（矿物加工工程专业论文）提高某选厂铜回收率的新工艺研究.pdf

武汉理t 大学硕士学位论文 中文摘要 铜消费和用途的多少已经成为一个国家工业化程度高低的判断标准，然而 铜资源曰趋贫、细、杂以及落后的设备、技术却严重阻碍了我国经济的快速增 长。大量进口铜原料和注重废铜的再利用是解决资源缺乏和消费急增矛盾的方 法，但提高复杂矿产资源的综合利用和矿山经济效益，既能保证国民经济的可 持续发展，又是技术创新的重大问题。针对我国铜矿资源的特点，加大低品位 铜矿资源的深度开发利用，实现矿产资源的综合利用，具有重大的经济意义和 社会意义。 本课题在对某选矿厂铜钼多金属共生矿主要矿物组成、粒度特性和嵌布关 系进行深入研究以及原选矿工艺存在问题分析的基础上，以提高一段选铜回收 率和综合回收有益金属为目的，结合矿石性质特点，在实验室试验中通过对磨 矿细度、矿浆p h 值、捕收剂种类和用量、起泡剂用量等环节的浮选试验研究， 并结合彭会清教授提出的中矿选择性分级再磨技术改造原有选矿工艺流程，通 过优化磨矿条件和浮选药剂制度，取得了比较理想的铜硫选别指标，为选矿厂 进行全流程技术改造提供了详实的理论依据。 在小型试验研究分析的基础上，对某选矿厂铜中矿进行了浮选新工艺工业 生产试验，通过选矿工艺的优化、调试，新工艺获得一段铜粗精矿品位4 3 4 、 铜回收率8 9 9 3 ，较原工艺铜回收率提高了2 2 1 ，年增经济效益5 3 2 4 7 万元。 工业生产实践证明，新工艺优化了入选原矿矿浆浓度和细度、浮选给矿粒度组 成，降低了能耗，延长了矿物浮选时间，从而有效的提高了铜的回收率。新工 艺的改造是成功的，为同类矿山的技术改造提供了一定的借鉴作用。 在工业试验研究分析的基础上，全面考察了新工艺和原工艺，通过筛析、 显微镜鉴定、红外光谱以及电喷雾质谱等多种分析方法从嵌布粒度、连生状态、 解离度、药剂和矿浆作用机理以及中矿再磨后发生变化等方面分析研究了中矿 选择性分级再磨对矿物表面性质的改变与浮选行为的关系。为本课题的发展前 途和应用前景提供了数据说明和理论支撑。 关键词：中矿选择性分级再磨；一段选铜回收率；红外光谱；电喷雾质谱 武汉理工大学硕上学位论文 a b s t r a c t t h ea m o u n to fc o n s u m p t i o na n du s eo fc o p p e rh a sb e c o m et h ec r i t e r i ao ft h e d e g r e eo fi n d u s t r i a l i z a t i o nf o rj u d g i n gan a t i o n ，b u tt h ec o p p e rr e s o u r c e sb e c o m e i n c r e a s i n g l yd e p l e t e d ，f i n e ，m i x e d ，a n do u t d a t e de q u i p m e n t ，t e c h n o l o g yh a ss e r i o u s l y h i n d e r e dt h er a p i dg r o w t ho fo u re c o n o m y i m p o r t i n gl a r g eq u a n t i t i e so fc o p p e rs c r a p r a wm a t e r i a l sa n df o c u so nt l l er e u s eo fr e s o l v i n gt h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e nt h e1 a c k o fr e s o u r c e sa n dc o n s u m p t i o nw i l lr i s er a p i d l ya p p r o a c h ，b u th o wt oi m p r o v et h e c o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no fm i n e r a lr e s o u r c e si nac o m p l e xa n dm i n e se c o n o m i c b e n e f i t s ，n o to n l yt oe n s u r et h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to f t h en a t i o n a le c o n o m y , b u t a l s om a j o ri s s u e sw i t ht e c h n o l o g i c a li n n o v a t i o n a n a l y s i so ft h ec h a r a c t e r i s t i c so f c h i n a sc o p p e ro r er e s o u r c e sa n da i m e dt oi n c r e a s et h ed e p t ho fl o w g r a d ec o p p e ro r e r e s o u r c e sd e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o n t oa c h i e v ec o m p r e h e n s i v eu t i l i z a t i o no f m i n e r a lr e s o u r c e sw h i c hw i l lh e l pt oe a s et h ec o n t r a d i c t i o nb e t w e e ns u p p l ya n d d e m a n da n dh a v eg r e a te c o n o m i ci m p o r t a n c ea n ds o c i a ls i g n i f i c a n c e t h et h e s i sc h o o s e st h ep o l y m e t a l l i cs y m b i o t i cm i n ew h i c hc o m ef r o ma c o n c e n t r a t o r c o p p e r m i n ea r e a ,m a i nm i n e r a lc o m p o s i t i o n s 、p a r t i c l es i z e c h a r a c t e r i s t i c s 、s t u d yo ni m a yr e l a t i o na n dt h ea n a l y s i so ff o r m e r m i n e r a lp r o c e s s ，o n t h ep u r p o s eo fi n c r e a s i n gc o p p e rr e c o v e r yo faf l o t a t i o na n dr e c o v e r i n gv a l u a b l e m e t a l sc o m p r e h e n s i v e l y ；c o m b i n i n gt h eq u a l i t yo fo r e ，d of l o t a t i o ne x p e r i m e n t0 1 1 g r i n d i n gf i n e n e s s ，p u l pp h ，c o l l e c t o r 、f r o t h e rd o s a g ea n du s a g e i nl a b o r a t o r y , a d o p t i n g n e w l y - r e s e a r c hm e t h o d ，o p t i m i z i n gm i n e r a lp r o c e s sf l o w , a c c o r d i n g t op e n gh u i q i n g p r o f e s s o rp r o p o s e dr e c l a s s i f i c a t i o no fm i n e s e l e c t i v et e c h n o l o g i c a lt r a n s f o r m a t i o no f t h eo r i g i n a lm i n e r a lg r i n d i n gp r o c e s s ，b yo p t i m i z i n gt h eg r i n d i n gc o n d i t i o n sa n dt h e f l o t a t i o nr e a g e n ts y s t e m s ，t oa c h i e v ear e l a t i v e l yg o o di n d i c a t o ro fc o p p e r - s u l f u r s o r t i n gf o r t l l ec o n c e n t r a t o rf u l l - p r o c e s st e c h n o l o g yt r a n s f o r m a t i o np r o v i d e sa d e t a i l e dt h e o r e t i c a lb a s i s b a s e do nt h ea n a l y s i so fp i l o ts t u d y ，a n a l y s i so ff l o t a t i o nt e s tn e wt e c h n i q u e s o fi n d u s t r i a lp r o d u c t i o no fo r ec o n c e n t r a t o rf l o t a t i o np r o c e s si n d u s t r i a lp r o d u c t i o no f ac o p p e rm i n e ，t h r o u g ht h eb e n e f i c i a t i o np r o c e s so p t i m i z a t i o n , d e b u g g i n g , a n dn e w 1 1 t e c h n i q u e st oo b t a i na c o a r s ec o p p e rc o n c e n t r a t eg r a d eo f4 3 4 ，c o p p e rr e c o v e r yr a t e i s8 9 9 3 ，h i g h e rt h a nt h eo r i g i n a lp r o c e s so fc o p p e rr e c o v e r yr a t eo f2 2 1 ，t h e a n n u a la d d i t i o n a lc o s t5 3 2 4 7m i l l i o ny u a n i n d u s t r i a lp r a c t i c eh a sp r o v e dt h a tt h e a c h i e v e m e n to ft h ec o p p e ri no r eg r a d ea n dt h e ns e l e c t i v e l yr e e l e c t i o no fg r i n d i n g ， f o r m i n gal a r g ec i r c l ef l o a t i n gm i l l ；n e wt e c h n o l o g yo p t i m i z e st h e s e l e c t e do r e c o n c e n t r a t i o nf i n e n e s s ，g r i n d i n ge f f i c i e n c ya n df l o t a t i o nt om i n e r a lg r a i ns i z ea n d l o w e rp o w e rc o n s u m p t i o n ，t h ee x t e n s i o no fm i n e r a lf l o t a t i o nt i m ei no r d e rt o e f f e c t i v e l yi m p r o v et h ec o p p e rr e c o v e r yr a t e c o p p e r o r ef l o t a t i o np r o c e s so f t r a n s f o r m a t i o ni ss u c c e s s f u l ，t h et e c h n o l o g i c a lt r a n s f o r m a t i o nf o rs i m i l a rm i n e s p r o v i d e ds o m ef o r r e f e r e n c e e x p e r i m e n t a lr e s e a r c ha n da n a l y s i si ni n d u s t r y , b a s e do nac o m p r e h e n s i v es t u d y o ft h en e wp r o c e s sa n dt h eo r i g i n a lp r o c e s s ，t h r o u g ht h es i e v ea n a l y s i s ，m i c r o s c o p i c i d e n t i f i c a t i o n ，i n f r a r e ds p e c t r o s c o p y a n de s i m sa n a l y s i so fav a r i e t yo ff a b r i c sf r o m t h ee m b e d d e dp a r t i c l es i z e ，a n de v e nh e a l t hs t a t u s ，d i s s o c i a t i o nd e g r e e , p h a r m a c e u t i c a l ， a n dp u l pm e c h a n i s m ，a sw e l la si nm i n i n ga n dt h e ng r i n d i n ga f t e rt h ec h a n g ei n a n a l y s i sa n ds t u d yo ft h es e l e c t i v em i n i n go ft h em i n e r a ls u r f a c ec l a s s i f i c a t i o na n d t h e n g r i n d i n ga n df l o t a t i o nb e h a v i o ro ft h ec h a n g i n g n a t u r eo fr e l a t i o n s h i p s s u b j e c t - b a s e dd e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o np r o s p e c t o ft h ef u t u r ep r o v i d ed a t a d e s c r i p t i o na n dt h e o r e t i c a ls u p p o r t k e yw o r d s ：m i d d l i n g ss e l e c t i v ec l a s s i f i c a t i o na n dr e g r i n d i n g ；as e l e c t i o no fc o p p e rr e c o v e r y ； i n f r a r e ds p e c t r u m ( i r ) ； e s im a s ss p e c t r a ( e s i m s ) 1 1 1 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大 学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对 本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 l 签名：幺垦主e l 期：逝三! ! 星 学位论文使用授权书 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入 有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本 学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使 用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) i 研究生( 签名) ： 查导师( 签名) ：毽奄盘蒸日期鲨呸! 兰：矽 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 引言 第l 章绪论 铜是一种紫红色金属，具有导电、导热、抗张、耐磨、易铸造、机械性能 好、易加工、易制成合金等性能。铜及其合金材料被广泛地应用于电气工业、 机械制造、运输、建筑、电子信息、能源、军事和农业等工业领域，成为人类 跨入2 1 世纪取得飞速发展一个不可缺少的重要金属，且目前尚无适宜的可替代 材料。 世界铜资源丰富、分布广泛，遍及五大洲，有1 5 0 多个国家都有铜矿资 源，但储量相对集中，品位较低。随着开采的加深，其品位愈来愈低，难选 复杂矿的比例不断的增加，这在中国表现尤其明显。我国铜矿具有单一矿种 少，矿物共、伴生关系复杂( 单一型铜矿仅为2 7 ) ，有用矿物嵌布粒度细等 特点，这对选铜分离技术提出了更高的要求。我国矿床以中小型为多( 在已 发现的9 0 0 多个矿产中，大型铜矿床仅为2 7 ，中型矿床占8 9 ，小型矿床 占8 8 4 ) ，难以建设大型和超大型采选企业，使得选别效率低下、采选生产 的经济指标不高 1 1 。因此，提高选铜回收率这一课题具有较高的工业应用价 值和经济价值，本课题就是在这一背景下提出的。 1 2 铜资源简况 1 2 1 世界铜资源 根据资料m i n e r a l c o m m o d i t y s u n u n a r i e s ( 1 9 9 6 2 0 0 7 ) 显示：2 0 0 1 2 0 0 4 年， 全球已探明铜储量约为4 7 4 8 亿t 。世界铜资源基础储量为9 4 亿t 。据美国地 质调查局估计，2 0 0 3 年世界陆地铜资源量为1 6 亿t ，世界铜储量和基础储量分 别占陆地铜资源的2 9 4 和5 8 8 ，世界铜储量和基础储量的人均占有量分别为 1 0 7 l ( g 和1 5 7 k g ；2 0 0 5 年世界铜储量为4 7 0 0 0 万t ，储量基础为9 4 0 0 0 万t ，人均 占有量分别为7 3 k g 和1 4 7 k g ，说明全球铜资源的勘查潜力仍然较大。1 9 9 5 年铜 储量为3 1 0 0 0 万t ，基础储量为6 1 0 0 0 万t ；2 0 0 6 年铜储量为4 8 0 0 0 万t ，基础储 量为9 4 0 0 0 万t 。1 9 9 5 2 0 0 6 年世界铜储量增加1 7 亿t ，年均增长率4 0 5 。 武汉理工大学硕上学位论文 世界铜矿资源丰富，类型繁多，目前已经发现和查明的主要工业类型有斑 岩矿、砂页岩型、黄铁矿型和铜镍硫化物型4 大类，分别占世界总储量的5 5 3 、 2 9 2 、8 8 和3 1 ，合计占世界总储量的9 6 4 。此外是脉型、自然铜型、碳 酸岩型、矽卡岩型等，它们总共占世界铜总资源储量的3 6 。 斑岩型铜矿是一种储量大、品位低、可大规模机械化露天开采的铜矿床，铜 品位一般在0 5 1 。伴生金属通常为钼、金、银、铼、硒、碲和硫等；砂页 岩型铜矿具有规模大、品位高、伴生组分丰富为特点，主要伴生金属为钴、金、 银和硫等；黄铁矿型铜矿规模中小，品位较富，一般在1 n 2 ，有的高达1 0 以上，伴有多种金属和非金属；铜一镍硫化物型主要矿产为铜和镍，特点是埋藏 较深，品位较高( 1 左右) ，共伴生矿产多，这种类型的重要矿床有：加拿大的 萨德伯里、汤普逊、林累克；美国德卢斯杂岩；俄罗斯的贝辰加、诺里尔斯克、 塔尔纳赫；澳大利亚的卡姆巴尔德杂岩；芬兰的哥达拉赫蒂；还有我国金川白 家咀子的特大型矿床【2 1 。 虽然世界铜矿资源丰富，但分布并不均衡。从地质一地理分布看，7 0 的储 量分布在4 个区：( 1 ) 智利和秘鲁的斑岩铜矿区，是世界最大铜矿藏区，占世界 总储量的2 7 ；( 2 ) 美国西部的斑岩铜矿区和砂页岩型铜矿，约占总储量的2 0 ； ( 3 ) 赞比亚北部与扎伊尔毗邻处的砂页岩铜矿带，约占总储量的1 5 ；( 4 ) 俄罗斯、 哈萨克各类铜矿占1 0 。从地区分布看，全球铜蕴藏量最丰富的地区共有5 个 ( 1 ) 南美洲必鲁和智利境内的安第斯山脉西麓；( 2 ) 美国西部的洛矾和大怦谷地区： ( 3 ) 非洲的刚果和赞比亚；( 4 ) 哈萨克斯坦共和国；( 5 ) 加拿大东中。从国家分布看， 世界铜资源主要集中在智利，美国，赞比亚，澳大利亚，俄罗斯，加拿大，中 国和秘鲁等国。其中，智利是世界上铜资源最丰富的国家，探明铜金属储量达 1 5 亿t ，占世界储量的1 4 。美国铜金属探明储量为9 1 0 0 万t ，居世界第二，据 美国地质调查局估计，2 0 0 4 年美国和智利合计分别占世界铜储量和基础储量的 3 7 和4 6 t 3 1 。 1 2 2 中国铜资源 中国铜资源保有储量占世界储量基础的4 7 5 ，居世界第7 位，但储量分散， 人均占有量少。我国铜矿平均品位为o 8 7 ，其中含铜1 以上的矿石储量只有 3 5 9 。位居亚洲前列的特大型铜矿山江西德兴铜矿原矿含铜仅为0 4 1 ，为全 国最低，但其储量占全国可采总量的五分之一。在矿石类型上，单一铜矿占 2 武汉理工大学硕士学位论文 2 7 1 ，共生铜矿占7 2 9 ；在矿床类型上，主要有斑岩型矿、夕卡岩型矿、层 状型矿、火山沉积型矿和铜镍硫化物型等5 大类，分别占总资源储量的4 5 5 、 3 0 、8 、8 和7 5 ，合计占总资源储量的9 9 。总之，我国铜矿物以黄铜矿 为主，含铜量很低m 】。 斑岩铜矿床主要分布在富家坞、铜矿峪、多宝山、江达玉龙、马拉松多、 乌怒格吐山等矿山，伴生有益金属丰富，矿石品位低，一般小于0 8 ；夕卡岩 型矿床主要分布在长江中下游地区的城门山、铜绿山、武山、天排山等矿山， 铜品位1 8 ，伴生有铁、铝、铅、锌、金；层状型矿床主要分布在云南、湖 南、内蒙古、山西等几省，包括变质岩层状型和含铜砂页岩型二种，含铜量一 般为2 3 ，最高可达7 ，多为大型矿床；火山沉积型矿床主要分布在甘肃、 青海、河南等地，矿体呈层状、透镜状，多成群出现，稀有金属含量也较高， 铜品位一般为0 7 2 左右，规模小型到大型皆可见。铜一镍硫化物型矿床主要分 布在甘肃、四川、山东、宁夏、吉林等省区，铜品位为1 - 2 5 ，规模以中小 型为主，常伴生钻、镍、铂族、金、银及稀有分散元素【纠】。 表1 1我国铜矿查明资源储量统训8 】 单位：万t 近几年查明资源储量统计表见表1 1 ，截至2 0 0 7 年底，全国共查明铜矿区 1 2 4 8 个( 其中有共伴生矿区1 8 7 处) ，其中大型矿区3 7 个；全国累计查明铜资 源储量8 9 7 2 万t ，资源储量中基础储量2 9 3 2 万t ( 其中储量1 5 0 4 万t ) ，资源量 4 2 2 5 万t t g j ，主要分布在西南三江、长江中下游、东南沿海、秦祁昆成矿带以及 辽吉黑东部、西藏冈底斯成矿带，即我国江西、云南、湖北、西藏、甘肃、安 徽、山西、黑龙江等省，这几省的基础储量约占全国总基础储量的7 6 0 2 ，著 3 武汉理工大学硕上学位论文 名的大型铜矿有西藏玉龙铜矿、江西德兴铜矿【l o 】及近年来新发现的云南普朗铜 矿。成矿远景区域主要分布在西南三江地区、西藏一江二河地区、藏东地区、 青海东昆仑可可西里地区、东天山地区、北天山地区( 1 l 】。 我国铜资源具有以下特点：( 1 ) 矿床规模小。( 2 ) 共生伴生矿多，品位低。( 3 ) 适合采用浸出一萃取一电积工艺的斑岩型铜矿少，降低生产成本的空间受到限 制。( 4 ) 乘l j 余储量中规模大、品位高的矿床多处于边远地区，外部建设条件差， 在目前的金融、财税政策下，难以开发利用。总体上，我国铜矿资源在数量和 品位等方面均比较差，其国际竞争力低。 1 2 3国内外铜的生产及需求概况 2 0 0 6 年世界铜矿山的产量为15 2 2 4 万t ，年均增长率为3 8 6 ；精炼铜产量 1 7 4 3 7 万t ，年均增长率3 6 0 。2 0 0 6 年世界铜的消费量为1 7 0 6 6 万t ，年均增 长率为3 1 3 ( 见表1 2 ) 。2 0 0 7 年全球精炼产量为1 8 1 6 5 万t ，2 0 0 8 年全球精炼 产量为1 8 4 4 万t ，比上年增长2 6 1 ；消费量1 8 5 1 万t ，增长3 0 6 。产量最多 的国家是智利，占世界的3 6 。据统计，2 0 0 9 年上半年全球产量为1 6 4 0 万t ， 消费量为1 6 0 0 万t 1 1 2 3 。 国际铜业研究小组( i c s g ) 最新统计数据显示，铜的供求情况已经由2 0 0 6 年 以前的供不应求逐步转变为过剩，并且供应过剩将继续扩大。其中，2 0 0 6 年全 球精炼铜的供应过剩2 3 万t 。2 0 0 7 年全球精炼铜供应过剩量为1 1 万t ( 约占铜总 消费量的0 6 ) ；而2 0 0 8 年全球铜供应过剩量扩大到2 5 万“约占铜总消费量的 1 3 ) 。到2 0 0 9 年，全球铜供应过剩将继续扩大。 表1 22 0 0 2 2 0 0 6 年世界铜产量、消费量和价格 注：资料来源：w o r l dm e t a ls t a t i s t i e s ，y e a r b o o k ，1 9 9 6 - - 2 0 0 7 4 武汉理工人学硕十学位论文 2 0 0 2 2 0 0 6 年中国铜矿产品产量、消费量和贸易逆差见表1 3 。从表中可以 看出对外依存度在逐步增加。2 0 0 7 年精炼铜消费量4 9 2 6 万t ，约占世界2 7 2 8 ， 但矿山铜产量9 2 8 万t ，精炼铜产量3 4 9 9 4 万t ；其余全部靠进口，对外依存度 接近8 0 。2 0 0 8 年全国铜材产量达7 4 8 5 9 万t ，同比增长1 9 0 5 ，总消费量达 7 9 0 3 3 万t 。预计2 0 1 0 年铜矿山的供应能力可达1 0 0 万t 每年( 金属量) 【1 4 】。 表1 32 0 0 2 2 0 0 6 年中国铜矿产品产量、消费量和贸易逆差 我国铜矿资源的现状是铜矿山数目众多，开采规模小，投资分散，产量低、 能耗高、生产成本高，而冶炼能力又远远大于采选能力。国产精铜矿只能满足 国内冶炼生产厂家需求的4 0 ，需要大量进口铜精矿，对外依存度逐年增加。 铜精矿进口实物量：2 0 0 0 为1 8 1 3 3 万t ，2 0 0 1 为2 2 5 5 2 万t ，2 0 0 2 为2 0 6 5 4 万 t ，2 0 0 3 为2 6 6 9 9 万t ，2 0 0 4 为超过3 0 0 万t 。然而近几年，由于铜需求极度旺 盛，供给不足，推动了铜工业以更快的速度扩张( 表1 4 ) 。 表1 4我国铜供求平衡单位：万元 总之，中国已发展成为全球最大的铜消费国、铜加工制造业基地、铜基础 产品输出国，实现了中国铜工业的持续快速发展。但是中国铜的储量和产量都 5 武汉理工大学硕上学位论文 有一定的限度，铜的产量一直满足不了国民经济建设的需求，而且随着国民经 济的高速发展其需求缺口将会越来越大【1 5 】。根据对矿产资源的预测和目前的开发 速度，到2 0 2 0 年，铜资源将严重短缺【1 6 1 ，且我国的贫矿、低品位矿、难处理矿 不能加以合理的利用，造成了资源的浪费。因此，该课题的提出有利于矿产资 源的综合利用，有利于缓解我国铜工业存在的供需矛盾，具有重大的经济意义 和社会意义。 l 。2 4 再生铜资源 铜具有良好的再生性，可以进行多次回收和循环再利用。其方法主要有两 类：第一类是将废杂铜直接熔炼成不同牌号的铜合金或精铜，又称直接利用法； 第二类是将杂铜先经火法处理铸成阳极铜然后电解精炼成电解铜并在电解过 程中回收其他有价元素。 2 0 0 2 年，全球回收的铜废品共计5 5 7 5 万t ，产量占世界精炼铜总产量的 3 6 3 3 ，其中，第一类再生铜产量为3 8 1 4 万t ，占世界精炼铜总产量的2 4 8 5 ， 第二类再生铜产量为1 7 6 1 万t ，占世界精炼铜总产量的1 1 4 8 。2 0 0 6 年再生铜 产量( 包括厂家从生产中直接回收和从社会上回收的废铜) 为5 6 7 8 万t ，年均增长 率为5 3 1 。近1 0 年来世界再生铜产量已占原生铜产量的4 0 - - 一5 5 【1 7 1 。 目前，我国铜消费量的近l 3 来自废杂铜的回收利用，已经形成长江三角洲、 环渤海、珠江三角洲3 个重点废铜拆解、加工、消费地区，这些地区精铜产量 不足铜总产量的4 0 ，但它们的再生铜产量却占全国再生铜产量的7 5 5 5 。 我国废杂铜市场随着循环经济建设的不断加强，有着更快更好的发展前景【18 1 。但 也存在不少问题，如企业规模小、工艺技术水平低下，废铜利用水平不高、产 品质量不稳定，环保问题仍然严重，与发达国家相比，还有较大差距。 1 3国内外硫化铜浮选技术的研究 铜矿石作为最重要的矿种之一，选矿工作者对各类铜及含铜多金属矿石进 行了详细的研究，尤其是对低品位铜矿石的研究进行了大量工作，并取得了一 批科技成果。具体表现在：选矿设备大型化，力求节能降耗；进一步降低铜矿 石入选品位，提高资源利用率；提高铜和伴生金属的回收率，降低生产成本： 采用高效、低毒选矿药剂，减少环境污染；优化工艺流程等。 6 武汉理工人学硕士学位论文 1 3 1 选矿工艺的应用研究 在传统选矿工艺的基础上，根据矿石性质和嵌布粒度特性不断调整磨浮工 艺，是各大选厂提高铜精矿品位、回收率和降低生产成本的主要方法，其效果 也是最为明显。铜分步优先浮选中矿再磨再选工艺针对近年来原矿性质的变化， 以石灰调浆，中碱度粗选、高碱度精选，为伴生金、银的综合回收和硫的选别 利用创造有利的条件；优选浮选与等可浮相结合能够适应高硫铜矿石中硫的可 浮性多变的特性，加上中矿再磨单独分选的流程可获得合格铜精矿 1 9 - 2 0 1 。 选矿新工艺技术得到不断的发展。分支串流新工艺、异步混合浮选新工艺、 低碱度浮选f 2 l 】、自诱导浮选和硫诱导浮选技术对铜选矿技术发展起到很大的推动 作用。德兴铜矿应用分支串流新工艺使得铜精矿品位提高了2 7 4 ，回收率提高 了0 7 ，浮选药剂耗量明显下降；泗洲选矿厂二期应用异步混合浮选工艺使得 铜精矿品位提高了3 6 9 ，铜回收率提高了3 1 8 ，金和钼回收率分别提高了 4 1 0 和2 4 5 3 。 为了进一步提高选铜回收率，武汉理工大学彭会清教授通过多年试验研究 攻关，于1 9 9 6 年提出了“中矿选择性分级再磨新工艺”。该新工艺打破了传统常规 磨矿、浮选作业为两个独立作业的流程，使同段磨矿和浮选两个作业形成了一 个“磨浮大循环”；通过调节磨矿、分级参数和浮选药剂制度，使有用矿物“粗磨 粗选”，铜中矿选择性分级再磨再选，能在很大程度上有效地防止有用矿物粗粒 欠磨和细粒过磨现象，从而达到最佳的技术经济指标。该工艺在江西铜业、安 徽铜陵、大冶有色、武汉钢铁等数十家大中型选矿厂获得了工业应用 2 2 - 2 3 】，实践 证明，新工艺指标稳定，易于操作，选铜回收率均有较大程度地提高。在泗洲 选矿厂二段铜回收率已高达9 7 5 、很难进一步提高的前提下，应用新工艺获得 二段铜精矿品位2 5 0 8 ，二段铜回收率9 8 3 6 ，与原工艺指标相比，二段铜回 收率提高0 7 6 ，金回收率提高1 3 9 ，银回收率提高8 8 5 t 2 4 1 。凤凰山铜矿应用 该工艺后，选铜回收率提高1 5 ，同时选矿药剂消耗也大幅度降低，经济效益 显著【2 5 】。大冶铁矿应用该工艺取得了铜精矿品位2 0 3 l ，回收率7 9 2 7 【2 6 】。 1 3 2 浮选设备的应用研究 目前代表国际上浮选设备研究开发和应用水平的有芬兰的o u t o k u m p u 公 司、美国的d o r r o l i v e re m i c o 公司、瑞典的m e t s o 公司、俄罗斯的国立有色金属 7 武汉理工人学硕士学位论文 研究院以及我国的北京矿冶研究总院。从搅拌方式来看，浮选机可分成空气搅拌 式浮选机和机械搅拌式浮选机 2 7 1 。空气搅拌式浮选机代表有：d a v c r a 浮选槽、 浮选柱、泡沫分选机等。机械搅拌式浮选机代表有：d e n v e r 浮选机、we m c o f a g e r g r e n 浮选机、加压浮选机g a l i g h e rag i t a i r 、out o k u m p uoy 浮选机、s a l a a s 系列浮选机等【2 8 1 。 大型浮选机、粗粒闪速浮选机是浮选设备发展的主要方向。加拿大奥皮斯 卡选矿厂用的马克斯韦尔m x - 1 4 型浮选机，圆桶形，其槽容积达5 7 m 3 ，功率为 一般浮选机的3 5 , - 4 0 ，维修费用为其的2 0 - - 一2 5 ，占地面积和安装费均为其 的3 0 - - 3 5 。大型浮选机的应用使金属回收率提高2 8 ，选矿成本也有不同 程度的降低；芬兰奥托昆普公司使用s k 粗粒闪速浮选机处理磨矿回路中水力旋 流器的底流，改善精矿过滤特性，减少过磨，从而降低了有价金属在细粒级中 的损失，能耗降低1 5 - 2 5 k w h t ，使铜、金回收率分别提高了2 和5 。 随着品位低、嵌布粒度细、矿物组成复杂的难选矿石所占的比例日益增大， 浮选柱逐渐成为研究的热点。浮选柱具有富集比大、处理量大、投资小、分选 精度高，细粒级回收范围广、能耗低、占地面积小和运行费用低等特点。近年 来在基础理论、结构形式、发泡方式及自动控制等方面都取得了长足的进展。 j a m e s o n 浮选柱由矿浆与空气混合用的下导管和浮选分离用的低高度浮选槽组 成；c p t 浮选柱的主要特点是在柱底部附近安装有可从柱体外部拆装检修的 s l a m j e t 气体分散器；c l f 型粗粒浮选机采用新式叶轮定子系统和全新矿浆循环 方式；b f 型浮选机采用了独创的带有双锥的闭式叶轮；x p m 型喷射浮选机是我 国自行研制成功的无搅拌机构类型的浮选机。 浮选设备的研究发展有以下趋势：( 1 ) 浮选设备的大型化。目前世界上最大 规格的浮选机容积达3 0 0 m 3 ，最大规格的浮选柱容积达2 2 0 m 3 ，国内最大规格 的浮选机容积达2 0 0 m 3 。( 2 ) 浮选设备的节能降耗。通过叶轮结构设计和外加充 气等方式，使浮选的效率提高，同时降低浮选机的电耗和减少了浮选机部件的 磨损。( 3 ) 浮选设备的多样化。粗粒、细粒浮选设备以及复合力场方面的综合利 用。( 4 ) 浮选设备应用领域在增大。不仅用于分选矿物，还用于冶金、造纸、农 业、食品、医药、微生物、环保等行业的许多原料、产品或废弃物的回收、分 离、提纯。( 5 ) 自动化控制程度越来越高。 8 武汉理工大学硕士学位论文 1 3 3 浮选药剂的应用研究 要获得高指标，很大程度上取决于对硫化矿物选择性好，捕收能力强的捕 收剂，近年来，国内外对强捕收力和高选择性的硫化矿物捕收剂的研究以及在 混合药剂的优化组合方面做了大量的工作，并取得了较大的进步。 硫化矿捕收剂具有以下特点：s 原子( 二价) 组成亲固基，疏水基分子量小。 常见的有黄药、黑药、氨基硫代甲酸盐、硫醇、硫脲等酸相应的酯类形成硫基 化合物捕收剂。近几年，国内出现了一系列高效浮选药剂，大部分以代号表示， 主要有y - 8 9 系列、t - 2 k 、k m 1 0 9 、p a c 、d y - 1 、m a c 1 0 、s k 9 0 11 、z 9 6 、a p 等；国外浮选药剂发展出现缓慢趋势，选矿实践中以黄原酸甲酸酯类较为突出 的 2 9 1 。 1 3 3 1新型捕收剂 近几年，硫化矿物浮选捕收剂无论在使用范围、品种、数量、质量，还是 在药剂的筛选、合成、作用机理方面均取得了较大的进展。从上世纪八、九十 年代以来，科研工作者就以提高效率、降低药耗、增加经济效益、减少环境污 染为出发点，加强了对传统的黄药、黑药、胺类和酯肪酸等药剂的改性，以及 对新型、高效、无毒( 或低毒) 、低成本药剂的研究和开发。 将黄药氧化成双黄药、酯化成黄原酸酯可提高其捕收能力。异丙基黄药f l e x 3 1 与异丙基黄药相比，达到相同的效果药剂用量减少了5 0 。y - 8 9 ( 六碳醇黄药) 系列( y 8 9 2 、y 8 9 3 、y 8 9 5 等) ，对含次生铜矿物的难选铜硫矿石比用丁基黄 药浮选效果好。某工业试验研究证明y 8 9 比丁基黄药铜精矿品位提高1 7 9 ，回 收率提高6 1 6 。铜绿山应用y - 8 9 e ? , 异丁基黄药铜精矿品位提高0 3 9 ，铜回收 率提高0 2 3 ，金品位提高1 3 9 鱿，金回收率提高5 3 9 。鸡笼山通过高效、低毒、 选择性好的y 8 9 5 捕收剂和现场的混合捕收剂作对比试验，铜品位提高0 7 3 ， 铜回收率提高0 6 3 ，金品位提高0 5 7 9 t ，金回收率提高4 7 9 【3 0 1 。 美国c y t e c 工业公司最近研制了两种黑药类药剂，分别是二烷基单硫代磷 酸盐和单硫代磷酸盐，结构式分别为：r 1r 2 p ( s ) s n a 和r 1r 2 p ( s ) 一o n a ，前者取 代黑药与戊基黄原酸钾作为混合捕收剂，用于铜锌选矿厂，取得很好指标，也 有应用二烷基硫代次磷酸或其钠盐作为硫化铜和金银矿物的捕收剂。 凤凰山铜矿应用n 烯丙基。一异丁基硫胺酯( p a c ) 铜精矿品位提高1 2 7 ， 回收率提高1 6 5 ，金银回收率分别提高了7 3 4 和4 3 3 。在永平铜矿，用黄药 9 武汉理工大学硕士学位论文 作捕收剂进行铜硫分离时，p h 值要求大于1 3 ；用二烷基硫代氨基甲酸酯作捕收 剂时，p h 值要求在1 1 左右；而使用乙氧基羰基硫代氨基甲酸酯( e c t c ) 作捕收 剂时，p h 值只要求在8 5 l 右，同时能得到很好的指标。用e c t c 比丁基黄药铜 精矿品位提高0 7 1 ，回收率提高3 0 1 ，金和银回收率分别提高8 3 3 和9 0 8 。 1 3 3 2 混合药剂的使用 复合药剂也成为浮选药剂研究的主流方向之一。有效、适宜的混合用药具 有一定的性能互补和协同效应，能在一定程度上提高矿物选别的效果。新型复 合浮选药剂d y - 1 、m a c 1 0 、t - 2 k 、s k - 9 0 11 、z 9 6 、n x p 一1 、a p 、s 7 0 3 g 、z h 、 p n 4 0 5 等在对不同类型铜矿石的选别上都发挥着各自的作用。 新桥硫铁矿高硫含铜矿石以m a c 1 0 为捕收剂，通过优先浮选工艺获得铜品 位1 4 2 8 ，铜回收率8 4 4 7 的好指标。德兴铜矿采用m a c 1 2 + 少量丁黄药，降 低了铜硫分离的石灰用量，铜品位提高0 9 3 、回收率提高1 0 3 ；金品位提高 1 2 9 鲈、回收率提高7 1 6 ；钼品位提高0 0 2 9 3 、回收率提高3 9 0 t 3 1 1 。 m o s 2 t 3 2 】与丁基黄药混用使用，从含铜1 5 8 9 、金2 1 5 5 9 t 的给矿中选出 含铜2 0 1 0 3 、含金2 4 4 3 2 9 t 、铜回收率9 3 3 9 4 、金回收率8 3 3 8 2 的铜精矿， 与现场生产指标相比，铜精矿品位提高5 ，回收率提高1 - - , 2 ，黄药用量降 低3 0 9 t ，药剂成本下降0 6 1 元t 。 德兴铜矿充分利用矿物的解离特性和可浮性差异，采用高效选择性捕收剂 a p ，通过快速浮选新工艺，实现了大部分铜矿物的快速浮选和早收，改善了二 段铜硫分离效率，相比于混合浮选粗精矿再磨分离工艺，提高了最终铜精矿品 位，同时也提高了钼的回收率。 t - 2 k 捕收剂用来浮选硫化铜矿与黄药相比，铜精矿品位提高了0 5 6 ，铜回收 率提高了2 3 1 ，铜精矿中的金银回收率分别提高了7 0 3 和9 4 8 t 3 3 1 。丁黄药和 s k 混合使用能提高含金硫化矿浮选速度，得到较高浮选指标；乙黄药和z 9 6 混 合使用浮选硫化铜矿，铜的回收率提高2 ；p a c 和复合黄药与b k 2 0 1 组合使用 浮里伍铜矿精矿品位提高2 6 1 ，