工程， 2018， 38 （2） 66-69． Yu Mingjun， Jiao Fen．Experimental research on recycling gold from cyanide residue ［J］ ．Mining and Metallurgical Engineering， 2018， 38 （2） 66-69． 沈继财．部分快速浮选新工艺在某硫化铜矿中的应用研究 ［J］ ． 矿产综合利用， 2019 （1） 48-50， 38． Shen Jicai．Study on new flowsheet of part of the fast flotation for some sulfide copper ore ［J］ ．Multipurpose Utilization of Mineral Re- sources， 2019 （1） 48-50， 38． 温凯， 陈建华 ．云南某含金铜矿石自然 pH 下浮选试验研究 ［J］ ．金属矿山， 2018 （12） 94-98． Wen Kai， Chen Jianhua．Experimental study on flotation of a gold- bearing copper ore from Yunnan province at natural pH［J］ ．Metal Mine， 2018 （12） 94-98． 李福兰， 胡保栓， 李国栋．等．西藏某复杂铜锌硫化矿选矿试验 ［J］ ．金属矿山， 2012 （9） 57-60， 79． Li Fulan， Hu Baoshuan， Li Guodong，et al．Experimental study on complex copper-zinc sulfide ore from Tibet［J］ ．Metal Mine， 2012 （9） 57-60， 79． 邓禾淼， 肖巧斌．某高砷铜矿选矿试验研究 ［J］ ．有色金属选矿 部分， 2010 （6） 13-15， 23． Den Hemiao， Xiao Qiaobin， et al．Experiments on mineral process- ing of high arsenic-copper ore ［J］ ．Nonferrous MetalsMineral Pro- cessing Section， 2010 （6） 13-15， 23． 吕兵超， 廖银英， 方娴．等．某铜渣浮选药剂优化试验研究 ［J］ ． 有色金属选矿部分， 2018 （6） 7-11． L Bingchao， Liao Yinying， Fang Xian， et al．Optimization of flota- tion reagent for some copper slag［J］ ． Nonferrous Metals Mineral Processing Section， 2018 （6） 7-11． 吴彩斌， 刘瑜， 石贵明， 等．混合铜冶炼渣浮选回收铜试验研 究 ［J］ ．有色金属选矿部分， 2014 （6） 13-16． Wu Caibin， Liu Yu， Shi Guiming， et al．Experimental research on copper recovery from a mixed copper smelting slag by flotation ［J］ ． Nonferrous MetalsMineral Processing Section， 2014 （6） 13-16． 209 ChaoXing