铜冶炼渣中单质铜相强化浮选回收工艺优化及生产实践.pdf

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3 6 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 d o i 1 0 .3 9 6 9 /j .i s s n .1 6 7 1 9 4 9 2 .2 0 2 0 .0 6 .0 0 7 铜冶炼渣中单质铜相强化浮选回收工艺 优化及生产实践 王俊娥1 ’2 ,吴星琳1 ,陈杭1 ,李国尧1 ,张恒星1 ,石璃1 1 .厦门紫金矿冶技术有限公司,福建厦门3 6 1 1 0 1 ; 2 .福州大学紫金矿业学院,福州3 5 0 1 0 8 摘要针对某冶炼企业铜渣选矿工艺过程中存在的单质铜易沉槽、难以浮选回收等问题,对现有工艺行了优化和改 进,实现降低尾矿中单质铜相含量,提高铜回收率的目的。在最佳优化条件下进行浮选试验,铜精矿中铜、金、银回收率分别 为9 3 .6 4 %、8 3 .3 0 %、9 3 .6 5 %,尾渣中铜品位降为0 .2 2 %,其中金属铜品位由0 .1 8 %降为0 .1 0 %,占比由5 1 .4 3 %降为 4 0 .9 1 %,有效强化了单质铜相的浮选回收。应用实践证明,优化工艺综合经济效果显著,可实现铜冶炼渣中铜、金、银的高效 回收。 关键词铜冶炼渣;单质铜;浮选;工艺优化;生产实践 中图分类号T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 19 4 9 2 2 0 2 0 0 60 0 3 60 5 P r o c e s sO p t i m i z a t i o na n dP r o d u c t i o nP r a c t i c eo fE n h a n c e dF l o t a t i o n R e c o v e r yo fC o p p e rP h a s ei nC o p p e rS m e l t i n gS l a g W A N GJ u n ’e 1 ~,W UX i n g l i n2 ,C H E NH a n 9 1 ,L jG u o y a 0 1 ,Z H A N GH e n g x i n 9 1 ,S H IY u l J .X i a m e nZ i j i nM i n i n ga n dT e c h n o l o g yC o .,L t d .,X i a m e n3 6 1 j 0 J ,F u j i a n ,C h i n a ; 2 .C o l l e g eo fZ i j i nM i n i n g ,F u z h o uU n i v e r s i t y ,F u z h o u3 5 0 1 0 8 ,C h i n a A b s t r a c t I no r d e rt os o l v et h ep r o b l e m so fs i m p l ec o p p e re a s yt os i n ki nt h et a n ka n dd i f f i c u l tt o r e c o v e rb yf l o t a t i o ni nt h eb e n e f i c i a t i o np r o c e s so fc o p p e rs l a gi nas m e l t i n ge n t e r p r i s e ,t h ee x i s t i n gp r o c e s s h a sb e e no p t i m i z e da n di m p r o v e dt or e d u c et h ec o n t e n to fs i m p l es u b s t a n c ec o p p e rp h a s ei nt a i l i n g sa n d i m p r o v et h er e c o v e r yo fc o p p e r .T h er e c o v e r yo fc o p p e r ,g o l da n ds i l v e ri nc o p p e rc o n c e n t r a t ei s9 3 .6 4 %, 8 3 .3 0 %a n d9 3 .6 5 %r e s p e c t i v e l ya n dt h ec o p p e rg r a d eo fc o p p e rt a i l i n gs l a gi sr e d u c e dt o0 .2 2 %,i nw h i c h t h ec o p p e rg r a d ei sr e d u c e df r o m0 .1 8 %t o0 .1 0 %a n dt h ep r o p o r t i o ni sr e d u c e df r o m5 1 .4 30 At o4 0 .9 10 A , e f f e c t i v e l ys t r e n g t h e n i n gt h ef l o t a t i o nr e c o v e r yo fc o p p e rp h a s e .T h ea p p l i c a t i o np r a c t i c es h o w st h a tt h e c o m p r e h e n s i v ee c o n o m i ce f f e c to ft h eo p t i m i z e dp r o c e s si sr e m a r k a b l e ,a n dt h ee f f i c i e n tr e c o v e r yo fc o p p e r , g o l da n ds i l v e ri nc o p p e rs m e l t i n gs l a gc a nb er e a l i z e d . K e yw o r d s c o p p e rs m e l t i n gs l a g ;s i n g l ec o p p e r ;f l o t a t i o n ;p r o c e s so p t i m i z a t i o n ;p r o d u c t i o np r a c t i c e 随着当今世界对金属需求量的不断增大和迫于 环境的压力,冶金炉渣变成了人们研究和利用的对 象之一[ 1 ] 。冶金炉渣主要有钢铁渣、有色金属渣、化 工渣、煤灰渣等四大类[ 2 ] 。常见的有色金属渣主要 有铜渣、锌浸出渣、铅鼓风炉渣、锡渣、镍渣、赤泥等。 而铜渣作为一种重要的二次金属资源,其中含有大 量的可利用资源,由于现代炼铜工艺侧重于提高生 产效率,导致渣中的残余铜含量增加,回收这部分铜 资源是现阶段处理铜冶炼渣的主要目的[ 3 。5 ] 。我国 每年铜冶炼能力约为9 0 0 万t ,以9 6 %回收率计算, 以渣含铜2 %计,每年将有约5 0 余万t 铜、数吨的金 银进入炉渣,同时每年会产生约20 0 0 万t 固体废弃 物,因此寻求清洁高效、低能耗的方法高效回收铜渣 中的有价元素已成为重要的研究方向邸] 。 收稿日期2 0 2 0 一O 卜1 8 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 7 0 4 1 5 3 ;福建省高校产学合作项目 2 0 1 7 H 6 0 1 0 作者简介王俊娥 1 9 8 6 一 ,女,硕士,工程师,主要从事有色金属矿及二次资源综合回收选冶技术研发。 万方数据 2 0 2 0 年第6 期王俊娥等铜冶炼渣中单质铜相强化浮选回收工艺优化及生产实践 3 7 由于铜冶炼渣特性不尽相同,常用的回收方法 主要有选矿法、湿法分离法、火法贫化法。其中,选 矿法是从炉渣中回收铜金属最有效的方法,具有能 耗低、回收率高的特点[ 7 。9 ] 。 铜冶炼渣作为一种“人造矿石”,与原生铜矿石 相比,其密度大 铜矿石2 .8 ~3g /c m 3 ,铜冶炼渣 3 .8 ~4 .3g /c m 3 ,金属铜含量偏高,占比约2 0 %,过 去由于对浮选过程中不同形态铜矿物回收规律关注 不够,且未考虑伴生金银的赋存状态及综合回收口⋯, 现场生产金属回收率比较低,经济效益低下。针对福 建某铜冶炼企业铜渣选矿工艺过程中存在的单质铜 易沉槽,难以浮选回收等问题,对现有工艺进行了优化 和改进,实现降低尾矿中单质铜相含量,提高铜回收率。 1 铜冶炼渣性质 试样来自某铜冶炼企业闪速炉渣和转炉渣的混 合渣,该渣成分复杂,其中主要以磁铁矿、含铁铜硫 化矿、斑铜矿以及辉铜矿为主,其次为金属铜、黄铜 矿、闪锌矿、磁黄铁矿、方铅矿、金属银等;脉石矿物 主要有铁橄榄石、玻璃相,其次为长石、白云母。铜 冶炼渣主要化学成分分析结果见表1 ,铜化学物相分 析结果见表2 。 表1铜冶炼渣主要化学成分分析结果 T a b l e1R e s u l t so fc h e m i c a lc o m p o s i t i o n a n a l y s i so fc o p p e rs m e l t i n gs l a g/% 注1 单位为g /t ,下同 表2铜冶炼渣样铜物相分析结果 T a b l e2R e s u l t so fc o p p e rp h a s ea n a l y s i s o fc o p p e rs m e l t i n gs l a g/% 由表1 可知,试样中C u 含量为3 .0 5 %,A u 、A g 含量分别为3 .6 1g /t 、9 3 .2 0g /t ,A u 、A g 可富集在 铜精矿中伴生回收。由表2 可知,铜矿主要以硫化 铜矿为主,占总铜的7 1 .5 2 %,其中金属铜占总铜的 2 6 .5 4 %,氧化铜含量较少,为0 .3 2 %。 对铜渣采用电子探针进行波谱分析,对铜、金、 银等元素进行面扫描,扫描结果见图1 。由图1 可 知,铜渣中主要含铜矿物为硫化铜和金属铜,金、银 主要伴生在铜矿物中,与载体矿物铜一起回收。 图1铜冶炼渣电子探针波谱分析结果 F i g .1 R e s u l t so fs p e c t r u ma n a l y s i so fc o p p e rs m e l t i n gs l a gb yE P M A 2 选矿工艺现状 渣选厂采用破碎一细磨一浮选工艺回收其中的铜、 金、银等有价元素,工艺流程见图2 。生产工艺采用 磨矿细度为一0 .0 4 5m m 占8 0 %,以丁基黄药作为 捕收剂,浮选矿浆浓度为3 5 %进行选矿生产,2 0 1 6 年生产指标情况见表3 。由表3 结果发现,尾矿铜跑 高导致精矿铜回收率偏低。因此,对铜冶炼渣和浮 选尾渣进行工艺矿物学研究,其中铜元素的平衡分 配情况见表4 。 万方数据 3 8 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 原矿炉渣 图2铜冶炼渣选矿工艺流程 F i g .2 F l o w s h e e to fc o p p e rs m e l t i n g s l a gb e n e f i c i a t i o nt e s t s 表32 0 1 6 年铜冶炼渣选矿试验指标 T a b l e3I n d e x e so fc o p p e rs m e l t i n gs l a g b e n e f i c i a t i o nt e s t si n2 0 1 6/% 矿物组分i 丁i 蓑堕鲨杀石_ 而菩苎‰ 由表3 和表4 结果可知,工艺优化前浮选铜回 收率为8 9 .4 2 %,浮选尾渣铜含量为0 .3 5 %,其中单 质铜含量占总铜的5 1 .4 3 %,远高于铜冶炼渣中单质 铜的占比,主要原因是单质铜密度大,不易上浮,在 浮选过程中容易进入尾渣,其中伴生的金、银也会进 入尾渣损失。因此,强化单质铜的回收具有重要 意义。 3 工艺优化改进 针对上述铜渣浮选存在的问题,从磨矿细度、捕 收剂种类和浮选浓度等方面人手,优化浮选工艺参 数,强化铜渣中单质铜相的浮选回收,并协同考察 金、银等贵金属的回收情况。 3 .1 磨矿细度对铜渣浮选的影响 适宜的磨矿细度既能保证有用矿物较完全地单 体解离,又不至于造成矿物过粉碎而恶化浮选效果, 因此,考察了磨矿细度对铜渣浮选的影响,试验结果 见表5 。 表5 T a b l e5 由表5 结果可知,随着铜冶炼渣细粒级占比的 增大,铜精矿铜回收率呈上升趋势。当磨矿细度达 到一0 .0 4 5m m 占7 5 %时,继续增加磨矿细度,对铜 精矿铜回收率影响不大,且尾矿中铜损失较低,综合 考虑铜浮选效果及磨矿能耗,铜冶炼渣磨矿细度选 用一0 .0 4 5m m 占7 5 %为宜,此时,铜精矿中铜、金、 银回收率分别为9 0 .4 1 %、6 6 .8 5 %、9 0 .0 2 %,尾渣铜、 金、银品位分别降至0 .3 3 %、1 .3 4g /t 、1 0 .4 5g /t 。 3 .2 捕收剂种类对铜渣浮选的影响 固定铜渣磨矿细度为一0 .0 4 5m m 占7 5 %,浮 选浓度为3 5 %,考察采用Z - 2 0 0 、丁基黄药和Z - 2 0 0 %吼幢 { ;j果舱结舱验n 试蜡 度曲细由 舸以 略1 8R 万方数据 2 0 2 0 年第6 期王俊娥等铜冶炼渣中单质铜相强化浮选回收工艺优化及生产实践3 9 烷基羟肟酸组合作为捕收剂时,对铜渣浮选的影响, 试验结果见表6 。 由表6 结果可知,三种捕收剂对铜冶炼渣中的 铜均具有良好的选择性,综合考虑铜、金、银的协同 表6 T a b l e6 回收及药剂耗量,选用Z - 2 0 0 烷基羟肟酸的组合作 为捕收剂较合适,在此条件下,铜精矿中铜、金、银回 收率分别为9 2 .6 6 %、8 2 .0 1 %、9 7 .6 5 %,尾渣中铜、 金、银品位分别降为0 .2 5 %、0 .7 4g /t 、2 .4 9g /t 。 捕收剂种类试验结果 R e s u l t so fc o l l e c t o rt y p et e s t s /% 3 .3 浮选浓度对铜渣浮选的影响 由矿石性质可知,该铜冶炼渣中单质铜相含量 较高,在磨矿时易团聚成片状粗颗粒,一般浮选浓度 难以承载这部分粗重颗粒上浮。借鉴重介质选矿原 理,需要采用较高的浮选浓度进行浮选,有利于密度 大的矿物上浮。因此,固定磨矿细度一0 .0 4 5m m 占 7 5 %,以Z 一2 0 0 烷基羟肟酸的组合作为捕收剂考察 不同浮选浓度对铜渣浮选的影响,试验结果如表7 所示。 表7浮选浓度试验结果 T a b l e7R e s u l t so ff l o t a t i o np u l p c o n c e n t r a t i o nt e s t s/% 由表7 结果可知,随着浮选浓度的提高,铜精矿 回收率呈逐渐增加的趋势,当浮选浓度提高到4 5 % 时,铜精矿中铜、金、银回收率分别为9 3 .1 7 %、 8 2 .3 3 %、9 6 .7 1 %,尾渣中铜、金、银品位分别降为 0 .2 4 %、0 .7 2g /t 、3 .4 9g /t ,继续提高浮选浓度,金 属回收率略有下降,因此,选择适宜的浮选浓度 为4 5 %。 3 .4 综合条件试验 固定磨矿细度为一o .0 4 5m m 占7 5 %,以Z - 2 0 0 烷基羟肟酸作捕收剂,浮选浓度为4 5 %,在优化条件 基础上,进行了铜渣最佳条件浮选试验,试验结果如 表8 所示,尾渣中铜的平衡分配见表9 。 表8综合条件浮选试验结果 T a b l e8R e s u l t so fc o m p r e h e n s i v e c o n d i t i o nf l o t a t i o nt e s t s/% 组分 浮选尾渣 C u 品位C u 占有率 万方数据 4 0 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 由表8 结果可知,最佳浮选条件下,铜精矿中 铜、金、银回收率分别为9 3 .6 4 %、8 3 .3 0 %、9 3 .6 5 %, 铜尾渣铜、金、银品位分别降为0 .2 2 %、0 .7 1g /t 、 6 .6 7g /t 。由表9 可知,浮选尾渣中铜品位由 0 .1 8 %降为0 .0 9 %,占比由5 1 .4 3 %降为4 0 .9 1 %, 说明通过浮选工艺优化,有效强化了铜渣中单质铜 相的浮选回收。 4 生产实践 在前期研究基础上,将铜渣中单质铜相强化浮 选工艺应用于福建某铜冶炼企业渣选厂,显著提高 了铜、金、银回收率、节省作业时间,经济效益显著。 对技术成果应用前后浮选指标进行持续跟踪,金、 银、铜浮选回收率的变化情况见表1 0 。 表1 02 0 1 7 年技术应用后浮选指标情况 由表1 0 结果可知,经过工艺优化,铜回收率由 8 9 .4 2 %提升至9 3 .5 0 %,尾矿中铜品位由0 .3 5 %降 低至0 .2 2 %;同时金、银回收率分别达到8 2 .4 1 %和 9 0 .8 6 %。铜渣原矿中铜品位为3 .0 0 %,工艺条件优 化后,铜精矿中铜回收率由原来的8 9 .4 2 %提高到 9 3 .5 0 %,以年处理5 0 万t 铜渣,铜价按4 .5 万元/t 计,每年产生的效益为 年新增产值一原矿品位处理量提高的回收 率铜价一3 .0 0 %5 0 9 3 .5 0 %一8 9 .4 2 % 4 .5 27 5 4 万元 5结论 1 铜冶炼渣成分复杂,主要含铜矿物为辉铜矿 和金属铜。浮选过程中单质铜比重大,不易上浮,导 致伴生的金、银一并损失。 2 为强化铜冶炼渣中单质铜相浮选回收,试验从 磨矿细度、捕收剂种类和浮选浓度三方面进行工艺条 件优化。在最佳条件下浮选,获得的铜精矿铜、金、银 回收率分别为9 3 .6 4 %、8 3 .3 0 %、9 3 .6 5 %,尾渣中铜、 金、银品位分别降为0 .2 2 %、0 .7 1g /t 、6 .6 7g /t ,且尾 渣中金属铜品位由0 .1 8 %降为0 .0 9 %,占比由5 1 .4 3 % 降为4 0 .9 1 %,有效强化了单质铜相的浮选回收。 3 生产实践表明,在优化的浮选工艺条件下铜 回收率由8 9 .4 2 %提升至9 3 .5 0 %,尾矿中铜品位由 0 .3 5 %降低至0 .2 2 %;金、银回收率分别为 8 2 .4 1 %、9 0 .8 6 %。优化工艺条件显著提高了铜、 金、银回收率,节省了作业时间,经济效益显著。 参考文献 E 1 ] 雷存友,吴彩斌,余浔.铜冶炼炉渣综合利用技术研究 与探讨[ J ] .有色冶金设计与研究,2 0 1 4 ,3 5 1 1 - 4 . L E IC u n y o u ,W UC a i b i n ,Y UX u n .R e s e a r c ha n d d i s c u s s i o no nc o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o nt e c h n o l o g yo f c o p p e rs m e l t i n gs l a g [ J ] .D e s i g na n dR e s e a r c ho n N o n f e r r o u sM e t a l l u r g y ,2 0 1 4 ,3 5 1 l 一4 . [ 2 ]王娟.铜冶炼炉渣选矿技术现状及研究方向[ J ] .中外 企业家,2 0 1 5 3 2 1 2 8 . W A N GJ u a n .C u r r e n ts i t u a t i o na n dr e s e a r c hd i r e c t i o no f c o p p e rs m e l t i n gs l a gb e n e f i c i a t i o nt e c h n o l o g y [ J ] . C h i n e s ea n dF o r e i g nE n t r e p r e n e u r s ,2 0 1 5 3 2 1 2 8 . E 3 ] 徐明.铜冶炼炉渣浮选回收铜的初步研究[ D ] .沈阳东 北大学,2 0 0 9 . X UM i n g .Ap r e l i m i n a r ys t u d yo nt h ef l o t a t i o nr e c o v e r y o fc o p p e rf r o mc o p p e rs m e l t i n gs l a g [ D ] .S h e n y a n g N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y ,2 0 0 9 . [ 4 ] 冉银华,张志明,郭强,等.某铜冶炼炉渣回收铜的选矿 工艺试验[ J ] .矿业研究与开发,2 0 1 9 ,3 9 3 6 3 6 6 . R A NY i n h u a ,Z H A N GZ h i m i n g ,G U OQ i a n g ,e ta 1 . B e n e f i c i a t i o np r o c e s st e s to f c o p p e rr e c o v e r yf r o ma c o p p e rs m e l t i n gs l a g [ J ] .M i n i n gR e s e a r c ha n dD e v e l o p m e n t , 2 0 1 9 ,3 9 3 6 3 - 6 6 . E 5 3 吴健辉.某铜冶炼高品位混合铜渣选矿工艺研究[ J ] . 有色金属 选矿部分 ,2 0 1 5 1 6 7 7 1 . 下转第7 0 页 %/, 7O r 2 把 n a n X O咄嘶 n p O p .h a a 1 t a 0 C F hCe OebaT 万方数据 7 0 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第6 期 [ 3 1 [ 4 1 [ 5 ] [ 6 ] 究[ J ] .金属矿山,2 0 1 5 9 8 0 8 4 . B A IL i m e i ,L IM e n g ,H A NY u e x i n ,e ta 1 .R e s e a r c ho n p r o c e s sm i n e r a l o g yo fac o p p e ro r ef r o mA n h u ip r o v i n c e l , J ] . M e t a lM i n e ,2 0 1 5 9 8 0 8 4 . 郭维民,陆建军,章荣清,等.安徽铜陵冬瓜山矿床中磁 黄铁矿矿石结构特征及其成因意义[ J ] .矿床地质,2 0 1 0 3 4 0 54 1 4 . G U OW e i m i n ,L UJ i a n ju n ,Z H A N GR o n g q i n g ,e ta 1 . O r et e x t u r e sa n dg e n e t i cs i g n i f i c a n c eo fp y r r h o t i t ef r o m D o n g g u a s h a no r ed e p o s i t i n T o n g l i n g a r e ai nA n h u i p r o v i n e e [ - J 1 .M i n e r a lD e p o s i t s ,2 0 1 0 3 4 0 5 4 1 4 . 李文娟,宋永胜.磁黄铁矿的浮选电化学及抑制剂研究 概况[ J ] .矿冶,2 0 0 8 ,1 7 1 1 0 1 3 . L IW e n ju a n ,S O N GY o n g s h e n g .Ar e v i e wo fp y r r h o t i t e f l o t a t i o ne l e c t r o c h e m i s t r ya n di t sd e p r e s s a n t [ - J 1 .M i n i n g & M e t a l l u r g y ,2 0 0 8 ,1 7 1 1 0 1 3 . 洪秋阳,汤玉和,王毓华,等.磁黄铁矿结构性质与可浮 性差异研究l J 1 .金属矿山,2 0 1 1 1 6 4 6 7 . H O N GQ i u y a n g ,T A N GY u h e ,W A N GY u h u a ,e ta 1 . I n v e s t i g a t i o no np r o p e r t i e sa n ds t r u c t u r eo fp y r r h o t i t e a n dt h ed i f f e r e n c eo fi t sf l o t a b i l i t y [ J ] .M e t a lM i n e ,2 0 1 1 1 6 4 6 7 . 蔡美芳,党志.磁黄铁矿氧化机理及酸性矿山废水防治 的研究进展[ J ] .环境污染与防治,2 0 0 6 1 5 8 6 1 . 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