剛果（金）某銅鈷礦硫化礦及氧化礦混合浮選工業試驗研究

張恩普，盧建安，孫利波，王振堂，許永權

（萬寶礦產有限公司，北京 100053）

位于非洲中部的剛果（金）盛產礦產資源且種類繁多，其中Cu、Co金屬含量均位于世界前列，Cu、Co金屬主要產出位于剛果（金）南部與贊比亞相鄰的加丹加銅礦帶上［1］。隨著國家“一帶一路”戰略的不斷推進，越來越多的中資企業在該區域從事礦產資源生產經營活動［2～4］。該地區銅鈷礦主要分為氧化礦和硫化礦，氧化礦分布在淺層，通常以濕法浸出—萃取電積的工藝進行處理，硫化礦埋藏相對較深，主要以浮選的工藝進行處理。而處于氧化礦向硫化礦過度的地層通常氧化礦和硫化礦均有產出，以混合礦形式存在，無法單一使用浸出或浮選工藝處理，選擇合適的工藝處理該部分礦石對企業來講尤為關鍵。

該銅鈷礦項目由十個礦體組成，不同礦體中硫化礦和氧化礦各有產出，為綜合開發利用礦區的硫化礦及氧化礦，國內某研究院對礦區的硫化礦、氧化礦及二者的混合礦開展浮選小型試驗研究，試驗達到了較好的浮選指標并推薦了工藝流程及藥劑制度。為驗證該研究院推薦工藝流程的可行性，同時為綜合開發利用氧化礦提供技術依據，對硫化礦及氧化礦的混合礦開展選礦工業試驗［5～8］。

1 試驗原料

1.1 礦石元素分析

試驗所用礦石主要元素分析結果見表1。

表1 礦物主要元素分析結果

1.2 礦物組成

根據工藝礦物學報告可知，礦石中的銅礦物主要為黃銅礦，其次為斑銅礦、孔雀石、輝銅礦，另有少量的銅藍、黑銅礦、自然銅等；鈷礦物主要為硫銅鈷礦，另有少量的水鈷礦；其它金屬礦物主要有黃鐵礦、褐鐵礦；脈石礦物主要有石英、白云石，其次為云母、綠泥石、伊利石等。

1.3 礦物嵌布特征

礦物嵌布粒度粗細極不均勻，黃銅礦常呈它形晶粒狀產出；可見黃銅礦與斑銅礦、黃鐵礦、硫銅鈷礦等呈共結邊結構產出；偶見黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦等呈細粒、微細粒集合體嵌布在脈石礦物中；孔雀石多以放射狀、脈狀、不規則粒狀等形式產出，呈包裹細粒、微細粒的輝銅礦等礦物。

2 試驗方案

本次工業試驗采用現有的選礦工藝流程，選礦處理規模為3 000 t／d。開展工業試驗前，拉空原礦倉、中間礦堆、磨機、浮選機、濃密機等設備設施，以避免原生產系統中的礦石對工業試驗產生影響。

2.1 破磨工藝流程

入選工業試驗的礦石采用顎式破碎機進行一段破碎，經中間礦堆暫存，通過膠帶運輸機給至磨礦系統。磨礦工藝為半自磨-球磨工藝。分級采用水力旋流器，水力旋流器溢流細度為-0.074 mm占70%～75%。破磨工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工業試驗破磨工藝流程

2.2 浮選工藝流程

浮選分兩段進行，遵循先選硫化礦再選氧化礦的原則工藝流程。經過水力旋流器分級，溢流進入1＃攪拌桶加藥攪拌調漿，然后進入硫化礦浮選區，其工藝流程為兩粗一掃三精；硫化礦浮選尾礦進入2＃攪拌槽再次加藥攪拌調漿，然后進入氧化礦浮選區，其工藝流程為一粗兩掃三精。兩段浮選分別得到硫化礦精礦及氧化礦精礦。浮選原則工藝流程圖如圖2所示。

圖2 浮選原則工藝流程圖

3 試驗結果與分析

3.1 推薦藥劑制度工業試驗結果與分析

該研究院通過實驗室小型浮選試驗，推薦的藥劑制度為：硫化礦浮選區捕收劑乙硫氨酯（Z-200）120 g／t，起泡劑 2＃油 90 g／t，抑制劑 CMC 20 g／t，加在精選作業區，pH調整劑Na2CO31 000 g／t，硫化劑為NaHS 250 g／t；氧化礦浮選區的捕收劑為丁黃藥與丁銨黑藥按1∶1各190 g／t混合使用，起泡劑2＃油60 g／t，粗選、掃選抑制劑水玻璃，用量 100 g／t，精選抑制劑 CMC 50 g／t，硫化劑 NaHS 620 g／t。

記者在程立生“受賄清單”中發現，程立生與這15人長期保持聯系，長期為他們承攬項目，長期接受吃請和金錢賄絡。

驗證工藝流程主要試驗指標見表2。

表2 驗證藥劑制度試驗結果 %

由表2數據可知，總精礦Cu品位為27.04%，Co品位為10.37%，達到并超過預期精礦品位，但Cu、Co綜合回收率相對較低，Cu回收率僅為64.54%，Co回收率為68.78%。

通過分析可知，由于氧化礦硫化效果不理想使氧化礦作業區冒槽現象嚴重，起泡劑2＃油的用量對浮選現象也有較大影響；由于捕收劑丁黃藥及丁銨黑藥用量偏低、抑制劑CMC及水玻璃用量偏高，使精礦品位高，但回收率相對較低［4］。因此下一步需對研究院推薦的藥劑制度進行調整。

3.2 藥劑制度調整試驗結果與分析

根據該研究院推薦藥劑制度試驗結果，工業試驗過程中兩次對藥劑制度進行調整，主要調整及調整后的試驗結果與分析如下。

3.2.1 第一次藥劑調整

第一次藥劑制度的調整的主要原則為增加硫化劑用量、適當增加捕收劑用量和降低抑制劑用量。通過分析，藥劑制度主要調整有：（1）氧化礦掃選Ⅰ和氧化礦掃選Ⅱ作業段增加NaHS加藥點，強化氧化礦硫化效果；（2）適當增加氧化礦作業區丁黃藥及丁銨黑藥的用量，提高至240 g／t，強化捕收效果；（3）將氧化礦粗選作業段的2＃油調整為 Z-200，用量80 g／t，適當降低起泡效果同時增強捕收效果；（4）適當降低氧化礦掃選Ⅰ和氧化礦掃選Ⅱ作業段2＃油用量，調整為40 g／t，以弱化起泡性能、防止冒槽現象的發生。

初次調整藥劑制度后主要指標見表3。

表3 初次調整藥劑制度后主要指標 %

由表3數據可知，通過調整藥劑添加量，硫化礦精礦產率及品位基本可保持穩定，氧化礦精礦不僅產率得到提高，精礦質量也有所提升，Cu品位由調整之前的23.88%提高至27.73%，精礦中Cu總回收率提高至71.05%，Co總回收率提高至71.70%。

由表3試驗指標可知，雖然硫化銅精礦及氧化銅精礦品位都相對較高，但仍然存在Cu、Co回收率低的問題，下一步試驗調整的主要目的是提高Cu、Co回收率。

3.2.2 第二次藥劑制度調整

為提高銅、鈷回收率，工業試驗進行第二次藥劑制度調整。第二次主要調整有：（1）停止使用抑制劑水玻璃；（2）起泡劑僅保留硫化礦粗選Ⅰ一個添加點，用量86 g／t；（3）捕收劑混合用藥調整為使用單一丁黃藥，用量192 g／t；（4）氧化礦掃選作業添加捕收劑Z-200，用量36 g／t；（5）停止使用抑制劑 CMC。

第二次藥劑制度調整后主要試驗指標見表4。

表4 第二次藥劑制度調整后主要指標 %

由表4可知，藥劑制度再次調整后硫化礦精礦及氧化礦精礦品位都有所降低，但精礦Cu、Co的回收率得到提高。Cu回收率由71.05%提高至77.19%，Co回收率由71.70%提高至85.08%。

分析原因可知，通過增加使用丁黃藥提高了硫化銅礦的浮選性能；通過增加使用Z-200提高了氧化礦浮選區礦物的浮選性能；通過停止添加抑制劑也使礦物的浮選性能得以提高。本次藥劑制度的調整改善了浮選試驗指標。

3.2.3 藥劑調整結果對比

試驗過程三個階段Cu、Co總回收率對比如圖3所示。

圖3 Cu、Co總回收率對比圖

由圖3可知，隨著試驗的推進及藥劑制度的調整，Cu、Co回收率均得到一定程度的提高。

3.3 浮選工業試驗工藝流程及主要技術指標

根據工業試驗及藥劑制度的調整，得出的本次工業試驗研究的工藝流程圖及主要藥劑制度如圖4所示。

流程調整穩定以后，得到的主要浮選指標見表5。

表5 工業試驗主要浮選指標 %

4 結 論

1.開展本次工業試驗的剛果（金）某銅鈷礦Cu平均品位為1.70%，Co平均品位為0.70%，礦石氧化率為35%～40%。主要銅礦物為黃銅礦和孔雀石，其次為斑銅礦、輝銅礦，主要鈷礦物為硫銅鈷礦。

圖4 Cu、Co礦混合浮選工業試驗工藝流程圖

2.本次工業試驗規模為3 000 t／d，礦石磨礦細度為-0.074 mm占70%～75%，浮選工藝流程為先選硫化礦后選氧化礦，硫化礦浮選區為二粗一掃三精，氧化浮選區為一粗二掃三精。

3.在研究院推薦工藝流程的基礎上，對藥劑制度進行了調整。藥劑調整經歷了兩個階段，從降低抑制劑用量到停止添加抑制劑；從增加捕收劑用量到氧化區掃選增加使用Z-200；從降低起泡劑2＃油用量到2＃油用量僅保留硫化區粗選一個添加點。隨著藥劑的調整浮選指標不斷提升。

4.通過浮選工業試驗，分別得到硫化礦精礦和氧化礦精礦。硫化礦精礦Cu品位為21.91%，Co品位為7.70%，Cu回收率為71.96%，Co回收率為66.17%；氧化礦精礦Cu品位為20.42%，Co品位為18.10%，Cu回收率為11.60%，Co回收率為15.29%；兩段浮選Cu總回收率為83.56%，Co總回收率為81.46%。