袁喜振，蘇敏，鄧林欣，胡欽印，孫春寶

(1.中國有色礦業(yè)集團(tuán)非洲礦業(yè)有限公司，贊比亞 基特韋 22592；2.北京科技大學(xué) 土木與資源工程學(xué)院，北京 100083)

銅在國計(jì)民生、國防工程等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用[1]，我國銅礦資源匱乏，已查明儲(chǔ)量僅占世界儲(chǔ)量的5.45%，人均占有量更低[2]。因此，積極拓展海外市場對于保證我國銅資源開發(fā)利用的持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

謙比希銅礦位于世界著名的中非新元古代沉積型銅（-鈷）礦帶上，由主礦體、西礦體、東南礦體組成。其中，隨著主礦體原生硫化銅礦的日益銳減，如何更經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)利用西礦體，成為謙比希銅礦發(fā)展的重點(diǎn)[3-5]。鑒于此情況，國內(nèi)外選礦工作者開展了一系列研究工作。方萍[6]等對謙比希混合銅礦石進(jìn)行浮現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，得到銅品位為25.89%、回收率為83.44%的技術(shù)指標(biāo)。蘇敏[2,7,8]等分別從優(yōu)化浮選藥劑制度、優(yōu)化西礦體磨礦工藝及考察有用礦物的解離特性與可浮性等方面提高選礦指標(biāo)，最終得到銅品位27.51%、回收率90.65%的銅精礦。

本文將以謙比希西礦體銅礦石為研究對象，通過增加中礦及尾礦再磨[9-12]等優(yōu)化手段，近一步降低尾礦中含銅連生體，進(jìn)而最大程度的優(yōu)化選礦指標(biāo)。

1 礦石性質(zhì)

樣品中的主要金屬礦物為黃銅礦和斑銅礦，含少量黃鐵礦和輝銅礦，其中黃銅礦為主要銅礦物。原礦化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。銅物相分析結(jié)果見表2。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果/%Table 1 Analysis results of multi-elements of the raw ore

表2 礦石銅物相分析結(jié)果Table 2 Copper phase analysis results of the ore

由表2可知，礦石氧化率僅為2.27%，是典型的硫化銅礦。

由圖1可知，原礦中銅礦物的嵌布粒度不均勻。黃銅礦呈它形粒狀，星點(diǎn)狀不均與分布，粒徑差異較大，主要介于0.005 ～ 0.10 mm之間，部分顆粒＜0.005 mm。多與斑銅礦共生，交代黃鐵礦，少量與閃鋅礦連生，局部被藍(lán)輝銅礦交代。原礦中脈石礦物含量較高，主要為正長石、石英、黑云母、白云母和白云石，少量方解石、鈉長石、磷灰石和綠泥石。

圖1 原礦中礦物嵌布狀況（顯微鏡下照片）Fig.1 Distribution of minerals in the ore (the photos taken by microscope)

2 結(jié)果與討論

2.1 中礦再磨對浮選指標(biāo)的影響

對在磨礦細(xì)度-0.074 mm 70%，石灰用量600 g/t，丁基黃藥用量40 g/t，2#油用量25 g/t的實(shí)驗(yàn)條件下浮選得到的粗選尾礦進(jìn)行鏡下分析，所得結(jié)果見圖2。

圖2 粗選尾礦中的銅礦物嵌布情況Fig.2 Distribution of minerals in the roughing tailings (the photos taken by microscope)

由圖2可知，粗選所得尾礦中銅礦物主要以連生體形式存在，部分細(xì)粒銅礦物完全被包裹在大顆粒的脈石礦物中，這與原礦的MLA分析結(jié)果一致[7]。若不進(jìn)行再磨，這部分銅礦物難以回收?；诖嗽?，考察中礦再磨后再選對浮選指標(biāo)的影響。實(shí)驗(yàn)按照圖3的流程和藥劑制度進(jìn)行。

圖3 中礦再磨再選實(shí)驗(yàn)流程Fig.3 Flow chart of middling regrinding and reconcentration test

對浮選精選和掃選所得中礦再磨后再選，再磨細(xì)度為90% -0.074 mm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 中礦再磨再選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Results of middling regrinding and reconcentration test

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，中礦經(jīng)再磨再選后所得精礦的銅品位高達(dá)29.27%，回收率為53.86%；尾礦的銅品位為0.91%，損失于尾礦中的金屬量占中礦總金屬量的9.54%。由此可見，通過中礦再磨進(jìn)一步提高最終精礦的銅回收率是可行的。

2.2 尾礦再磨對浮選指標(biāo)的影響

為考察造成銅礦物損失于尾礦中的原因，明確該礦石可以到達(dá)的理論回收率，按圖4的實(shí)驗(yàn)流程和藥劑制度對二段掃選的尾礦進(jìn)行了進(jìn)一步的細(xì)磨及多段掃選，結(jié)果見表4。

表4 尾礦再磨再選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 4 Results of tailings regrinding and reconcentration test

圖4 尾礦再磨再選實(shí)驗(yàn)流程Fig.4 Flowsheet of tailings regrinding and reconcentration test

由表4可知，最終尾礦的銅品位僅為0.088%，尾礦銅損失3.17%。由此可見，銅礦物的解離度不夠是造成金屬量損失于尾礦中的主要原因，增加磨礦細(xì)度有利于最終銅精礦回收率的提高。

2.3 改質(zhì)機(jī)對浮選指標(biāo)的影響

改質(zhì)機(jī)又稱超級攪拌機(jī)，是用來提供強(qiáng)紊流場的浮選調(diào)漿設(shè)備。與普通的攪拌桶相比，具有以下特點(diǎn)：（1）其葉輪直徑與筒體直徑的比值大，在同等轉(zhuǎn)速下能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的紊流場；（2）超級攪拌機(jī)葉輪為直齒輪型，強(qiáng)化了葉輪壁面剪切作用，使得葉輪區(qū)的混合效果得到強(qiáng)化；（3）超級攪拌機(jī)內(nèi)添加隔板能延長礦物顆粒循環(huán)時(shí)間，確保礦物顆粒和藥劑在葉輪區(qū)能較長時(shí)間停留，得到充分混合。

本實(shí)驗(yàn)擬在浮選作業(yè)前，利用超級攪拌產(chǎn)生的高剪切力場和分散調(diào)漿方式，探索改質(zhì)機(jī)強(qiáng)化浮選的可行性[13]。為此，項(xiàng)目組設(shè)計(jì)并制作了一臺(tái)容量為3 L的改質(zhì)機(jī)，

實(shí)驗(yàn)在磨礦細(xì)度為70% -0.074 mm，CaO用量600 g/t，丁基黃藥40 g/t，2#油25 g/t的藥劑制度下，按照圖6的實(shí)驗(yàn)流程進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖7。

圖6 超級攪拌強(qiáng)化浮選實(shí)驗(yàn)流程Fig.6 Flow chart of super agitation enhanced flotation test

圖7 超級攪拌強(qiáng)化浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Results of super agitation enhanced flotation test

由圖7可知，隨著攪拌轉(zhuǎn)速的提高，精礦回收率呈升高趨勢，品位大體呈下降趨勢?？梢姡黾痈馁|(zhì)機(jī)預(yù)處理作業(yè)可以有效優(yōu)化浮選指標(biāo)。

2.4 浮選閉路實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)將在磨礦細(xì)度為-0.074 mm 70%及其他條件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用改質(zhì)機(jī)強(qiáng)化浮選、中礦、尾礦再磨等優(yōu)化手段。按圖8的藥劑制度和工藝流程開展閉路浮選實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 閉路浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 5 Results of closed-circuit flotation test

圖8 閉路浮選實(shí)驗(yàn)流程Fig.8 Flowsheet of closed-circuit flotation test

由表5可知，經(jīng)工藝優(yōu)化后，浮選閉路實(shí)驗(yàn)所得最終精礦銅品位為26.61%、銅回收率為93.34%。

2.5 浮選產(chǎn)品檢查

尾礦顆粒拋切前后的對比結(jié)果見圖9。

圖9 閉路浮選實(shí)驗(yàn)尾礦產(chǎn)品刨切前后的SEMFig.9 SEM image of tailings before and after slicing in closed-circuit flotation test

結(jié)果表明，尾礦中的銅礦物主要被包裹在大顆粒的脈石礦物中，所以在尾礦的礦物顆粒的背散射圖和面掃描元素分布圖中不能觀測到。尾礦粒度及細(xì)粒含銅礦物的解離將是繼續(xù)降低尾礦中銅損失的關(guān)鍵。

由圖10可知，最終精礦中銅礦物以黃銅礦和斑銅礦物主，脈石礦物所含元素主要為Al、Si、K和O，根據(jù)元素種類及原礦性質(zhì)推測，應(yīng)該以石英和正長石為主。脈石礦物進(jìn)入精礦產(chǎn)品是導(dǎo)致精礦品位降低的主要原因。

圖10 閉路浮選實(shí)驗(yàn)精礦產(chǎn)品的SEM-EDSFig.10 SEM-EDS diagram of concentrate products in closed- circuit flotation test

3 結(jié) 論

（1）謙比希西礦體礦石只考慮回收銅，有價(jià)元素銅含量為2.19%，黃銅礦為主要銅礦物。黃銅礦呈它形粒狀，星點(diǎn)狀不均與分布，粒徑差異較大，主要介于0.005 ～ 0.10 mm之間，部分顆粒＜0.005 mm。主要脈石礦物為正長石、石英及云母等。

（2）由于原礦中銅礦物嵌布粒度不均勻，所以在浮選優(yōu)化方案中，中礦再磨、尾礦再磨及改質(zhì)機(jī)的應(yīng)用等優(yōu)化手段，都有效降低了尾礦中的銅損失，達(dá)到了優(yōu)化選礦指標(biāo)的目的。

（3）在綜合優(yōu)化手段下，經(jīng)一次粗選-兩次精選-二次掃選的浮選閉路流程可獲得品位為26.61%，回收率為93.34%的精礦產(chǎn)品。

（4）實(shí)驗(yàn)研究成果，僅作為理論依據(jù)，至于是否可以應(yīng)用到工業(yè)化生產(chǎn)，仍需要進(jìn)一步進(jìn)行經(jīng)濟(jì)測算。