转炉渣的选矿原理及应用

转炉渣的选矿原理及应用

1国内现有矿物资源丰富,环境自然复杂,容易造成铁渣品质极铜渣是铜在高温下开采的产物。转炉炉渣是冰铜通过转炉干燥精制而产生的炉渣。其性质取决于铜入炉的性质、精炼操作条件和炉渣的冷却速度。主要成分是冶炼造渣时生成的铁硅酸盐矿物和磁铁矿,其次还残留一些硫化铜矿物以及金属铜和少量的氧化铜等,性质极其复杂;特别是铜火法冶炼工艺改革以后,使铜的硫化物减少而氧化物增加,导致铜渣的性质更为复杂,同时还有转炉渣冷却等因素的影响,造成铜渣难选。铜转炉渣是重要的二次金属资源,国内外进行了大量的选矿试验研究,并且建设渣选厂回收其中的铜。目前,我国的铜产量供不应求,每年需要进口大量的铜金属和铜精矿,以补充国内铜的缺口和满足国内对铜的需求。因此,从转炉渣中选收铜在我国显得更为重要。1.1矿物组成和嵌布方式转炉吹炼所得到的铜转炉渣具有以下主要特性:(1)矿物组成比较简单,但嵌布关系复杂。(2)有价元素金属铜和硫化铜的嵌布粒度细且不均匀。(3)铜渣普遍易碎难磨,密度大。1.2渣的采矿流程根据转炉渣的特性,国内外处理铜转炉渣的选矿流程一般具有以下特点:①需要高浓度磨矿;②需要较高的浮选浓度;③多段磨矿多段浮选;④药剂制度简单。2路桥渣泵技术的实验研究2.1铁、铁的主要成分有以下几种试验物料取自国内某铜转炉渣选厂所处理的转炉渣。外观呈黑色和黑中透绿,性脆坚硬,结构致密,密度约4.0~4.5g/cm3。采用X光粉末衍射、扫描电镜微区分析、化学选择性溶解以及显微镜观测等手段,对该物料进行了比较深入和详细的研究。结果表明,该铜渣具有以下主要性质:(1)矿物组成比较简单,但铜的赋存状态复杂。渣中元素含量最多的是铁和硅,主要成分有磁铁矿(58.40%)、铁橄榄石和玻璃相(37.44%),硅元素大部分在造渣时生成铁的硅酸盐中,少量硅呈硅灰石出现。经显微镜观察发现,渣中铜矿物主要组成为:次生硫化铜矿物种类较多,除蓝辉铜矿以外,还有数量明显的辉铜矿及少量铜蓝。同时,蓝辉铜矿颜色变化较多,从浅蓝到深蓝都有。这表明,转炉渣中次生硫化铜的结构在辉铜矿(Cu2S)与铜蓝(CuS)之间变化,但以辉铜矿及铜的分子数在1.8以上(Cu1.92S~Cu1.8S)的蓝辉铜矿为主。(2)转炉渣中金属铜和硫化铜的嵌布粒度呈中细微粒嵌布,以微细粒为主。其小于0.010mm粒级的产率分别为18.70%和28.37%,小于0.043mm的累计产率分别达到92.20%和79.91%。(3)炉渣中部分铜矿物难以单体解离,仅有50%左右的金属铜及硫化铜嵌生在铁橄榄石或磁铁矿边界,形成易磨的晶间分布;还有27.54%的金属铜、24.65%的硫化铜是嵌生在铁橄榄石中,而磁铁矿中晶出的金属铜及硫化铜分别达到21.87%和18.33%。(4)扫描电镜能谱分析表明,铁橄榄石、磁铁矿、玻璃相中基本不含铜。铜全部富集在金属铜、硫化铜及氧化铜中。转炉渣成分的主要化学分析结果如下:转炉渣中铜、铁的物相分析结果如表1所示。实验室试验所用设备为实验室常规球磨机和浮选机,试验用的调整剂为分析纯,捕收剂为工业品。试验时每次称取500g试样,用球磨机磨至试验所需粒度,然后倒入1L浮选机按所确定的流程进行浮选试验。2.2试验结果与讨论2.2.1炉渣中金属元素及金属铜的分离和再磨细度对铜回收率的影响依金属铜和硫化铜的结构特征和嵌布特性,一般认为,嵌布在矿物晶间的金属铜和硫化铜是比较容易人为实现磨矿解离的;而嵌生在铁橄榄石和磁铁矿内的金属铜或硫化铜若实现磨矿解离相对要困难一些,尤其是当它们的粒度较细时实现磨矿解离就更难了。而高的单体解离度是充分回收的前提,所进行的磨矿细度试验结果见图1。由试验结果可以看出:随着磨矿细度的增加,铜回收率随之逐渐提高,但即使磨矿细度达到90%-0.074mm,铜的回收率也仅在79%左右(充气量3.3L/min),因此达不到直接丢尾的目的。图2表示样品中金属铜及硫化铜的解离度特征曲线。从中明显地看出,随炉渣粒度的增加金属铜的单体解离度明显下降,而硫化铜下降的趋势较金属铜缓慢得多。二者在0.074~0.104mm区间出现一个明显的拐点,这是由于炉渣中粗粒的硫化铜及金属铜在磨矿时较易解离的缘故。显微镜鉴定发现,转炉渣经一段磨矿后金属铜的单体解离度明显偏低,仅为66.99%,而连生体及包体合占33.01%,主要富集在0.043mm以上的中粗粒级。硫化铜的单体解离度虽然比金属铜高些,达到84.06%,但连生体及包体仍分别占6.16%和9.78%。一段浮选尾矿中损失的金属铜及硫化铜主要呈包体及连生体,少数呈细粒单体存在。金属铜及硫化铜的损失有51.37%和71.41%分别来自铁橄榄石及磁铁矿的包裹,有38.10%和24.14%来自与铁橄榄石及磁铁矿连生,而这些呈包体或连生体的金属铜及硫化铜又多嵌布在较粗的粒级中。因此可以认为,造成一段浮选铜回收率不高的主要原因,是由于磨矿强度不足而使得部分金属铜及硫化铜没有从铁橄榄石及磁铁矿中解离出来。为了加强铜的回收,必须进行尾矿再磨再选。尾矿再磨试验的试验结果见图3。试验结果表明:随着再磨细度的增加,铜作业回收率逐渐提高。因此,为了最大限度地提高铜回收率,应该尽可能地提高再磨细度。镜检发现:尾矿中单体及裸露连生体的金属铜占有率为43%~48%,而单体及裸露连生的硫化铜占有率为36%~38%。呈连生体或包体的金属铜主要集中在0.020mm以上的略粗的粒级中;而呈连生体的硫化铜在0.010~0.020mm的粒级中有明显的富集,呈包体的硫化铜与金属铜在0.020mm以上粒级明显富集。在实际的选矿过程中裸露连生体的金属铜及硫化铜应看成不易回收的部分,这部分铜未被选别是全流程铜回收率偏低的主要原因之一。从部分未被选别的单体金属铜及硫化铜的嵌布粒度上看,有些是由于磨矿粒度过细,有些进入可选粒级而未被选别,可能是由于磨矿时间过长而造成金属铜及硫化铜表面氧化所致。2.2.2磨矿细度的影响转炉渣的密度比较大(约4.3g/cm3),因此浮选机的充气量大小将对铜的选矿指标产生一定的影响。图1是充气量分别为2.5L/min和3.3L/min时的磨矿细度试验结果。由此可见,充气量大时的浮选指标明显高于充气量小的浮选指标,且随磨矿细度的增加,两种充气量条件下的浮选指标均随之增加。因此,从提高铜回收率的角度出发,可以适当增加浮选机的充气量。2.2.3浮选、磨矿的浓度转炉渣密度大、沉降速度快,根据前人经验和试验结果,转炉渣的回收需采用高浓度磨矿和高浓度浮选。一段粗选浓度约为45%~50%,二段粗选浓度约为40%。同时,在粗选的浮选浓度提高时,应适当增大浮选机的充气量,这对节省浮选药剂也有好处。2.2.4单用及联用试验根据铜转炉渣的特性,并结合国内外有关的选矿经验,选铜捕收剂一般为油状捕收剂。本试验对选铜捕收剂进行了选择和对比,试验的捕收剂包括Z-200、丁基黄药、BK306、丁基黑药等单用及混用。各种药剂的最佳用量试验结果如表2所示。由以上试验结果可见,虽然丁基黄药的捕收效果最佳,但其用量也最大;而BK306捕收剂是由北京矿冶研究总院开发的一种选铜用新型油状捕收剂,其单用及与丁基黄药混用时效果均较好,用量也大大减少。因此,综合考虑技术指标与经济指标,最终确定采用BK306和丁基黄药混用作为铜转炉渣选矿的捕收剂,并进行了实验室闭路试验。2.3配合丁基黄药对转炉渣工艺条件的优化根据以上条件试验,认为采用高浓度磨矿、提高粗选浓度、适当提高浮选机充气量、多段磨矿多段浮选的流程,利用油状BK306捕收剂或配合少量丁基黄药是处理该类转炉渣的适宜流程。经对有关条件优化后进行了闭路试验,闭路试验流程见图4,试验结果与现场流程实验室试验结果对比见表3。对闭路试验的产品进行了相分析,并计算了相回收率,相关数据也列于表3中。由精矿和尾矿相分析及回收率计算结果可以看出,推荐流程所用药剂对于金属铜、次生硫化铜的回收有利,精矿中金属铜、硫化铜的相回收率最高,分别达到了96%和92%以上。3选择磨矿期相干合成法(1)鉴于转炉渣中铜的赋存状态复杂、嵌布粒度细的特点,一段磨矿细度越细越好,随着磨矿细度的提高,选铜尾矿品位逐渐降低,但不能实现经过一段磨矿一段选别而丢弃尾矿的目的;况且铜转炉渣较难磨,磨矿成本较高,因此处理该类铜转炉渣宜采用阶段磨矿阶段选别的流程。(2)尽管选铜尾矿再磨细度已达-0.03