赞比亚巴卢巴选矿厂铜钴分离试验研究.pdf

．3 4 ．有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第6 期 D O I 1 0 ．3 6 6 9 0 ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 11 ．0 6 ．0 0 9 赞比亚巴卢巴选矿厂铜钴分离试验研究 付和生1 刘亚平2 ，V i c t o rC h o n 9 0 2 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 ；2 ．中色卢安夏铜业有限公司，赞比亚 摘要中色卢安夏铜业有限公司 c L M 巴卢巴选矿厂浮选混合精矿中含有0 8 嚷一1 2 ％的钴，若能从铜精矿中分离出钻 精矿。则可以获得较好的经济效益。C L M 公司拟利用巴卢巴选矿厂技改工程的新建浮选系统及原有浮选系统生产铜、钻精矿。 通过铜钴分离试验，确定了混合精矿分离工艺，得到的铜精矿含铜2 5 ．4 4 ％、含钻0 ．1 7 ％、铜回收率为8 7 ．8 3 ％，钴精矿含钻 1 ．4 8 ％、钻回收率为6 7 ．6 5 ％、含铜2 2 3 ％，获得了较好的选矿技术经济指标。 关键词浮选；混合精矿；铜钴分离 中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 5 4 文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 1 0 6 - 0 0 3 4 - 0 5 T e s ta n dR e s e a r c ho nC o p p e ra n dC o b a l tS e p a r a t i o ni nB u l u b aC o n c e n t r a t o ro fL u a n s h y a M i n e F UH e s h e n 9 1 ，L 1 - UY a p i n 9 2 ，V i c t o rC h o n g o s 1 ．B e i j i 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 j i n g1 0 0 0 7 0 ，C h i n a ； 2 ．C N M CL u a n s h y aC o p p e rM i n e sP L C ．Z a m b i a A b s t r a c t ’1 1 1 ec o b a l tg r a d ei nb u l kc o n c e n t r a t ep r o d u c e da tC N M CL u a n s h y aC o p p e rM i n eP L Ci si n t h er a n g eo f0 ．8 ％。1 ．2 ％．A c c o r d i n gt ot h em a r k e td e m a n d ，ab e t t e re c o n o m i cb e n e f i tc a nb eo b t a i n e dw h e n c o p p e ra n dc o b a l ta r ep r o d u c e da ss e p a r a t ec o n c e n t r a t e s ．A c c o r d i n gt ot h i sp l a n 。t h et w o c o n c e n t r a t e sw i l l b ep r o d u c e du s i n gi n i t i a lf l o t a t i o ns y s t e ma n dn e wf l o t a t i o ns y s t e m ．T h es e p a r a t i o nt e s t ss h o wt h a tt h ec o p p e r g r a d ea n dt h ec o b a l tg r a d ei s 2 5 ．4 4 ％a n d0 ．17 ％r e s p e c t i v e l yi nc o p p e rc o n c e n t r a t ew i t hac o p p e rr e c o v e r y o f8 7 ．8 3 ％．I nt h ec o b a l tc o n c e n t r a t e ．t h ec o p p e rg r a d ei S2 ．2 3 ％a n dt h ec o b a l tg r a d ei S1 ．4 8 ％w i t h a c o b a l tr e c o v e r yo f6 7 ．6 5 ％．W i t ht h i sp r o c e s s ．g o o df i n a n c i a la n dm e t a l l u r g i c a li n d e x e sc a l lb ea c h i e v e d ． K e yw o r d s f l o t a t i o n ；b u l kc o n c e n t r a t e ；c o p p e ra n dc o b a l ts e p a r a t i o n 钴是一种重要的战略金属，钴及其合金广泛应 用于电机、机械、化工、航空和航天等领域。钴在 蓄电池行业、金刚石工具行业和催化剂行业的应用 也进一步扩大，从而对金属钻的需求呈上升趋势， 消费量逐年增加，价格也不断攀升，根据国家有关 部门2 0 1 1 年3 月出版的／ , 2 0 0 9 - - 2 0 1 5 年中国氢氧 化钴市场预测与投资建议分析报止，钴金属价格 为3 2 ～3 3 ．8 万元，t ，是铜价的5 倍左右。 近几年，我国钴的年消费量稳定在1 2 0 0t 左 右，国内钻产量包括氧化钻折算为钻每年总计约 收稿日期2 0 1 1 0 6 ～2 0 作者简介付和生 1 9 6 5 一 ，男，内蒙古赤峰人，高级- 丁程师。 6 0 0 ～7 0 0t ，国内钴产量尚不能满足国内需求，每 年约有半数需进口。 C L M 巴卢巴矿体原矿钴品位约为O ．1 ％，铜金 属总量为2 8 0 ．6 9 万t ，钴金属总量为3 ．9 3 万t 。巴 卢巴选矿厂年处理量1 2 0 万t ，生产的混合精矿中钴 品位为0 ．8 ％一1 ．2 ％，根据公司目前的产品销售情况， 混合精矿以售铜为主，钴不计价，每年约9 0 0t 钻 流失在铜精矿中，因此进行铜钴分离生产出符合市 场需求的钴精矿，将大幅度提高矿山的经济效益。 本文通过对比铜钴优先浮选与混合精矿铜钴分 万方数据 2 0 11 年第6 期付和生等赞比亚巴卢巴选矿厂铜钴分离试验研究3 5 离的实验室指标，确定了混合精矿铜钴分离工艺， 取得了较好的技术指标。 1矿石性质 矿石中铜矿物主要为黄铜矿，其次为斑铜矿、 辉铜矿、铜蓝；钴矿物主要为硫铜钴矿，其次为极 少量的辉砷钴矿；其它硫化矿物主要为黄铁矿、闪 锌矿、方铅矿、辉钼矿等。脉石矿物主要有黑云 母金云母、石英、长石、方解石、白云石、绿泥 石、透闪石类矿物。矿石中铜主要以黄铜矿、斑铜 矿、辉铜矿、铜蓝等独立硫化铜矿物形式存在，铜 在其中的分布率为9 3 ．5 3 ％。钴主要以独立矿物硫 铜钴矿形式存在，钴在其中的分布率为4 7 ．8 6 ％， 其次以类质同象赋存在黄铁矿中，钴在其中的分布 率为3 1 ．9 6 ％。其他的钴含在脉石矿物中，是影响钴 回收的主要因素。 矿石中硫化铜矿物、硫铜钴矿、黄铁矿的嵌布 粒度粗细不均，在_ 7 4I x m 粒级中，它们的占有率分 别为8 8 ．2 6 ％、8 2 ．6 4 ％、8 0 ．3 8 ％，在一1 0 斗m 粒级 中，它们的占有率分别为0 ．6 5 ％、0 ．3 8 ％、4 ．3 0 ％， 微细粒黄铁矿的含量最高，磨矿时很难解离，浮选 时极易损失于尾矿中。当磨矿细度为一7 4 斗m 占 6 0 ％时，硫化铜矿物集合体已充分单体解离，解离 度达9 1 ．5 7 ％。当磨矿细度为一7 4 斗m 占7 0 ％时，硫 铜钴矿集合体较充分单体解离，解离度为8 6 ．3 ％， 而黄铁矿的解离度只有8 1 ％。黄铁矿主要与脉石矿 物连生，而硫铜钴矿主要与硫化铜矿物连生。由此 可见，铜、钴、铁三种矿物在相同的磨矿细度时单 体解离度相差很大，因此需要考虑单体解离又要避 免过磨。矿石中黑云母、绿泥石及沸石等片状硅酸 盐矿物种类多、含量高，易碎磨、易泥化，不仅消 耗药剂，而且影响指标，须考虑对其分散或抑制。 原矿化学分析结果见表1 。原矿矿物组成及含 量见表2 。 2 原有的铜钴分离工艺 自2 0 0 4 年开始铜、钴生产以来，浮选流程一 直采用铜钴依次优先浮选，分别获得铜精矿、钴精 表2原矿矿物组成及含量 T a b l e2 C o m p o s i t i o na n dc o n t a i n so fm i n e r a l ／％ 矿物名称相对含量矿物名称相对禽鐾矿物名称相对含蛩 黄铜矿 2 ．2 3 方铅矿0 ．O l长石 1 4 ．4 0 斑铜矿0 ．2 3赤铁矿埔铁矿0 ．4 1方解石 1 1 ．1 0 辉铜矿O ．c r 7其它矿物2 ．1 3白云石 6 ．2 0 硫铜钻矿0 ．1 0黑云母 1 5 ．4 0 绿泥石 7 ．8 0 黄铁矿 1 ．3 8 绢云母 5 ．7 0 透闪石 6 ．2 0 闪锌矿0 ．0 4石英 2 2 ．5 0沸石4 ．1 0 矿。2 0 0 8 年7 月以后，为合理利用过滤机生产能 力，简化浮选流程及满足谦比希钴酸厂生产工艺的 要求，将优先浮选流程改为铜钴混合浮选流程，得 到一种铜钴混合精矿。 原有系统的铜钴依次优先浮选流程为一次粗 选、一次扫选，粗选精矿、扫选精矿合并后精选， 得到最终的铜精矿 铜品位3 0 ％、钴品位0 ．4 5 ％ ， 精选尾矿被泵至选铜中矿再选，中矿再选精矿泵回 铜精选作业，中矿再选尾矿与优先选铜系列的选铜 尾矿一起泵送到选钴作业。选钴作业流程与选铜作 业相同，得到的钴精矿中钴品位为1 ．5 ％，铜品位 1 0 ％，磨矿细度为一7 4 斗m 占6 8 ％。所用药剂有氰 化物、捕收剂S I P X 、起泡剂D 2 5 0 E 和石灰。铜粗 选矿浆p H 值控制在1 0 ．5 左右。铜总回收率6 0 ％- 8 0 ％，钻总回收率为5 0 ％～7 0 ％。 3 试验方案 3 ．1 试验流程的确定 铜钴分离的原则流程有两种一种铜钴依次优 先浮选，一种是铜钴混合精矿铜钴分离浮选。 两种流程都有各自的优缺点。前者相当于两个大型 原矿处理浮选系统，而后者需要在一个大型原矿处 理浮选系统基础上增加两个小型精矿处理系统即 可；后者的矿浆处理量为前者的6 0 ％，可简化流 程，减少设备，降低能耗。两种流程的常规药剂 消耗大致相同，但分布不同。在优先选铜流程中， 选铜时要在高p H 值介质中抑制钴，而选钻作业需 要加入硫酸或通入二氧化碳中和矿浆p H 值，难度 相对较大。而混合精矿分离流程在常规p H 介质中 万方数据 3 6 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第6 期 进行，混合精矿分离时需要氰化钠在高p H 值条件 下联合抑制钴，存在氰根处理的问题。两种流程都 具有较大的灵活性。在不选钴时，可以停掉后端选 钻系统或分离系统，只需调整前端系统的药剂条件 即可达到选铜的目的。 另外一种思路就是优先选铜一混合精矿分离的 联合流程，先加入少量药剂把易浮的辉铜矿、斑铜 矿和部分黄铜矿先选出来，然后铜钻混选再精矿分 离。从理论上讲，此流程既能获得较好的指标、又 避开了中和p H 值的问题。但此流程过长、工艺复 杂，对操作的要求十分严格，实施较困难，此流程 不予考虑。 根据中色C L M 巴卢巴选矿厂的实际情况，无 论是哪种流程，都需在新系统的基础上加以实施。 新系统是指2 0 11 年投产的巴卢巴选矿厂技改工程 的新建浮选系统，采用国产K Y F 一1 6 浮选机作为 粗、扫选，K Y F 一8 浮选机作为中矿再选，浮选柱 精选，设计能力为5k t ／d 。 由以E 的分析比较可见，两种方案各有利弊， 本项目将对两种流程分别进行小型试验研究，根据 两种流程的技术经济指标，确定工艺流程。 3 ．2 影响因素分析 无论采用哪种流程，都存在铜钻互含问题。要 想得到较好的分离指标，必须减少铜钴互含，这就 需要在分离过程中采用高选择性药剂，控制好各作 业中各药剂的用量。原矿中铜品位约是钴品位的 1 2 倍，而目前钴的价格仅是铜的4 0 倍，因此从经济 角度考虑，要尽可能使硫铜钻矿进入铜精矿中。在 保证铜回收率的前提下，尽可能提高钴的回收率。 4 小型试验 试验样品于2 0 1 0 年5 月1 51 3 从选厂碎矿最终 产品中截取，加工后共5 0k g 。因条件所限，仅采 用开路浮选，按作业回收率返算中矿。 4 ．1 优先选铜 4 ．1 ．1 模拟原有浮选系统选铜、新系统选钴 在常规磨矿细度一7 41 L L m 7 0 ％条件下，采用选 择性较好的弱捕收剂S N P X 选铜、强捕收剂S I P X 选钴，试验流程见图1 ，试验结果见表3 。 试验得到的铜精矿品位为3 0 ．3 4 ％、钴精矿品 位为2 ．0 4 ％，铜回收率为7 1 ．0 9 ％、钴回收率为 3 7 ．3 8 ％。此流程可获得很高的铜、钴精矿品位，但 由于铜扫选泡沫中含铜、钴品位都较高，分离效果 很差。 图l 模拟现场浮选系统选铜、新系统选钴流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fo l dc o p p e rf l o t a t i o np r o c e s sa n d n e wc o b a l tf l o t a t i o np r o c e s st e s t 表3 模拟原有浮选系统选铜、新系统选钴试验结果 T a b l e3 R e s u l to fo l dc o p p e rf l o t a t i o np r o c e s sa n d n e wc o b a l tf l o t a t i o np r o c e s st e s t ，％ 4 ．1 ．2 模拟新浮选系统选铜、原有系统选钴 试验流程同图1 ，只是改变了浮选时间和药剂 条件，选铜p H 值为l l ，S N P X 用量3 ．0 、1 ．5 和1 ．O g ，t ，试验结果见表4 。 此流程得到的铜精矿品位2 5 ．3 4 ％、钴精矿品 位1 ．4 9 ％，铜回收率为7 5 ．9 5 ％，钴回收率为 2 5 ．5 2 ％，可以获得品位适中的铜、钴精矿，但仍未 解决铜扫选泡沫中含铜、钴品位较高的问题，分离 效果依然很差。尤其提高了p H 值后，铜回收率有 所增加，但钴回收率降低很多。考虑现场制备、添 加硫酸困难，所以本试验选铜时没有控制p H 值达 到1 1 ．5 以上，可以充分抑制钴。从试验结果看， 在较低的p H 条件下无法做到铜和钴的有效分离。 4 ．2 混合精矿分离 万方数据 2 0 1 1 年第6 期付和生等赞比亚巴卢巴选矿厂铜钴分离试验研究3 7 表4模拟新浮选系统选铜、原有系统选钴试验结果 T a b l e4R e s u l to fn e wc o p p e rf l o t a t i o np r o c e s sa n d o l dc o b a l tf l o t a t i o np r o c e s st e s t ／％ 考虑模拟新浮选系统混选铜钴、原有系统分 离，可以有效利用设备性能。试验流程见图2 。经 过多次试验，最终最佳药剂条件见图2 ，试验结果 见表5 。 铜精矿中矿2钻精矿 图2 模拟新系统混选、原有系统分离流程 F i g ．2 H o w s h e e to fn e wm i x e dm i n e r a lf l o t a t i o n a n do l ds e p a r a t i o ns y s t e m 从表5 中可以看出 1 各项分离指标都令人满意，铜精矿品位 2 5 ．4 4 ％、铜回收率8 7 ．8 3 ％，钻精矿品位1 ．4 8 ％、 表5模拟新浮选系统混选、原有系统分离试验结果 T a b l e5R e s u l to ft e s tf o rn e wm i x e dm i n e r a l f l o t a t i o na n do l ds e p a r a t i o ns y s t e m／％ 钴回收率6 7 ．6 5 ％。主要是因为成功地分离了中矿、 有效降低了铜精矿中钴 仅0 ．1 7 ％ 和钴精矿中的 铜 仅2 ．2 3 ％ 。这些指标与卢安夏矿原有的指标相 比具有显著提高。以前的分离指标为铜精矿中含 钴0 ．4 ％～0 ．6 ％、铜回收率为6 0 ％～7 0 ％；钴精矿中 含铜8 ％～1 2 ％、钴回收率为5 0 ％～6 0 ％。 2 经返算，混选部分混合精矿产率为8 ．6 7 ％， 混合精矿中铜品位为1 3 ．2 2 ％、铜回收率为9 6 ．4 4 ％、 钴品位为0 ．9 0 8 6 ％、钴回收率为7 4 ．1 9 ％，混合浮 选的高效回收是保证最终回收率的前提条件。 3 铜精矿中损失钴6 ．2 7 ％、钴精矿中损失铜 8 ．0 7 ％，如果加上各精矿中互含的回收率，铜总回 收率为9 5 ．9 0 ％，钴总回收率为7 3 ．9 2 ％。 6 试验结果对比 比较优先选铜的模拟流程试验与混合精矿分离 试验的结果，可以发现混合精矿分离工艺具有以下 几点优势 1 混合浮选一分离指标好于优先浮选指标。 铜精矿品位为2 5 ．4 4 ％、回收率为8 7 ．8 3 ％；钻精矿 品位为1 ．4 8 ％、回收率为6 7 ．6 5 ％。成功地解决了 铜钻互含问题，采用新系统进行铜钴混合浮选，混 合精矿利用原有浮选系列进行铜钴分离将会取得较 好的技术经济指标。 2 混合精矿分离系统只需两个现运行的浮选 系列加上两槽浮选柱即可，流程连接简单，不需要 另增加主体设备，只增加少量辅助设备即可。 3 混合精矿分离在药剂使用方面，只是在原 有生产 单一混选 的基础上增加了氰化钠的使用 3 0 趴 。 7 效益分析 C L M 巴卢巴选矿厂原矿中铜品位足钴品位的 万方数据 3 8 有色金属 选矿部分 2 0 11 年第6 期 1 2 倍，如果按钴价格是铜价的5 倍计算，若8 ．0 7 ％ 的铜损失在钴精矿中，则需要1 9 ．3 7 ％的钴精矿来 补偿。也就是说，与原有流程相比，可增加 6 7 ．6 5 ％一1 9 ．3 7 ％- - 4 8 ．2 8 ％的钻精矿的效益。按1 0 0 万如计算，可额外回收钻精矿含量4 8 2 ．8t 。 增加的成本为两个现运行系列的用电和设备维 护费用、氰化钠费用。但由于铜精矿品位的提高， 减少了铜精矿数量约1 9 ％，产品单价有所提高、运 输费用有所降低，并且石灰的用量也有所降低。 8 结语 通过模拟C L M 巴卢巴选矿厂新建系统及原有 系统的工艺流程，分别进行铜钴依次浮选及混合精 矿分离试验研究。研究结果表明，混合精矿分离 试验指标要优于优先浮选，应用于实际生产中，可 相应提高铜、钴精矿指标及钴的回收率，减少了铜 钴互含，同时可以简化流程、减少设备、降低运行 及维护成本，从而提高矿山经济效益。 参考文献 [ 1 ] 付和生。李剑铭．I 匹l J I I 某铅锌矿的选矿试验研究[ J ] ．有 色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 ， 5 1 4 一1 6 ． [ 2 ] 肖婉琴，王中明，程新朝．用选冶联合工艺处理某含铜多 金属矿的研究[ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 7 1 1 4 0 - 4 2 ． [ 3 ] 曹喜民．某复杂铜硫矿石选矿工艺试验研究[ J ] ．有色金 属 选矿部分 ，2 0 0 7 5 5 8 ． v O - v ．V OO - V ．v OO ．⋯OO ．v ．v OO ．⋯OO - ⋯IO ．⋯OO - ⋯OO - ⋯O ．⋯O ．⋯00 - ⋯00 - ⋯00 ．⋯00 - ⋯00 ．⋯00 ．、 ．／≯ 上接第2 1 页 表1 2阿舍勒历年实际生产技术指标统计 表1 3锌硫分离尾矿再选铜效益评估 T a b l e1 2A s h e l ea c t u a lp r o d u c t i o no f t e c h n i c a li n d i c a t o r s T a b l e1 3 S e p a r a t i o n o fz i n ca n ds u l f u rc o p p e r o v e rt h ey e a r ss t a t i s t i c s ／％tailings b e n e f i ta s s e s s m e n t 。，n原矿品位铜精矿品位铜精矿同收率锌精矿品位锌精矿回收率 ’”’ C uZ nC uZ n C uZ nC uZ nC uZ n 2 0 0 52 ．6 61 ．5 21 9 ．8 63 ．9 97 9 ．4 72 7 ．8 8 一一一一 2 0 0 6 3 ．0 7 1 ．9 31 9 ．6 53 ．2 78 5 ．2 32 2 ．5 72 ．7 53 9 ．3 81 ．7 64 2 ．6 2 2 0 0 r 72 ．4 91 ．5 21 8 ．6 43 ．7 38 5 ．5 82 8 ．0 61 ．5 54 5 ．3 91 ．0 74 8 ．4 0 2 0 0 82 ．2 9 O ．9 81 9 ．7 23 ．O l8 9 ．0 73 2 ．1 41 ．2 24 6 ．3 90 ．5 24 6 ．4 5 2 0 0 92 ．4 01 ．0 21 8 ．7 52 ．8 89 1 ．0 43 3 ．0 61 ．4 14 4 ．2 00 ．6 74 8 ．3 5 2 0 t O2 ．3 61 ．3 41 8 ．9 53 ．2 09 1 ．9 32 6 ．9 71 ．1 74 4 ．6 00 ．8 86 1 ．3 9 设计指标2 ．5 01 ．5 02 5 ．0 02 ．2 89 2 ．0 01 4 ．0 0 5 0 ．0 00 ．8 27 3 ．0 0 注2 0 1 0 年技术指标为l 一7 月平均指标。 阿舍勒铜矿锌硫分离尾矿再选铜工业试验阶段 就取得一定的经济效益，等工业试验取得第一手技 术参数和工业试验生产实践经验，待正式投入工业 化应用后，还需要增加岗位生产操作工，解决部分 劳动力就业；同时在一定程度上还减少了向现有尾 矿库的排放量，减轻了尾矿库运行压力和库存尾矿 量，而且尾矿综合回收利用是国家政策性鼓励发展 项目。因此，试验研究和工业试验实践表明阿舍勒 锌硫分离尾矿可以回收部分丢弃的有价金属，不但 月份生产铜金属量／ t 月。1 生产投入成本／ 万元月。 新增效益／万元 能为企业增加经济效益，而且通过回收有价金属， 达到节能减排的目的，为最大限度地利用矿产资源 迈出了坚实的尝试步伐，为企业长远发展提供了可 借鉴的有益经验。 参考文献 [ 1 ] 紫金矿冶设计研究院．新疆阿舍勒铜矿锌硫分离尾矿综 合回收试验研究J R ] ．2 0 1 0 ． [ 2 ] 新疆阿舍勒铜业股份有限公司．新疆阿舍勒锌尾矿再选 铜试验报告[ R ] ．2 0 0 9 ． 万方数据