新型捕收劑GC-I在銅礦渣浮選中的應用

遲曉鵬 郭蕓杉 衷水平 呂旭龍 劉 春 吳健輝

（1.福州大學紫金礦業學院，福建福州350108；2.紫金礦業集團股份有限公司，福建上杭364200；3.福州大學—紫金礦業集團礦產資源綜合利用聯合研發中心，福建福州350108；4.廈門紫金礦冶技術有限公司，福建廈門361000）

銅冶煉爐渣（以下簡稱“銅礦渣”）是銅精礦經冶煉加工后剩余的爐渣［1-2］，在自然資源逐漸減少的情況下，礦渣成為了回收和利用有價金屬的重要二次資源［3］，可用于制造硅酸鋁材料和混凝土以及銅、鐵等有價元素的回收［4-6］。

福建龍巖某銅礦渣中主要銅礦物為斑銅礦、輝銅礦，主要脈石礦物為石英、鐵橄欖石、長石、白云母、黏土礦物等?，F場采用Z-200 作為銅捕收劑，存在藥劑成本過高的問題。在銅礦渣的銅浮選過程中，銅捕收劑的選擇至關重要，既要保證最大限度回收銅，又要盡可能減少對非目的礦物的捕收［7］。此外，藥劑的使用成本也是浮選時應該考慮的重要因素，這會直接影響選廠的經濟效益。目前，常用的硫化銅捕收劑主要有黃藥、黑藥、硫氨酯類捕收劑等［8-9］。黃藥成本低，捕收能力強，但選擇性較弱，所得銅精礦品位較低［10-12］；黑藥捕收能力不強，很少單獨用于硫化銅礦石浮選中［13-14］；Z-200 是具有代表性的硫氨酯類捕收劑，具有較強的選擇性，但成本較高［15-17］?；诖?，福州大學相關學者合成一種新型廉價捕收劑GC-Ι替代Z-200。該藥劑屬于硫氨酯類藥劑，是一種深黃色透明的油狀液體，具有較好的流動性，且價格低廉。為了考察新型捕收劑GC-Ι替代Z-200 的可能性，對福建龍巖某銅礦渣進行了浮選試驗研究。

1 試 樣

1.1 銅礦渣

試驗所用銅礦渣取自福建某渣選廠，由閃速爐渣和轉爐渣按4∶1人工混合得到，其化學多元素分析結果見表1，銅物相分析結果見表2。

注：Au的含量單位為g/t。

由表1可知，混合渣中銅品位為2.95%，砷含量為0.16%。

由表2 可知，銅礦渣中銅主要以硫化物形式存在，占總銅的83.73%。進一步的研究表明，該銅礦渣中的硫化銅礦物主要為輝銅礦和斑銅礦，同時摻雜一定量金屬銅，具有較好的資源回收再利用價值。

1.2 新型捕收劑GC-I

新型捕收劑GC-I的合成路線如下：

對GC-Ι進行紅外光譜分析，結果見圖1。

由圖1 可知，GC-Ι為一種脂類捕收劑，在1 367.6 cm-1和1 463.3 cm-1處分別為CH3對稱彎曲振動吸收峰和不對稱彎曲振動吸收峰，2 868.1cm-1和2 955.1 cm-1處分別為CH2對稱彎曲振動吸收峰和不對稱彎曲振動吸收峰，1 133.5 cm-1處和1 226.3 cm-1處為CO-C 不對稱伸縮振動吸收峰，682.4 cm-1處為C-Cl 鍵的伸縮振動吸收峰，1 053.6 cm-1處為C=S不對稱伸縮振動吸收峰。

2 試驗結果及討論

2.1 粗選條件試驗

為比較新型捕收劑GC-Ι與現場所用Z-200捕收劑對該銅礦渣的提銅效果，基于現場銅礦渣配礦浮選—電積提銅工藝流程，進行了銅粗選條件試驗，具體試驗流程見圖2。

2.1.1 磨礦細度試驗

固定石灰用量1 000 g/t、水玻璃用量600 g/t、捕收劑GC-Ι用量為100 g/t、2#油用量40 g/t，考察磨礦細度對銅粗選指標的影響，試驗結果見圖3。

由圖3 可知，當磨礦細度為-0.045 mm 占74%和80%時，GC-I 對銅礦渣的銅回收率分別為91.35%和91.44%，高于其它磨礦細度條件下浮選指標。當磨礦細度為-0.045 mm占74%時，GC-I所得的銅品位最高，為34.57%。因此，確定GC-I 對銅礦渣浮選的最佳磨礦細度為-0.045 mm占74%。

2.1.2 石灰用量試驗

由該銅礦渣的成分分析結果可知，該銅礦渣中含有一定量的砷，而石灰是常用的砷抑制劑［18］。此外，研究表明［19］，弱堿性條件下有利于實現硫氨酯類藥劑對硫化銅礦物的捕收，石灰不僅能調節礦漿pH，還對礦泥起到一定的凝聚作用［20］。因此，固定磨礦細度為-0.045 mm占74%、水玻璃用量600 g/t、捕收劑GC-Ι用量100 g/t、2 號油用量 40 g/t，考察石灰用量對銅粗選指標的影響，試驗結果見圖4。

由圖4 可知，石灰用量為200 g/t 和400 g/t 時，GC-I 對銅礦渣的銅回收率較高，分別為87.76%和87.25%。當石灰用量為400 g/t 時，GC-I 所得銅品位達到29.43%，品位最高。因此，確定石灰用量為400 g/t，此時GC-I對銅礦渣的捕收效果最好。

2.1.3 捕收劑種類及用量試驗

固定磨礦細度-0.045 mm 占74%、石灰用量400 g/t、水玻璃用量為 600 g/t、2 號油用量 40 g/t，考察 3 種捕收劑Z-200、丁基黃藥和GC-I 對銅粗選指標的影響，結果見表3。

從表3可知，當捕收劑用量為105 g/t時，3種藥劑對銅礦渣中的銅的捕收效果最好，此時丁基黃藥、Z-200 和GC-I 對銅礦渣分別得到86.23%、82.14%和83.73%的銅回收率，25.20%、29.24%和32.58%的銅品位。3種藥劑中，丁基黃藥所得銅回收率稍高于Z-200 和 GC-I，但品位遠低于 Z-200 和 GC-I，浮選效果不太理想。GC-I在回收率和品位上的指標都略高于Z-200，具有更好的捕收性能，需進一步通過閉路試驗，比較GC-I和Z-200對銅礦渣的捕收效果。

2.2 閉路試驗

根據條件試驗確定的最佳藥劑制度，進行了銅礦渣提銅浮選閉路試驗，試驗流程及條件見圖5，結果見表4。

由表4可知，通過“1粗3掃”的閉路試驗，使用Z-200 為捕收劑可獲得銅品位21.43%、銅回收率82.23%的銅精礦，相同條件下，GC-I 為捕收劑可獲得銅品位23.84%、銅回收率82.37%的銅精礦，優于Z-200對銅礦渣的浮選效果，且銅精礦中砷的品位明顯低于Z-200為捕收劑。

2.3 藥劑使用成本初步估算

根據該銅礦渣選廠獲得的數據，Z-200 采購成本為1.8 萬元/t。根據新藥劑合成過程中所需原料的采購成本，新型藥劑價格約為1.4 萬元/t。以閉路試驗結果進行指標估算，銅的原礦品位按2.95%計算，年處理量為27萬t。根據上述指標進行估算。

藥劑價格：GC-Ι，1.4萬元/t；Z-200，1.8萬元/t。

藥劑用量：GC-Ι，185 g/t；Z-200，185 g/t

年藥劑成本：GC-Ι，1.85×10-4×270 000×1.4=69.93 萬元

Z-200，1.85×10-4×270 000×1.8=89.91 萬元

采用GC-Ι 為捕收劑，年節約藥劑費用：89.91-69.93=19.98 萬元

3 結 論

（1）通過試驗確定該銅礦渣的最佳銅粗選條件為：磨礦細度為-0.045 mm 占74%，石灰用量400 g/t，水玻璃用量600 g/t，捕收劑用量105 g/t，2#油用量40 g/t。

（2）對轉爐渣和閃速爐渣按1∶4混合得到的銅礦渣，按現場工藝流程進行新型捕收劑GC-Ι 和Z-200的浮選試驗，經過“1 粗3 掃”閉路浮選后，GC-Ι 為捕收劑獲得銅品位23.84%、回收率82.37%的銅精礦；Z-200 作為捕收劑獲得銅品位21.43%、回收率82.23%的銅精礦。

（3）采用新型捕收劑 GC-Ι 替代 Z-200 進行銅礦渣的浮選，能使年處理量27萬t的選廠降低年藥劑使用成本19.98萬元。