云南某铜钴矿的选冶试验研究.pdf

第3 l 卷第5 期 2 0 1 1 年l O 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R 玎q G V 0 1 ．3 l №5 0 c t o b e r2 0 l l 云南某铜钴矿的选冶试验研究① 汤玉和1 ，汪泰1 ”，李杏英1 ，胡真1 ，陈志强1 ，李汉文1 1 ．广州有色金属研究院。广东广州5 1 0 6 5 1 ；2 ．中南大学，湖南长沙4 1 0 0 8 3 摘要采用选冶联合工艺流程处理云南某铜钴矿石，最终可获得铜精矿含铜1 6 ．9 5 ％、铜回收率6 0 ．2 8 ％，铁精矿含铁6 2 ．2 5 ％、铁 回收率9 0 ．3 ％，钴精矿含钴1 3 ．0 2 ％、钴回收率8 6 ．5 ％的技术指标。 关键词浮选；铜钴矿石；钴；焙烧；浸出 中图分类号T D 9 2 3文献标识码A文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 1 0 5 - 0 0 5 3 一0 3 B e n e f i c i a t i o no fS o m eC U C oO r ef r o mY u n n a nw i t hC o m b i n e dP r o c e s so f R o a s t i n g - l e a c h i n ga n dF l o t a t i o n T A N GY u h e l ，W A N GT a i l ，2 ，L IX i n g ．y i n 9 1 ，H UZ h e n ‘，C H E NZ h i q i a n 9 1 ，L IH a n w e n l 1 ．G u a n g z h o uR e s e a r c hI n s t i t u t eo fN o n - f e r r o u sM e t a l s ，G u a n g z h o u5 10 6 51 ，G u a n g d o n g ，C h i n a ；2 ．C e n t r a lS o u t h U n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t W h e na d o p t i n gac o m b i n e dp r o c e s so fm a s t i n g l e a c h i n ga n df l o t a t i o nt ob e n e f i c i a t eac o p p e r c o b a l to r ei n Y u n n a nP r o v i n c e ，ac o p p e rc o n c e n t r a t ew i t haC ug r a d ea n dr e c o v e r yo f1 6 ．9 5 ％a n d6 0 ．2 8 ％，r e s p e c t i v e l y ，a ni r o n o r ec o n c e n t r a t ew i t haF eg r a d ea n dr e c o v e r yo f6 2 ．2 5 ％a n d9 0 ．3 0 ％，r e s p e c t i v e l y ，a n dac o b a l tc o n c e n t r a t ew i t haC o g r a d ea n dr e c o v e r yo f1 3 ．0 2 ％a n d8 6 ．5 ％，r e s p e c t i v e l y ，C a l lb eo b t a i n e d ． K e yw o r d s f l o t a t i o n ；c o p p e r - c o b a l to r e ；c o b a l t ；m a s t i n g ；l e a c h i n g 钴是一种银白色金属，属于铁族元素。钴的矿物 或钴的化合物一直用作陶瓷、玻璃、珐琅的釉料。直到 2 0 世纪，钴及其合金才在电机、机械、化工、航空和航 天等工业部门得到广泛的应用，且消费量逐年增加。 而今，钴已经成为一种全球的战略物资⋯。我国钴资 源非常稀缺，2 0 0 7 年对外依存度达到9 0 ％，是对外依 存度最高的有色金属元素J 。因此，加大对钴矿石的 选别利用具有重要的意义。 1 矿石性质 矿样来自云南某选厂的铜钴矿石，矿样主要化学 成分分析见表1 。 表1矿样主要化学组成分析结果 质量分数 ／％ C uC oSF eA s S i 0 2 C a OA 1 2 0 3 M g O O ．2 30 ．2 47 ．4 99 ．2 70 ．0 4 15 5 ．12 ．6 98 ．7 20 ．9 9 矿石中主要有用金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、含钴 黄铁矿、铁硫砷钴矿以及少量的铁硫砷钴矿等；脉石矿 物主要为石英、长石、白云母等。由于该矿石中有用矿 物种类繁多，所以该矿物属于复杂难选的硫化矿。 2 试验研究 钴多伴生在铁、铜和镍矿中。工艺矿物学研究发 现，该矿石中的钴主要是以类质同象的方式替代黄铁 矿中的铁离子赋存在黄铁矿中。目前国内外对处理硫 化铜钴矿石的浮选工艺流程方案主要有两种第一是 混合浮选；第二是优先浮选。本文采用石灰抑硫、优先 浮选获得铜，然后再对硫钴精矿采用焙烧一湿法浸出获 得钻和铁。 2 ．1 选矿试验 2 ．1 ．1 磨矿粒度对现场原矿在不同磨矿粒度下进 行了选矿探索试验。试验流程见图1 ，试验结果见 图2 。从图2 可以看出，矿样磨细，粗精矿中铜钴品位 变化不大，回收率逐渐升高，合适的磨矿粒度为 - 0 ．0 7 4m m 粒级占8 0 ％。 2 ．1 ．2 浮选试验工艺矿物学研究表明，硫钴精矿中 主要钴矿物为铁硫砷钴矿 C o ，F e A s S ，矿物含钴量 1 2 ％一3 0 ％，钴与铁类质同象替代。由于钴矿物主要 ①收稿日期2 0 1 l - 0 3 - 2 3 作者简介汤玉和 1 9 6 4 一 ，男，安徽和县人，教授级高工。博士，主要从事选矿工艺及设备研究工作。 万方数据 矿冶工程第3 1 卷 5 r a i n 碳酸钠l O 删 2 r a i n 丁基黄药l 删 1 r a i n P Z O3 I 】l 咀选 粗精矿 尾矿 圈l 粗选试验流程 - 0 ．0 7 4i i I m 粒级含量／％ 图2 原矿磨矿粒度试验 以含钴黄铁矿形式存在，一般用石灰抑制钴、铁硫化矿 物∞】。其原理是，石灰在水中生成氢氧化钙，它进一 步解离得到C a 2 和O H 一，这两种离子对硫化铁矿物均 有抑制作用，O H 一使硫化铁矿物表面生成氢氧化铁的 亲水薄膜，妨碍了捕收剂的吸附，而C a 2 在硫化铁矿 物表面生成C a S O 。等难溶化合物，从而使硫化铁矿物 受到抑制HJ 。根据矿样的矿石性质，试验决定采用抑 硫浮铜的方案，进行铜硫分离试验。分别获得铜精矿、 硫钴精矿。原矿浮选原则流程见图3 ，浮选探索试验 结果见表2 。表2 结果表明，采用优先浮铜，铜、钴分 别经一次粗选、二次精选的工艺，可获得含铜1 6 ．9 5 ％、 含钴0 ．3 7 ％的铜精矿和含钴1 ．1 7 ％、含铜0 ．2 3 ％的 钴精矿，铜钴获得较好分离。 原矿 铜 图3 原矿浮选试验原则流程 表2 原矿浮选试验结果 采用电子显微镜能谱分析和M L A 矿物自动检测 技术对浮选所获硫钴精矿进行了矿物查定和定量测 定，硫钴精矿的主要成分见表3 。 表3 硫钴精矿主要成分分析结果 质量分数I ／％ C uC oSC a O A 1 2 0 3 F e M g o S i 0 2 0 ．2 31 ．1 74 7 ．10 ．2 10 ．8 74 0 ．0 70 ．0 8 12 ．5 3 检测表明，浮选所获硫钴精矿含钴1 ．1 7 ％，含硫 4 7 ．1 ％，含铁4 0 ．0 7 ％。工艺矿物学研究表明硫钴精 矿中的钴主要集中在黄铁矿中，且以类质同象的方式 与黄铁矿共生，这也是经过多次精选，硫钴精矿含钴仅 为1 ％左右的原因。 2 ．2 硫钴精矿冶金试验 钴含量为1 ．1 7 ％的精矿在市场上较难销售，因此 对浮选所获硫钴精矿进行了冶金提钻探索试验研究。 对浮选所获硫钴精矿，采用高压氧浸出，在技术上可 行，但因为钴的品位太低，设备的投入将很大，同时生 产中要消耗大量的氧，经济上不划算，所以采用火法焙 烧．湿法浸出的方法。在火法焙烧过程中硫可以得到 充分的应用，通过回收焙烧过程中的烟气制取硫酸，经 济效益较好，焙砂浸出后的浸出渣中铁的品位可以达 到6 5 ％，可直接作为铁精矿销售，浸出液经过一次除 铁后用氢氧化钠沉钴得到的钻渣中钴的品位可以提高 到1 3 ％左右，直接作为钴精矿进行销售。冶金试验流 程见图4 ，试验结果见表4 。 酸 浸出液 浸出渣I 铁精矿 ．笪堕 图4 冶金试验流程 氢氧化钠 5 4 一 3 l O 9 8 7 6 5 L L l L l l n O O O 0 零＼遥喀一I饕翼 万方数据 第5 期汤玉和等云南某铜钴矿的选冶试验研究 5 5 表4 硫钴精矿冶金试验结果 由表4 可见，通过火法焙烧．湿法浸出的方法，能 获得了铁精矿含铁6 2 ．2 5 ％、铁回收率9 0 ．3 ％和钴精 矿含钴1 3 ．0 2 ％、钻回收率8 6 ．5 ％的技术指标。 3 结语 1 对原矿样采用石灰抑硫、优先浮铜工艺流程， 在磨矿粒度为一0 ．0 7 4m m 粒级占8 0 ％的条件下，可获 得铜精矿含铜1 6 ．9 5 ％、铜回收率6 0 ．2 8 ％，硫钴精矿 含钴1 ．1 7 ％、钴回收率6 4 ．2 6 ％的技术指标，钴能得到 有效富集。 2 浮选所获硫钴精矿的主要成分为黄铁矿，钴类 质同象替代黄铁矿中的铁。这也是经过多次精选，硫 钴精矿含钴仅为1 ％左右的原因。 3 对含钴1 ．1 7 ％、硫4 7 ．1 ％、铁4 0 ．0 7 ％的硫钴 精矿采用焙烧一湿法浸出的方法进行富集，得到钴渣中 钴的品位可达1 3 ．0 2 ％，浸出渣铁精矿中铁的品位可 达到6 2 ．2 5 ％，钴得到很好的富集，并且硫可以制取硫 酸，铁可以综合回收。 参考文献 [ 1 ] 陈代雄。徐艳．铜钴多金属硫化矿浮选试验研究[ J ] ．湖南有 色金属。2 0 0 5 ，2 1 2 7 一1 0 ． [ 2 ] 李冠东，童雄，叶国华。等．铜钴分离技术研究现状[ J ] ．湿法 冶金，2 0 0 9 ，2 8 3 1 3 8 1 4 1 ． [ 3 】胡为柏．浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 9 ． [ 4 ]张宝丽．含铜离子的铜硫矿石浮选工艺研究[ J ] ．北京矿冶研究 总院学报．1 9 9 3 4 3 2 3 5 ． 上接第5 2 页 对自钨矿和含铁白钨矿的选择性捕收效果较好，白钨 加温精选尾矿中白钨矿的单体解离度为2 9 ．3 7 ％，含 铁白钨矿的单体解离度为5 7 ．5 8 ％，黑钨矿的单体解 离度为9 0 ．7 5 ％，白钨加温精选尾矿的钨矿物主要与 萤石、方解石、石榴石、透辉石和石英等矿物连生，这说 明白钨加温精选中未上浮的白钨矿和含铁自钨矿主要 是没有单体解离造成的。 强磁尾矿中自钨矿占3 3 ．3 3 ％、含铁白钨矿占 1 6 ．6 7 ％、黑钨矿占5 0 ．0 0 ％，强磁尾矿中主要是黑钨 矿，这说明有一部分黑钨矿未被强磁选出，同时也说明 强磁给矿作业前的白钨浮选作业和白钨加温精选作业 已较好地回收了白钨矿和含铁白钨矿。 黑钨精矿中自钨矿占1 ．4 7 ％、含铁白钨矿占 1 0 ．7 0 ％、黑钨矿占8 7 ．8 3 ％，其中黑钨矿的单体解离 度为8 5 ．1 7 ％。黑钨浮选尾矿中自钨矿占1 2 ．5 0 ％、含 铁白钨矿占1 2 ．5 0 ％、黑钨矿占7 5 ．0 0 ％，黑钨浮选尾 矿中主要是黑钨矿，黑钨矿的单体解离度为6 4 ．0 4 ％， 白钨矿的单体解离度为1 9 ．6 2 ％，黑钨精矿和尾矿中 钨矿物主要与透辉石、石榴石、萤石、石英、长石、方解 石和云母等矿物连生。由此可见，提高黑钨精矿品位 和回收率必须提高钨矿物的单体解离度。 6 结语 1 钨选矿实际回收率由原有的6 5 ％左右提高到 7 5 ．8 3 ％，采用浮．磁．浮黑白钨选矿新工艺新技术是取 得较好选矿指标的关键。 2 新药剂T A B 一3 的应用以及高梯度磁选机的 成功引入是新工艺成功的关键。同时为后续的萤石和 锡的回收提供了有利条件。 参考文献 [ I ] 周晓彤，邓丽红，关通，等．从某低品位多金属矿中回收黑白钨 矿的选矿试验研究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 l ，2 0 7 8 6 8 9 ． [ 2 ]邓丽红，周晓彤．低品位复杂多金属矿中黑自钨矿分选试验研究 [ J ] ．矿产综合利用，2 0 1 l 1 1 8 2 0 ． [ 3 ]周晓彤，邓丽红，廖锦．白钨浮选尾矿回收黑钨矿的强磁选试 验研究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 0 ，1 9 4 6 4 6 7 ． [ 4 ]周晓彤，胡洪喜。邱显扬．湖南某难选黑自钨矿中的白钨浮选试 验研究[ J ] ．中国钨业，2 0 1 l 2 1 8 2 1 ． [ 5 】韩兆元，管则皋，卢毅屏，等．组合捕收剂回收某钨矿的研究[ J 】． 矿冶工程。2 0 0 9 1 5 0 一5 4 ． 万方数据