影响江西某闪速炼铜渣在选矿过程中铜、砷分离的矿物学因素探讨.pdf

2 0 1 7 年第6 期有色金属 选矿部分 1 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s m1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 6 ．0 0 1 影响江西某闪速炼铜渣在选矿过程中 铜、砷分离的矿物学因素探讨 付强，马楠 北京矿冶研究总院金属矿产资源评价与分析检测北京市重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 摘要为查清江西某闪速炉渣浮选铜精矿中砷含量较高的原因，对该闪速炉渣进行了系统的工艺矿物学研究。结果表 明闪速炉中的砷主要以砷化铜、砷化铁等金属砷化物的形式存在，这些含砷矿物粒度微细，大部分都是以微细粒形式包裹于 冰铜中，在磨矿过程中很难解离，而且砷化铜与冰铜的浮游性能较为相似，在选矿过程中不易将两者分离，将最终导致铜精矿 中砷含量过高。 关键词闪速炉渣；冰铜；工艺矿物学 中图分类号T D g l ；T D 9 5 2 ．1文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 6 4 0 0 1 舛 M i n e r a l o g yF a c t o r sA f f e c t i n gt h eS e p a r a t i o no fC o p p e ra n dA r s e n i c o faC o p p e rF l a s hS m e l t i n gS l a gi nJ i a n g x i F UQ i a n g ，M AN a n 眈彬n gK e yL a b o r a t o r yo fM e t a lM i n e r a lR e s o u r c e sT e s ta n dE v a l u a t i o n ， ＆莎n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i f i n g1 0 0 1 6 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ep r o c e s sm i n e r a l o g yo ff l a s hs m e l t i n gs l a gi nJ i a n g x iw e r es t u d i e dt of i n do u tt h er e a s o n so f h i g h e ra r s e n i cc o n t e n ti nt h ec o p p e rc o n c e n t r a t e ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a ta r s e n i cm a i n l ye x i s t e di nC u 3 A sp h a s ea n d F e 2A sp h a s e ，t h ea r s e n i cm i n e r a le n c l o s e di nm a t t ea sm i c r of i n ep a r t i c l e ，m e a n w h i l e ，C u 3A sp h a s ea n dm a t t eh a v e s i m i l a rf l o a t i n gp e r f o r m a n c e ，b o t ho fw h i c hw i l lb r i n gu n f a v o r a b l ee f f e c to nt h es e p a r a t i o no fc o p p e ra n da r s e n i c ． K e yw o r d s f l a s hs m e l t i n gs l a g ；m a t t e ；p r o c e s sm i n e r a l o g y 闪速炼铜工艺由于其生产能力高、清洁环保等 优点广泛应用于火法炼铜行业，目前全世界有各类 闪速炉6 0 多座，其产铜量占总量的5 0 ％以上引。 生产高品位铜硫一直是闪速炼铜的发展方向，但与 此同时，闪速炉渣中含铜量也呈上升趋势，必须经过 贫化处理后才可废弃旧圳。目前冶炼渣中铜的回收 处理方式主要有电炉贫化法和选矿法两种“ J ，采用 贫化电炉处理闪速炉渣难以将弃渣含铜稳定控制在 0 ．6 5 ％以下№] ，而采用选矿法能有效提高铜的回收 率，选矿尾渣含铜可控制在0 ．3 0 ％以内，加之选矿法 表1 T a b l e l 具有回收率高、生产稳定、能耗低等优点，已在炼铜 工业上得到广泛应用“ 剖。 江西某闪速炉渣浮选铜精矿中砷含量较高，严 重影响铜精矿品质，是亟待解决的问题之一。为查 明这一原因，本次利用光学显微镜、扫描电子显微 镜、x 一射线衍射仪、化学分析及选择性溶解等综合方 法，对该闪速炼铜渣展开详细的工艺矿物学研究。 1 原料的物质组成 1 ．1 渣样的化学成分 样品的化学成分分析结果 C h e m i c a la n a l y s i sr e s u l to ft h es a m p l e s ，‰ 元素 C u P bz nF eT iB iSA sS b S i 0 2A 1 2 0 3 C a O M g OK 2 0N a 2 0P 2 0 5 含量 1 ．1 3 0 ．3 12 ．0 73 6 ．7 30 ．2 6 0 ．0 0 50 ．2 80 ．4 20 ．1 03 6 ．1 76 ．3 11 ．4 0 1 ．0 0 2 ．0 2 0 ．7 1 旦0 3 从表1 可知，该闪速炉渣中铜的品位为1 ．1 3 ％，其它有价元素铅、锌的含量分别为0 ．3 1 ％和 收稿1 3 期2 0 1 6 1 2 - 3 0修回1 3 期2 0 1 7 - 0 9 - 2 5 话著简介付强 1 9 8 5 一 ，男，湖北成宁人，硕士，工程师，主要从事工艺矿物学研究。 万方数据 2 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第6 期 2 ．0 7 ％，有害元素砷的含量为0 ．4 2 ％。 1 ．2 物质组成及相对含量 闪速炉渣中主要组成物质为铁橄榄石、磁铁矿 和非晶相物质。含铜物相主要为冰铜；含砷物相主 要为砷化铜，其次为砷化铁，另有少量的砷铅合金、 锑铋合金及铜锑合金。此外，渣中还有极少量的硫 化铅和硫化锌。各物质相对含量见表2 。 表2样品的物质组成及相对含量表 T a b l e2M a t e r i a lc o m p o s i t i o na n di t sr e l a t i v ec o n t e n t o ft h es a m p l e s ／％ 1 砷化铁中包含少量的砷铅合金、锑铋合金等。 2 铜、砷物相的产出特征 2 ．1 冰铜 m C u 2 S n F e S 该冶炼渣中的冰铜基本上都为高冰铜，x 一射线 能谱分析结果显示冰铜内铜含量较高且分布较为稳 定，其含量变化范围为7 6 ．1 5 ％～8 0 ．2 5 ％，铁含量相 对较低，其变化范围为0 ～2 ．9 0 ％。冰铜主要呈圆粒 状、不规则状产出，且多嵌布于非晶相或者铁橄榄石 中 图1 ，其次包裹于磁铁矿中 图2 。在部分冰铜 内，见有砷化物呈粒状、细脉状及不规则状包裹其中 或者沿其边缘产卅 图1冰铜呈圆粒状嵌布于非晶相和铁橄榄石中 F i g ．1 R o u n dm a t t ed i s s e m i n a t e si na m o r p h o u s p h a s ea n df a y a l i t e 2 ．2 含砷物相 2 ．2 ．1 砷化铜 c u 3 A s 砷化铜是该冶炼渣中最主要的含砷物相，X 一射 线能谱分析结果显示砷化铜中砷的含量为2 8 ．2 8 ％ ～3 5 ．9 5 ％，铜含量为6 0 ．4 6 ％～7 0 ．6 8 ％，且绝大部 分砷化铜含有少量的锑和铁。砷化铜主要以粒状、 不规则状及脉状的形式产出。砷化铜与冰铜的嵌布 关系极为密切，且多呈微细粒包裹于冰铜中或者沿 其边缘产出，这部分砷化铜即使在细磨条件下也较 难与冰铜解离，仅有少量较粗粒砷化铜以与冰铜毗 邻镶嵌的形式产出；此外，还有少量砷化铜呈微细粒 嵌布于非晶相、铁橄榄石及磁铁矿中。砷化铜与冰 铜的嵌布关系见图3 ～同6 图2 冰铜呈微细细粒包裹于磁铁矿内 F i g ．2 F i n em a t t eg l ‘a i n se n c l o s e di nm a g n e t i t e 图3砷化铜呈微粒状嵌布于冰铜内 F i g ．3C u 3A sp h a s ep a r t i c l es i n s e ti nm a t t e 图4 砷化铜与冰铜毗邻嵌布在一起 F i g ．4C u 3A sp h a s ec o e x i s tw i t hm a t t e 万方数据 2 0 1 7 年第6 期付强等影响江西某闪速炼铜渣在选矿过程中铜、砷分离的矿物学因素探讨 3 图5 砷化铜 1 呈微细圆粒状包裹于冰铜 2 中 F i g ．5C u 3 A sp h a s ep a r t i c l e 1 s i n s e ti nm a t t e 2 0 ．0 C u L。育 s ～一S b ～奠⋯‰斧 呻2 ．∞3 ．0 0 4 ．0 05 ．0 06 ．∞7 ．∞8 ．0 09 ．0 0 1 0 J D 0 1 1 ．∞1 2 J D 0 1 3 ．∞ 能量／k e V 2 ．2 ．2 砷化铁 F e A s 砷化铁也是样品中重要的含砷物相之一，x ．射 线能谱分析结果显示砷化铁中砷的含量为6 2 ．3 3 ％ 一7 0 ．0 7 ％，且绝大部分砷化铁含有少量的铜和镍， 部分砷化铁还含有硫。砷化铁与冰铜的嵌布关系也 非常密切，主要呈粒状、不规则状包裹于冰铜内或者 沿其边缘产出 图7 、图8 ，另有少量砷化铁呈微细 粒包裹于非晶相及铁橄榄石中。 2 ．2 ．3 砷铅合金 A s P ba l l o y 、锑铋合金 S b B i a l l o y 这两类合金在样品中含量很少，且与冰铜的嵌 布关系非常密切，常呈微细粒包裹于冰铜中，或者与 其它砷物相构成连晶与冰铜紧密镶嵌，偶见分布于 非品相或者铁橄榄石中 C u 卜。。 1 ， ’、F e i o 啦锰萧赢赢萧萧萧蒜赢而苘黼J D 0 能量／k e Y 图6 砷化铜 I 和冰铜 2 的X 。射线能谱图 F i g ．6 T h eXr a ye n e r g ys p e c t r u mo fC u 3A sp h a s ep a r t i c l e 1 a n dm a t t e 2 图7砷化铁呈细粒状嵌布于冰铜中 F i g ．7F e 2A sp h a s ep a r t i c l e si n s e ti nm a t t e 3 铜、砷的赋存状态 有价元素在矿石中的赋存状态是决定其回收工艺及 回收指标的重要的因素’9J ，为查清铜、砷的赋存状 态，对砷、铜在各物相中的分布进行平衡计算，分析 图8 砷化铁沿冰铜边缘产出 F i g ．8F e 2A sp h a s ec o e x i s tw i t hm a t t e 结果见表3 、表4 。结果显示，闪速炉渣中的铜主要 赋存于冰铜中，其占有率为5 8 ．3 3 ％，其次分布于砷 化铜中，其占有率为4 1 ．6 7 ％。砷主要赋存于砷化铜 中，其占有率为5 3 ．2 7 ％，其次分布于砷化铁中，少量 分布于铅、铋等合金中。在铁橄榄石、非晶相及磁铁 矿中基本上未见有铜、砷分布。 9 1 3 n 5 8 3 3 2瓯1 o 1 u u 苣籁女 8 4 1 n 7 4 6 5 4 瓯2 ● 1 u u 蓬籁盎 万方数据 4 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第6 期 表3铜在不同物相中的分布率 T a b l e3T h ed i s t r i b u t i o no fC ui nv a r i o u sp h a s e，％ 2 砷化铜中包含少量的砷化铁及铜锑合金等。 表4 砷在不同物相中的分布率 T a b l e4T h ed i s t r i b u t i o no fA si nv a l 3 0 u sp h a s e／％ 物相名称含砷物相含量物相中砷含量砷在物相中的分布率 砷化铜0 ．7 2 3 0 ．8 95 3 ．2 7 砷化铁”0 ．2 9 6 7 ．7 54 6 ．7 3 4 冰铜与含砷物相的粒度分布特征 为了确切了解闪速炉渣中冰铜与含砷物相的嵌 布粒度，分别对含冰铜与含砷物相进行了粒度测定， 其中含砷物相集合体为砷化铜、砷化铁及其它合金 各自的单体及彼此之间构成的集合体。两者粒度结 果见表5 。 表5 样品中冰铜与含砷物相集合体粒度组成表 T a b 】e5G r a i ns i z ed i s t r i b u t i o no fm a t t e s a n d a r s e n i d e a g g r e g a t ei nt h es a m p l e s ，‘％ 从表5 可以看出，冰铜的粒度分布很不均匀，其 中，在 7 4 m 粒级中，冰铜的占有率为2 9 ．8 5 ％，在 一1 0 “m 粒级中，冰铜的占有率达到5 ．0 5 ％。含砷 物相的粒度非常细，在一1 0 斗m 粒级中，其占有率高 达6 1 ．4 9 ％。 5 影响冶炼渣中铜砷分离的矿物学因 素分析 冶炼渣中的铜有约4 0 ％分布在砷化铜中，为了 降低铜精矿中的含砷量以保证铜精矿的品质，须尽 可能避免这部分砷化铜进入到铜精矿中，但与此同 时则会影响铜的回收率。 冶炼渣中的砷化铜、砷化铁与冰铜嵌布关系非 常紧密，大多都是以微细粒包裹于冰铜中，这部分含 砷物相即使在细磨条件下也较难与冰铜分离，故而 大部分砷在选矿过程中将与冰铜连生一并进入铜精 矿，这是造成铜精矿中砷含量较高的最主要原因。 此外，由于砷化铜与冰铜的浮游性能较为相似， 即便部分较粗砷化铜与冰铜在磨矿过程中解离，但 在选矿过程中不易将两者分离，也是造成铜精矿中 砷含量较高的重要原因。 仅有少量嵌布于磁铁矿、非晶相和铁橄榄石中的 微细粒含砷物相在选矿过程中将与之连生进入尾矿。 6结论 1 该闪速炉渣中铜、砷的含量分别为1 ．1 3 ％和 0 ．4 2 ％。其中，铜主要赋存于冰铜中，其次赋存于砷 化铜中。砷主要分布于砷化铜中，其次分布于砷化 铁，另有少量分布于砷铅合金和锑铋合金等。在铁 橄榄石、非晶相及磁铁矿中均未见有砷、铜分布。 2 该冶炼渣中冰铜的粒度分布很不均匀，其中， 在 7 4 斗m 粒级中，冰铜的占有率为2 9 ．8 5 ％，在一1 0 岬粒级中，冰铜的占有率达到5 ．0 5 ％；砷化物的粒度 非常细，在一1 0 岬粒级中的占有率高达6 1 ．4 9 ％。 3 该冶炼渣中的砷化物与冰铜嵌布关系非常紧 密，大多都是以微细粒形式包裹于冰铜中，在磨矿过 程中基本不能解离，加之砷化铜与冰铜的浮游性能 较为相似，在选矿过程中也不易将两者分离，因此大 部分砷化物将随冰铜走向分布而进入到铜精矿，不 可避免地引起铜精矿中砷含量过高。 参考文献 [ 1 ] 邓志文，黎剑华，陈静娟．我国闪速炼铜厂的清洁生产 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 3 1 6 - 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