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铜的选矿现状与发展

2019-02-11    来源:    
    铜矿石一般都要通过选矿,浮选是选别铜矿石的首要办法。跟着铜矿石的不断发掘,其当选矿石档次下降,难选的复合矿、氧化矿份额添加;加上设备和动力的提价以及环保的严格要求等;致使选矿本钱进步、选矿难度增大。因此,怎么下降选矿本钱、开发运用难选的低档次铜矿石是现在铜选矿的重要研讨课题。
    一、选厂规划扩展、设备大型化以及主动化水平高
    (一)矿石档次低,选厂规划扩展
    近几十年来,世界铜矿石的发掘档次逐年下降。20世纪50年代为1.88%,1960年为1.33%,1970年为1.1%,1980年则降至0.55%。美国从70年代兴建造的大型铜选厂当选档次大都较低,如西雅里选厂当选铜矿石档次仅为0.32%,日处理量为9万t。
    我国已探明的铜资源中,均匀档次仅为0.71%,档次大于1%的仅占1/5。有色总公司出产矿山档次为0.69%,尚待建造的铜矿山档次只要0.62%。
    大型低档次斑岩铜矿的发掘。据初步统计,世界已探明的铜资源中,斑岩铜矿就占60%以上;美国和智利的斑岩铜矿占该国总储量的80%~90%。尽管斑岩铜矿档次低,但斑岩铜矿的可选性好且能够大规划露天发掘,采矿和选矿本钱都比较低一级,所有这些是完成大规划发掘和扩展选厂规划的先决条件。
    如世界大型露天铜矿丘基矿,就是一座特大型斑岩铜矿,日处理量达16万t。据初步统计,现在世界上日采矿量在3万t以上的铜矿山大约有40多个,其间绝大大都都是斑岩铜矿,并且一起还伴生有金、银、钼等多种有价成分。我国江西德兴铜矿,也是一座大型斑岩铜矿,选矿日处理量达9万t以上;除收回铜以外,还归纳收回钼和金银,这就大大进步了选厂的归纳效益。
    (二)设备大型化
    选厂规划的扩展,导致设备大型化,特别是破碎、磨矿设备的大型化较为显着,国内外大型铜矿山广泛选用自磨与半自磨,因自磨与半自磨能节省基建出资和出产费用,对矿石物理性质具有较好的适应性。
    如美国科珀顿铜选厂1988年装置3台Φ10.4m×4.6m半自磨机,1992年扩建第四磨矿体系中,装置1台现在世界上最大的Φ10.97m×5.18m半自磨机,澳大利亚芒特艾萨等铜选厂在改建中选用2台Φ8.13m×3.68m的自磨机代替了细碎车间、粉矿仓、棒磨机和榜首段球磨机,成果使选厂操作费用削减30%,1989年进行的可行性研讨证明每年可节省980万澳元,这种自磨-球磨联合流程较本来流程下降了磨矿细度。我国江西德兴铜矿选厂装置了Φ5.4m×6.0m球磨机,每台球磨机与8台Φ660mm的旋流器构成闭路。用旋流器代替分级机是近年磨矿、分级的开展趋势。
    浮选设备的大型化也在不断开展,大型浮选机在铜选厂中取得了广泛的运用。如阿根迁阿拉布雷拉选厂1997年9月投产运用的芬兰奥托昆普浮选机,其槽容积达100m3。加拿大奥皮斯卡选厂用的马克斯韦尔(Maxwell)MX-14型其槽容积为57m3。这种浮机为圆桶形,其特点是功率为一般浮选机的35%~40%,修理费为其20%~25%,占地面积和装置费均为其30%~35%。我国云南易门木奔选厂出资100多万元将粗扫选改为CHF-x14m3的充气拌和式浮选机;同6A型浮选机比较,耗电较6A省30%,水轮盖板寿数比6A长一倍半,工作功率显着进步。
    从20世纪80年代以来,浮选柱在国内外铜选厂的运用取得了很大开展,尤其是浮选柱成功运用在浮选回路的精选区。因为浮选柱能产出高档次的终究精矿,削减精选数然后简化精选回路,简化和改进精选回路的进程操控,操作及修理费用低一级,所以能在精选作业成功代替机械拌和式浮选机。
    (三)选厂主动化水步
    因为选厂规划和设备的大型化,对主动化要求也越来越高。主动化一般可使选厂设备才能进步10%~15%,劳动出产率添加20%~50%,出产本钱下降3%~5%。所以在新建的选厂或旧厂改造中,大都选用机组或出产工段的主动操控甚至全厂会集操控。从20世纪80年代以来,计算机操控在美国、英国、加拿大、澳大利亚等发达国家得到了广泛运用。如澳大利亚Mount Isa4号铜选厂用HP2116G计算机操控磨矿回路,在粒度不变的状况下,使处理量到达最大值;并且用闭路电视来监督磨矿作业。
    我国的选厂主动化水平也在逐步进步。怎么北铜选厂选用恒定给矿和球磨机浓度主动控仪,白银选冶厂研发并选用BYF型矿浆载流X-荧光分析仪,进行在线检测。
    铜陵有色公司凤凰山选矿厂是我国现在机械化和主动化水平较高的选厂之一。选厂设有一个总操控室,破碎、磨矿、浮选及脱水等悉数设备均由总操控室来进行开泊车操作;通过功率表面,还能够了解全厂出产状况。磨矿作业运用r射线浓度计操控棒磨、球磨的排矿浓度。不光能够进行丈量,并且能够高速矿浆浓度,进步浮选目标。浮选pH值的主动操控是由pHG-2IA型工业酸度计和pHGF-B型沉入式清洗酸度发送器组成,配套运用;浮选进程安稳化操控选用库里厄-300型矿浆载流X-荧光分析仪。
    二、浮选新工艺的研讨与开展
    (一)分支串流浮选工艺运用
    分支串流浮选新工艺的创建和推行在国内外引起极大的留意,德兴铜矿通过此工艺的工业实验,铜精矿档次进步2.74%,收回率进步0.7%;一起还削减了一个精选作业,浮选药剂耗量显着下降。宝山铜矿选用分支浮选后,铜钼混合精矿不需会集精选,就可进入铜钼别离体系;而终究产品铜精矿14级以上的等第率由33.18%进步到73.37%,钼精矿一级品率由48.48%上升到85.14%。
    东川矿务局落雪选厂1993年6月选用分支串流浮选削减3号体系精选浮选机24台,精选拌和槽2台,年节省电费约15.57%万元;节省药剂,丁黄药和2号油费用合计32.32万元;添加银收回经济效益为64.58万元。
    (二)电化学办法调浆研讨与运用
    近年来电化学办法调浆工艺在国内外进行了许多研讨工作,取得很大开展,被认为是强化浮选工艺有出路的办法。
    俄罗斯选用通电处理(阴极电流70~90A/m2,通电时刻7~10min)能够强化对硅孔雀石的活化作用,使其可浮性由56.1%进步到81.2%。对黄药或黑药在248~320A/m2电流强度下进行电化学处理,可使铜和镍的收回率别离进步6.54%和1.65%,精矿中铁含量下降4.95%。美国进行了在外控电位下辉钼与黄铜矿别离的研讨,外控电位-1.2V,辉钼矿可浮,黄铜矿不浮;当电位升到+0.3V,辉钼矿难浮,黄铜矿可浮,湖北铜录山铜矿工业实验用石灰调理pH值为10~11,矿浆电位调为142~189mV,硫化铜矿的无捕收剂,少捕收剂(45g/t)浮选能够得到与惯例浮选(捕收剂113.8g/t)附近的浮选目标。
    此外,浮选用水和回水的电化学处理不只能够得到所需组成的浮选用水,完成浮选用水闭路循环,并且能够下降浮选药剂用量和进步浮选目标。
    (三)充气调浆工艺运用
    矿石中含有很多黄铁矿和磁黄欠矿的铜镍矿和铜锌矿,选用充气加快硫化铁矿的氧化,强化了分选进程,俄罗斯为改进含很多(50%~60%)磁黄铁矿的高铜镍矿石的铜优先浮选目标,选用充气拌和20min,成果铜收回率进步4.1%~4.7%,铜档次进步1%~1.4%,且下降了药剂用量,丁基黑药从19~25g/t降至12~17g/t,起泡剂从20g/t降至5~8g/t。加拿大诺兰达公司选矿厂处理铜、锌、黄铁矿和磁黄铁矿矿石,除了在磨矿作业中的矿浆充气外,还在铜锌浮选前进行充气调浆,有用地按捺黄铁矿和磁黄铁矿,使铜的收回率进步4%。
    (四)粗精矿或中矿再磨
    将粗精矿或中矿再磨也是进步选别目标的办法之一。中条山铜矿胡家峪选厂选用粗精矿再磨后精选的流程,铜精矿档次进步4%以上。金堆城一选厂为取得优级品铜精矿和银精矿,在精选段设置两段再磨,第二段磨矿细度达-500目82%。
    三、伴生有价金属的归纳收回
    为进步经济效益,充沛运用矿产资源,国内外铜矿山都非常重视伴生元素的归纳收回,尤其是金、银等贵金属的收回。
    德兴铜矿选用广州有色金属研讨院研发的Y-89黄药代替丁黄药,在泗州选厂进行了工业实验,其成果表明:在铜目标不下降的前提下,铜精矿中金的收回率进步了5.17%,三期工程投产后日处理9万t矿石,增产黄金283.6kg/a,增收2000多万元/a。湖北大冶铁矿选用一种新式捕收剂SLS-1,可有用进步混合浮选作业铜、金收回率。与用乙黄药比较,铜、金收回率别离进步3.75%和8.16%。
    闪速浮选是进步铜矿伴生金银收回的有用途径之一,因为闪速浮选是处理磨矿后旋流器分级的底流,其底流中金银档次较原矿高且粒度较粗,收回这部分金银可削减过磨的丢失。印度尼西亚利德维尔铜选厂装置2台SK-240闪速浮选机,使金银收回率别离进步19%和1.5%。对含很多黄铁矿和磁黄铁矿的铜金的矿石选用充气调浆可强化铜金的浮选;萨兰达选厂选用充气调浆工艺,使金的收回率进步15%。
    此外,调整流程结构,进步磨矿细度,下降pH值和选用组合药剂也可进步铜矿中金银收回率。
    四、硫化铜矿浮选别离技能取得开展
    (一)硫化铜硫矿
    硫化铜矿中常有黄铁矿共生,两者均有好导电性及可浮性。戈保梁等人从矿石结构,半导体性质及电化学方面论说黄铜矿和黄铁矿的可浮性及其浮选别离办法,用硫氮九号作捕收剂,在pH=11时,两矿藏的浮选热力学电位差异较大,可望完成浮选别离,自诱导浮选和硫诱导浮选可战胜捕收剂浮选的无选择性吸附,是铜硫别离较有出路的办法,广西容县铜矿,选用腐殖酸和石灰组合按捺黄铁矿,当铜收回率和独自运用石灰附近时,铜精矿档次从14%进步到18%。
    石道民等针对大冶铜山口铜矿难选铜矿,选用一粗二扫混合浮选,碱性矿浆中混合用药(丁黄药:乙硫氮=4:1)得粗精矿,再细磨达96%的-200目,使铜、硫充沛解离,得含硫35.95%的硫精矿,归纳收回了低档次黄铁矿。阿尔瓦列茨等以甲醇调理矿藏表面张力,对某黄铜矿与黄铁矿的浮选别离进行了研讨,成果发现矿浆中参加体积分数为1%的甲醇和少数S-701捕收剂,取得满足的成果,这个工艺可代替以石灰按捺黄铁矿的惯例办法。一起,运用甲醇对细粒浮选有利,为泥化与过破坏黄铜矿石供给了又一种浮选工艺。
    (二)硫化铜钼矿
    氮气代替空气介质别离铜钼精在世界铜钼选厂中广泛运用,氮气能阻挠药剂氧化尤其是Na2S的氧化,因此下降了Na2S的用量,加拿大直布罗陀铜钼选厂选用氮气介质,取消了蒸吹,使Na2S用量由8kg/t下降到2kg/t。俄罗斯选用非极性捕收剂HNOTPNH-3代替锭子油处理铜钼矿石,成果铜钼收回率别离进步1%和0.5%。
    美国专利介绍一种较为杂乱的一硫代盐与双乙黄药混合运用,可进步铜钼分选作用。还介绍一种铜钼矿石优先选铜浮选工艺,加盐离子和苛性淀粉调浆pH值为5.2~6.2,调浆后加烷基二硫代盐浮铜,铜尾矿加火油选钼。
    有机按捺剂的研讨与运用,也取得了很大的时展。常见的低分子有机按捺剂由烷烃(短链)、亲固基和亲水基组成,如(钠)、巯基乙醇、四甲基硫代脲嘧啶以及pilips石油公司推出的以奥方(orfom)为商业品牌的D系列产品。因为这类药剂报价偏高,大规划工业运用尚困难。
    (三)硫化铜镍矿
    加拿大世界镍公司的铜硫选用二胍作辉铜矿的捕收剂,糊精作镍黄铁矿的按捺剂进行优先浮选,大大进步了选择性,镍的脱除率比在相同条件无糊精的空白实验高50%。
    俄罗斯北方镍公司成功地运用电化学办法处理高冰镍矿浆,然后改进了铜镍浮选别离选择性。工业实验成果表明,电化学处理办法可进步出产功率15%~20%,一起也下降了铜精矿的含镍量和镍精矿中的含铜量。
    五、选冶联合流程或化学选矿法的研讨与开展
    为进步铜矿石的归纳运用水平,运用选冶联合流程或化学选矿法是一个重要开展趋势。
   国外广泛选用的湿法处理氧化的工艺,基本上是浸出―萃取―电积法(即Sx-Ew法)。因为Sx-Ew法出资省、工艺流程简略,电铜本钱低,并且能充沛运用二次资源(惯例选矿办法不能运用的采空区残矿、氧化带、剥离的表面矿、选矿尾矿等)。因此该法出产的铜产值逐年添加,尤其是美国和智利开展很快;现在此法出产的铜占西方国家铜产值的10%左右。见表1。
表1  西方国家Sx-Ew法的铜产值





国 家

1998年

1999年

2000年

2001年1~6月


美 国
智 利
赞比亚
秘 鲁
墨西哥
澳大利亚
其 他
总 计

59.0
110.8
7.2
10.2
4.9
5.4
3.35
200.85

58.4
136.21
6.02
11.49
5.1
8.31
5.54
231.07

56.64
137.23
5.00
12.73
5.56
9.71
5.14
232.01

23.45
60.46
2.08
5.32
2.32
4.37
2.07
100.07
    跟着我国技能的添加及对铜的需求量添加,近几年来湿法提铜技能也取得了较快的开展。如在云南省鼓起的堆浸-沉积置换得海绵铜矿工艺和浸出―萃取―电积的工艺办法,对许多小规划的氧化铜矿山现已取得了较好的作用,据不完全统计,云南省运用此办法所产电铜约6000t/a左右。江西武山铜矿南矿带高档次铜氧化矿,原矿铜档次1.29%,氧化率72%,选用堆浸―萃取―电积工艺收回铜。堆浸场有用面积约2700m2,堆矿斜度一般为35°~40°,堆浸场的底垫选用中细尾矿砂加塑膜隔层,粗尾矿砂三层结构。堆浸场四周建有坝堤和发掘排水防洪水沟。依据几年的出产实践经验,每层堆高一般操控在1~1.5m,下一层矿的铜浸出到达必定含量后,再推新一层矿石。浸出液汇入集液池经泵加压并经两个池沉积后进入萃取体系,经“二萃一反”流程处理,富铜液经砂滤器除掉有机物及部分杂质后直接进入电积出产取得电铜。可是,因为我国湿法炼铜技能的工业起步较晚,该工艺尚存在某些问题(萃取剂价贵、耗费大、铜提取率低及环境污染等),还有待往后进一步研讨处理。
    东川矿务局科研所开发了水热硫化―浮选法和浸―硫化沉积―浮选法两种选冶联合流程新工艺。对东川汤丹氧化铜矿石的工业实验成果,惯例硫化浮选的精矿档次和收回率别离为10.09%和73.09%,水热硫化浮选法的精矿档次和收回率可达18.97%和86.89%,而浸―硫化沉积―浮选法的精矿档次和收回率高达25.45%和90.36%。
    水热硫化-浮选法实质上是惯例硫化浮选的一个开展。其原理是热压条件下,使硫与氧化铜矿藏发作化学反应,生成安稳易选的人工硫化铜矿藏,并在温水顶用浮选硫化铜的办法来收回。浸―硫化沉积―浮选法是在加压浸出进程中,加元素硫(硫粉),在氧化铜矿藏被NH3~CO2溶解后,当即又被沉积为硫化铜。矿浆不通过固液别离而直接蒸馏,在收回了NH3和CO2之后,沉积的“人工硫化铜”和矿石华夏有的天然硫化铜同时浮选收回,虽两种工艺的选别作用很好,但因为在加温加压条件下进行,这影响其在实践出产中的推行和运用。
    离析-浮选法是处理难氧化铜矿的有用工艺之一,到现在为止还没发现不能用此法处理的氧化铜矿藏,但此法的能耗大,本钱太高,因此在实践出产中广泛运用还有困难。
    综上所述,尽管铜矿石的发掘档次逐年下降,但铜精矿档次和收回率则跟着选矿工艺的开展和技能进步而逐年进步。
    选厂规划扩展,必然导致设备大型化和主动化水步。浮选新药剂的开发与研讨,是进步难选氧化铜矿选别目标的一条重要措施。选冶联合流程或化学选矿法的运用,尤其是浸出-萃取-电积法在出产中的广泛运用是处理用惯例浮选无法处理的铜矿藏的开展趋势。
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