關于銅礦選礦技術與設備工藝流程的分析

章紅亮

（江西銅業集團德興銅礦大山選礦廠，江西 德興 334200）

金屬銅具有良好導熱性、導電性、耐磨等優勢。隨著銅在各領域的普及、應用，我國每年銅消耗量逐漸增長。這一狀況對銅礦開發、選礦生產工作提出了較高的要求。選礦技術的選擇、選礦設備工藝流程的設置狀況與銅礦利用率、生產效率密切相關。因此，探討銅礦選礦技術、設備工藝流程具有一定必要性。

1 常用銅礦選礦技術分析

結合當前銅礦生產狀況來看，實踐生產中常用的選礦技術主要包含：

1.1 磁選技術

在銅礦選礦生產中，磁選技術主要依托磁選機實現。這種選礦技術的原理為：原銅礦中不同顆粒的磁性不同。運行磁選機后，原銅礦顆粒在給料機的電磁振動作用下緩慢轉移至磁場區，隨著磁選機磁滾筒的循環轉動，原銅礦中的磁性物質迅速吸附于磁滾筒表面，并經磁滾筒的分選作用被轉移至固定位置。在此期間，原銅礦中的非磁性雜質則因無磁力作用，而在磁滾筒的拋離作用下與銅礦分離開來。而弱磁性顆粒的磁力低于銅礦顆粒，也會在拋離作用下分離出來，由于這一成分與非磁性雜質所受磁力不同，二者所產生的拋離軌跡（分離位置）也存在一定差異。結合磁選技術在銅礦選礦生產中的實踐應用經驗來看，這種技術的普及度較高。銅礦雜質清除效果、銅礦粒度均與磁選次數呈正相關關系。

1.2 重選技術

重選技術以原礦中不同物質的相對密度存在差異為基本原理。利用選礦設備將原銅礦混入液體運動介質中后，原銅礦中相對密度不同的礦物離子可在設備機械力、運動介質產生流體動力的聯合作用下，出現明顯分層、分離現象。目前，這一選礦技術主要用于低品位銅礦的預選、粗選環節中（如可通過重選技術針對硫化銅礦石進行初步提純，以降低后續選礦難度及成本）。與其他選礦技術相比，重選技術的優勢在于：成本低廉，且選礦過程相對環保。但經該技術選礦，無法直接獲得精礦。

1.3 浮選技術

浮選技術是一種經典銅礦選礦方法，其原理為：銅礦中礦物表面物理化學性質存在一定差異，利用浮選藥劑針對原銅礦進行處理后，礦物可選擇性附著于浮選藥劑產生的氣泡表面，進而達成銅礦分選目標[1]。在實踐選礦生產中，依據所選用浮選藥劑的不同，可將這種化學選礦分成乳濁液浮選技術、脂肪酸浮選技術以及硫化浮選技術等多種類型。常用浮選方法的應用流程分別為：第一，銅礦的乳濁液浮選。利用化學藥促使通礦物發生硫化反應及氧化反應，向反應產物中加入適量硅酸鈉、丙烯酸（狀態：聚合物）后，隨后混入適量絡合劑（甲苯并三唑、二苯胍等），借助絡合劑的絡合作用，于銅礦石表面均勻形成一層穩定性較強的親油層，隨后將表面附著親油層的銅礦石混入油乳濁液中，此時，銅礦石的親油層可促使其產生良好疏水性，使其擺脫沉淀狀態，而轉為可浮狀態。第二，銅礦的脂肪酸浮選。該浮選技術的原理為：利用脂肪酸營造酸性環境，借助脂肪酸捕收劑的吸附作用，使其附著于銅礦石表面，促使銅礦石成分轉為可浮狀態，進而為銅礦石的分離與篩選提供支持。第三，銅礦的硫化浮選。這一銅礦浮選流程為：針對銅礦石進行初步破碎、研磨處理后，向原銅礦石中加入硫磺粉，將混合物充分浸潤于pH為6.5-7.5的氨中。在氨環境下，氧化銅迅速與氨、CO2發生結合反應，硫離子在硫化沉淀反應作用下由游離狀態轉為沉淀狀態（即硫化銅離子）。第四，銅礦的離析浮選。離析浮選也是銅礦選礦中的常用浮選手段。以氧化銅礦為例，其離析浮選流程為：將氧化銅原礦石進行破碎處理后，混入適量煤粉、氯化鈉，確保上述成分充分混勻后，將其加入700℃～800℃爐內持續進行焙燒，隨著焙燒的持續，氧化銅礦石中的銅成分會轉化為氯化物形態揮發。當從爐內取出原礦石后，銅氯化物在低溫條件下迅速發生還原反應，轉變為金屬銅成分，并吸附于碳粒表面，此時采用黃藥類捕收劑（如丁基黃藥等），即可促使金屬銅轉為可浮狀態，并被充分篩選出來。

相對于其他選礦技術而言，浮選技術的優勢在于：第一，適用范圍廣。浮選技術不僅適用于原銅礦的粗選、預選，還可為銅礦尾礦、中間產物的選礦提供支持，該技術可有效提升銅礦有用組分的利用率。第二，選礦效果好良好。經浮選技術進行選礦后，所得產物中的雜質殘留較少，精度較高。

1.4 浸出技術

浸出技術以難選銅礦為適用范圍，其原理為：依據某些礦物的特殊物理化學性質，利用特定溶浸劑處理原礦石，在水動力、化學浸出等機制的影響下，原礦石中的礦物成分自固態轉化為氣態或液態，便于銅礦的有效回收。這種選礦技術的特征為：浸出選礦流程對周圍環境污染相對較小，整個選礦流程的操作較為便捷，難度較低。

從銅礦選礦生產中的選礦技術應用狀況來看，由于原銅礦成分較為復雜，多為多金屬共伴生礦，為保障銅回收率參數，通常需結合銅礦的組分構成，將不同選礦技術進行搭配組合后，以綜合選礦技術方案開展選礦。例如，某多金屬共伴生銅礦分別采用弱磁-正浮選技術、反浮選-強磁選技術等進行選礦，最終，該銅礦的銅回收率參數達到85.24%。

2 銅礦選礦設備工藝流程

這里主要從以下幾方面入手，針對銅礦選礦設備工藝流程進行分析：

2.1 選礦設備流程方面

銅礦選礦生產中涉及的選礦設備較多，如過濾機、振動機、破碎機等[2]。按照一般銅礦選礦流程，其對應選礦設備流程為：向破碎機或篩分機中加入原礦石后，由皮帶運輸機將破碎后或初步篩分后的原銅礦石傳輸至給料機，給料機將處理后的銅礦石運送至球磨機中，實施細化分選；分級機根據不同原礦石的密度差異進行分級；隨后通過浮選機對原礦石進行精選，最后由濃密集機、濃縮過濾機獲得精選后的不同有用組分。

2.2 選礦工藝流程方面

原銅礦需經粗選、精選、篩分等一系列流程，獲得銅精礦。銅礦的基本選礦工藝流程如圖1所示。在銅礦選礦的礦石破碎環節（從粗碎到分級）中，粗碎操作多采用1.5m規格旋回式破碎機或1.2m規格旋回式破碎機，經這類破碎機處理后，可獲得塊度＜1m規格的原礦石；而細碎則多采用2.2m規格或2.1m規格圓錐式破碎機進行破碎處理。粗碎后的原礦石經細碎、篩分、球磨處理后，可由分級設備將粒度＜12mm規格的礦石送入選礦設備中進行粗選。在實踐選礦工作中，需結合銅礦的礦石性質、選礦難易程度等，對基礎選礦工藝流程進行適當細化或改進，以保障銅精礦品位及回收率參數。

圖1 銅礦選礦工藝流程

3 銅礦選礦實例分析

以某硫化銅礦為例，針對該銅礦的選礦技術、選礦設備及工藝流程進行分析：

3.1 銅礦概況

某硫化銅礦為熱液蝕變的接觸變質銅礦。該銅礦的銅礦石主要包含含銅黃鐵礦石、含銅磁鐵礦石以及含銅磁黃鐵礦石等。該銅礦的主要化學成分如表1所示。由表1可知，該硫化銅礦組分構成較為復雜，選礦難度相對較高。

表1 某硫化銅礦主要化學成分

3.2 磨礦細度選礦

該硫化銅礦選礦的粗選選用二粗二掃工藝，浮選藥劑條件為：100g/tZ～200、50g/t丁基黃藥、40g/t松醇油。該銅礦按照75%占有率、-0.074mm磨礦細度參數進行粗選，所得粗選結果為：給礦品位為1.05%，銅粗精礦產率及銅粗精礦品位參數分別為31.2%、2.96%，在上述條件下，該硫化銅礦的回收率參數則為87.67%。表明磨礦細度參數設置合理。

3.3 捕收浮選

從該硫化銅礦的礦石性質、組分分布特征來看，其選礦難度較高，對浮選捕收劑選擇性及捕收能力的要求較高，如捕收劑選用不當，極易影響銅回收率。

而從硫化銅浮選捕收中的常用捕收劑類型來看，Z-200捕收劑符合該硫化銅礦對成分選擇性的要求；黃藥類捕收劑對銅礦的捕收能力較強，符合該硫化銅礦對捕收劑捕收能力的要求，宜選擇該捕收劑開展捕收選礦。為保障銅品位及回收率參數，該硫化銅礦在捕收浮選中同時采用Z-200及丁基黃藥兩種成分。按照2：1比例對這兩種捕收劑進行配比。該搭配方案的優勢在于：第一，降低捕收劑粘性，提高銅礦捕收效率。丁基黃藥泡沫粘性較大，適當增加Z-200劑量后，捕收劑泡沫性質（高粘性）可得到一定改善。上述變化有助于提升捕收浮選環節的效率，縮短銅礦選礦耗時。第二，預防銅跑粗問題的發生。在Z-200與丁基黃藥2：1配比條件下，選礦操作不穩現象可得到明顯改善，進而降低銅跑粗問題的形成風險。

Z-200與丁基黃藥配比條件下，捕收劑用量的設置與銅品位及回收率參數存在密切關聯。隨著捕收劑用量的減少，銅品位水平逐漸升高，但銅回收率相對較低。因此，在確定捕收劑用量時，應綜合考慮銅礦選礦對銅品位、回收率的要求，平衡二者的關系。該硫化銅礦按照150g/t劑量進行選礦，從該硫化銅礦的捕收浮選結果來看，1.07%給礦品位下，該硫化銅銅礦的銅粗精礦品位、回收率分別為3.07%及90.68%。

根據該硫化銅銅礦的選礦工藝流程，在實踐選礦生產中，選礦技術的選用、工藝流程的制定，均需嚴格考慮銅礦成分構成、選礦難易程度等信息，以確保所制定選礦方案與銅礦選礦要求的契合度。

4 結論

加強對銅礦選礦技術、設備工藝流程的分析具有一定現實意義。為了促進選礦效率及質量的提升，可結合銅礦特征、選礦要求合理選用各類選礦技術及工藝。此外，為了進一步提升銅礦利用率，還需結合既往選礦工作經驗，不斷優化選礦工藝流程設置，以縮小銅礦產量與需求量之間的差距。