氧化銅礦石的選礦方法與設備

氧化銅礦石用於提煉氧化銅,氧化銅礦石多產於菲律賓、巴基斯坦等地區,每月供應量1000噸至2000噸左右。氧化銅(CuO)是一種銅的黑色氧化物。目前市面上最常見的是98%氧化銅和99.95%氧化銅 。浮選法仍然是目前處理氧化銅礦的主要選礦方法,根據氧化銅礦的性質和所用的捕收劑性質的差異,將氧化銅礦浮選法分為直接浮選和階段硫化一浮選兩種。

銅在自然界主要以硫化礦、氧化礦形式存在,其中最主要的是硫化礦,氧化礦則是由硫化礦的緩慢氧化變質而生成的。隨著國防工業、電子和電氣工業以及新技術的發展,銅的需求量日益增加,銅的產量雖在不斷增長,但仍不能滿足需要。銅資源短缺,硫化礦和含銅富礦日益減少,在國外許多銅礦的開采品位降到瞭0.4%。因此,貧礦和大量難選氧化銅礦床亟待開發利用。

氧化銅礦石的可浮性,一般比硫化銅礦石的可浮性差,並且受礦物中銅的存在形態和脈石的組成等條件的影響較大,例如:銅是以碳酸鹽的形態(孔雀石、藍銅礦)存在時,可浮性相對較好,以矽酸鹽的形態存在(矽孔雀石)可浮性就較差,遊離的氧化銅容易浮遊,結合氧化銅基本上不能用單一的浮選法回收。凡成單獨狀態存在的氧化銅礦物稱為遊離氧化銅,所有的遊離氧化銅均能溶於氰化物溶液中,當銅與脈石(例如氫氧化鐵)膠結在一起,成某種形態存在的氧化銅礦物稱之為結合氧化銅,其膠結的型式是多種多樣的,可以機械方式成為脈石中極細分散的銅礦物之包裹體,也可以是化學方式成類質同象,也可以成吸附型的色染體,所有的結合氧化銅均不能溶於氰化物溶液中。結合銅在氧化銅中的百分含量稱之為結合率。脈石礦物以矽質為主的(例如石英)較易浮選,以碳酸鹽為主的(例如方解石,白雲石等),就較困難一些,如果含有較多量的氫氧化鐵和粘土質礦泥時,特別是它們之間成緊密結合時分選就更困難。

氧化銅礦石的選礦方法-直接浮選法

直接浮選法是最早應用時不用硫化鈉活化,直接利用捕收劑浮選的方法,包括脂肪酸浮選法、胺類浮選法、中性油乳濁液浮選法和螯合捕收劑浮選法等。適用於礦物組成簡單、性質不復雜的氧化銅礦石,復雜氧化銅礦石的直接浮選至今仍無突破性進展。高效選擇性捕收劑對直接浮選法尤為重要。在氧化銅礦浮選研究應用的早期,多采用脂肪酸鹽做捕收劑直接浮選,但該法隻適用於孔雀石為主、脈石簡單、原礦品位高的礦石。直接浮選法應用較早,但它缺乏選擇性,迄今為止,在工業上得到大規模應用的還隻有脂肪酸浮選法。幾十年來,人們試圖研究出有強選擇性的捕收劑來浮選氧化銅礦物,雖有些研究取得較好結果,但因分離困難等原因未得到廣泛應用。

氧化銅礦石的選礦方法-硫化浮選法

1.常規硫化浮選法:此法是將氧化銅礦物先用硫化鈉或其他硫化劑(如硫氫化鈉)進行硫化,然後用高級黃藥作捕收劑進行浮選。硫化時,礦漿白勺pH值愈低,硫化進行得愈快。而硫化鈉等等硫化劑易於氧化,作用時間短,所以使用硫化方法浮選氧化銅礦時,硫化劑最好是分希增加。硫酸銨和硫酸鋁有助於氧化礦物白勺硫化,因此硫化浮選時加入該兩種藥劑可以顯著地改善浮選效果。可用硫化法處理白勺氧化銅礦物,最重要是銅白勺碳酸鹽類,如孔雀石、藍銅礦等等;也可用於浮選赤銅礦,而矽孔雀石如不預先進行特殊處理,則其硫化效果很差,甚至不能硫化。

硫化浮選過程中,為加強硫化效果,硫化鈉應按一定比例和用量分段添加,來達到最佳硫化效果。生產實踐表明,不同礦石有不同的最佳硫化鈉用量范圍,掌握得當,泡沫礦化良好,可提高回收率2%~3%。硫化鈉的最佳用量是:氧化率45%以下,用量不超過1700g/t;氧化率55%~65%,用量2200g/t;氧化率75%以上,用量不超過3500g/t。而且應堅持配合使用調整劑磷酸乙二胺和硫酸銨,以強化硫化過程。

2.氧化銅礦石的選礦方法-水熱硫化浮選法:此法實際上是常規硫化浮選法的一個發展,其實質上是在熱壓條件下,使硫與氧化銅礦物發生化學反應,生成穩定易選的人造硫化銅礦物,並在溫水中用浮選硫化銅的方法來回收,其特點在於強化瞭礦石的預處理-預先硫化過程,並在溫水中進行浮選。

(1)水熱硫化的條件為:硫化溫度180℃,礦石粒度93%~95%(-200目),硫量為理論量的1.4~1.5倍,硫化時間4h。將水熱硫化浮選與常規硫化浮選的小型試驗結果進行比較,見表1。從表1中可以看出,水熱硫化浮選銅的精礦品位和回收率分別比常規硫化浮選提高7.88%和13.80%。

(2)該法存在的最大問題是溫度要求高、燃料消耗大、硫化時間長,因此降低硫化溫度和縮短硫化時間是這一方法在生產中得以推廣和應用的前提條件。中國科學院在這方面的研究已取得重大進展,他們采用相轉移催化技術,促進元素硫的歧化反應,從而大大降低瞭水熱硫化的硫化溫度和縮短瞭硫化時間。

二、脂肪酸(鹽)法是氧化銅礦選礦方法中的一種,我們來介紹下這種氧化銅礦浮選技術:脂肪酸及其皂類能很好地捕收孔雀石和藍銅礦,隻要其烴鏈足夠長,對孔雀石的捕收能力就會相當強;在一定長度的烴鏈范圍內,其捕收能力越強,用量也越少;實踐中通常采用C10—C20的混合的、飽和或不飽和的羧酸。該法一般添加碳酸鈉、水玻璃和磷酸鹽做脈石的抑制劑和礦漿的調整劑,且隻適於脈石不是碳酸鹽的矽質氧化銅礦;當礦石中含有大量鐵、錳礦物時,其分選指標會變壞。

胺類浮選法是氧化銅礦浮選方法中的一種,我們來介紹下這種氧化銅礦浮選方法:用胺類作捕收劑進行浮選,是有色金屬氧化礦(銅、鉛、鋅氧化礦)的常用浮選方法,適用於處理孔雀石、藍銅礦、氯銅礦等。

1.胺類是氧化銅礦的有效捕收劑,,但其選擇性差,對許多脈石也有捕收作用,所以胺法往往要預先脫泥。但對於泥質氧化銅礦,預先脫泥又會引起銅的損失,因此胺法的關鍵是如何尋找脈石的有效抑制劑。當前脈石的有效抑制劑有:海藻粉、木素磺酸鹽或纖維素木素磺酸鹽、聚丙烯酸等。

2.用胺浮選孔雀石,所要求的pH值比黃藥更高。試驗結果表明:pH值在10~11之間,硫化鈉的硫化作用最好。此外,用胺作捕收劑比用黃藥的方法浮選速度快。

3.目前使用的胺類捕收劑有月桂胺和椰子油胺,或者用帶有兩個NH2基的10~14個碳的脂肪胺及胺類混合物。使用時,添加柴油作乳濁液可大大提高浮選效率。

氧化銅礦選礦流程分為三部分:

1.破碎部分:粉碎礦石過程的基本過程。其目的是原礦粉碎到適當大小,適合用於研磨一部分。

2.研磨部分:研磨粉碎部分進一步處理礦石得到更小的尺寸是為配合浮選分離材料

3.浮選部分:浮選過程/升級銅礦的重要過程。化學試劑將被添加到混頻器/攪拌機,使化學反應。

氧化銅礦選礦常用的選礦設備主要有破碎設備、磨礦設備、篩分設備、攪拌設備、浮選設備、烘幹設備等。

破碎設備:選銅礦常用的破碎設備主要有粗破顎式破碎機、細破顎式破碎機破碎前的給料設備-振動給料機、槽式給料機等。

磨礦設備:選銅礦常用的磨礦設備主要有選礦球磨機、幹式球磨機、濕式球磨機,格子型球磨機,球磨機等以及給球磨機供料的擺式給料機、電磁振動給料機和皮帶輸送機等。

篩分設備:選銅礦常用的篩分設備主要有螺旋分級機、高頻篩、直線篩等。它們常常與球磨機配套使用,形成閉路循環。

攪拌設備:選銅礦常用的攪拌設備是礦用攪拌桶。它的主要作用是在礦漿進入浮選前進行攪拌、加水和藥劑。

浮選設備:選銅礦常用的浮選設備是浮選機。常用的有xjk型浮選機、Sf型浮選機等。

烘幹設備:烘幹設備常用來銅礦精礦的脫水處理。選銅礦常用的脫水烘幹設備有轉筒烘幹機、濃縮機、脫水機等。

氧化銅礦石選礦設備選礦工藝流程:氧化銅礦石進入顎式破碎機進行破碎,出來的一級破碎物料再次進入顎式破碎機破碎為二級破碎物料,二級破碎物料被輸送到振動篩進行篩選,符合要求的物料則被篩分出來由輸送機送到料倉進行下一步工序。然後物料進入球磨機研磨,由球磨機出來的礦漿進入到螺旋分級機進行粒度分級,螺旋分級機將不合格的物料向上送至球磨機再次研磨,合格的礦漿物料進入到攪拌桶內,物料在攪拌桶內進行充分攪拌,攪拌過後的物料進入到浮選機進行浮選,礦漿和藥劑在浮選機內充分反應後產生大量的泡沫,含有礦物的泡沫被轉動的刮料板送到泡沫槽進入到下一步工序。尾礦被輸送到其它地方進行處理,精礦則被送到濃縮池進行濃縮沉淀,濃縮沉淀後的物料再經過晾曬烘幹便可得到成品銅礦粉。

在氧化銅浮選中,直接浮選法通常不能取得較好的結果,硫化浮選法是國內外處理氧化銅礦和混合礦的主要浮選法,對以孔雀石、藍銅礦、赤銅礦為主的氧化銅礦石可以得到較好的指標。處理混合礦石的選廠,所用的方法都是硫化一浮選方法,個別廠用離析一浮選法。一般情況下,氧化銅礦石大都具有氧化率高、含泥量大、結合銅含量高、細粒不均勻嵌佈、氧硫混雜、粗細混合、多種礦物共存等特點,加上有的氧化銅礦石含銅低,因而決定瞭氧化銅礦石選礦的難度。

氧化銅礦物因其分子結構原因,一般親水性很強,在礦漿中與水的偶極子相吸引而使水偶極子在礦物表面形成定向排列的水化膜。因而捕收劑很難吸附到礦物表面,經硫化處理以後,氧化礦物表面發生瞭根本變化。硫化浮選的實質是將磨細的氧化銅礦漿加硫化劑進行硫化,然後添加黃藥類捕收劑浮選。采用硫化劑有:硫化鈉、硫氫化鈉、硫氫化氨、硫化氫、硫化鉀等,最常用的是硫化鈉。經硫化的氧化銅礦表面形成瞭一層硫化銅薄膜,使氧化銅礦物表面具有硫化銅礦物表面的性質,再經捕收劑的作用進行浮選。硫化後采用的捕收劑有:乙基黃藥及高級(丁基、異丁基、戊基等)黃藥、黑藥及脂肪酸等,較常用的是高級黃藥。因此,硫化過程進行的好壞,在這一種方法中起著關鍵的作用。

硫化的程度隨著硫化鈉濃度的增高和與礦物接觸時間的延長而增強;孔雀石和矽孔雀石的硫化速度隨著溶液中pH值的降低而提高,特別是矽孔雀石表現得更明顯,溫度從10℃升高到60℃時,孔雀石對硫化鈉的吸附量提高瞭4.5倍,而矽孔雀石則提高3倍;由於孔雀石表面生成的CuS薄膜不夠穩定,當礦漿攪拌強度過大及時間過長,硫化銅薄膜容易脫落成為膠體硫化銅,膠體硫化銅的生成對浮選十分有害。所以,氧化銅礦的選別以早收多收為宜,生產流程常實行階段磨礦、階段選別,這樣既可達到細粒嵌佈的氧化銅礦選別時所要求的磨礦細度,而且又可使易浮的硫化銅和部分氧化銅優先得到浮選。

由於硫化之後氧化礦獲得很高的浮選速度,所以第一次粗選的頭1-2槽直接產出精礦產品。藥劑的添加方式對氧化銅礦的浮選有特殊意義,特別是硫化鈉,它既是氧化銅礦的活化劑,又是硫化銅礦的抑制劑,所以在添加時按量不宜一次加夠,一般是采用分批多段添加的方式,所以,在浮選流程中的第一個作業(粗選)的加入量是總量的70-80%,保證硫化鈉的濃度充足又不過量。 用硫化鈉硫化時,采用石灰作PH的調整劑,PH8.5-9.5,使用硫化鈉才能收到較理想的效果。在使用硫化鈉的同時,加入適量的硫酸銨與硫化鈉1:1加入。能提高氧化銅礦的回收率,其原因加入硫酸銨之後PH值下降有利於HS-濃度升高,硫化反應加快,有利於氧化銅礦的浮選。但當選硫化,氧化混合礦時,硫酸銨量過大時對硫化礦物抑制作用,因此,要嚴格控制加入量。加入羥肟酸鹽與丁基黃藥混合使用,對矽孔雀石、含銅褐鐵礦礦等難選礦物有較強的捕收能力,羥肟酸鈉在PH10~11時對硫化礦有很好的捕收作用,但PH低於8時,對硫化礦選收不利。

易門銅礦浮選廠主要含銅礦物:孔雀石、黃銅礦、斑銅礦,其次為赤銅礦,蘭銅礦和少量的輝銅礦,矽孔雀石、銅蘭等。脈石礦物以白雲石和碳化白雲石為主,其次為石英和少量的黃鐵礦,鏡鐵礦和褐鐵礦等。原礦含銅0.65~0.75%,氧化率30%,結合率6%。生產流程(見圖1):藥劑 1、石灰 1460g/t(pH8.5~9.5),加入第一段球磨機中。 2、硫化鈉 563g/t,加入Ⅰ段分級溢流 Ⅱ段磨機排礦,粗選Ⅰ第8槽,精選Ⅰ,精選Ⅱ,掃選等。 3、丁黃藥 141g/t,粗選Ⅰ前攪拌槽中,粗選Ⅱ前攪拌槽中,精選Ⅰ,掃選等。 4、2#油 59g/t,加入粗選Ⅰ前攪拌槽,粗選Ⅱ攪拌槽。原礦品位 0.686% 結 合率 5.8% 氧化率 29.6% 精礦品位 17.01% 回收率 88.15% 尾礦品位 0.084% 工藝流程。

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