從工藝礦物學(xué)分析轉(zhuǎn)爐渣選礦存在的問題及對(duì)策

1、從工藝礦物學(xué)分析轉(zhuǎn)爐渣選礦存在的問題及對(duì)策november2009金礦山metalmine總第401期2009年第11期從工藝礦物學(xué)分析轉(zhuǎn)爐渣選礦存在的問題及對(duì)策張代林(銅陵有色金屬公司金口嶺礦業(yè)公司)摘要銅冶煉的轉(zhuǎn)爐渣是重要的二次金屬資源,基本采用浮選法回收.由于其性質(zhì)復(fù)雜,特別是隨著銅冶煉工藝的進(jìn)步,渣中銅的硫化物越來越減少而氧化物越來越增加,加上轉(zhuǎn)爐渣冷卻方式等因素的影響,導(dǎo)致轉(zhuǎn)爐渣的性質(zhì)更為復(fù)雜難選.通過對(duì)轉(zhuǎn)爐渣的工藝礦物學(xué)研究,為改進(jìn)選礦工藝提供了科學(xué)依據(jù),提高了選礦指標(biāo).關(guān)鍵詞轉(zhuǎn)爐渣工藝礦物學(xué)選礦工藝problemsinbeneficiationofconverterslagfro

2、mmineralogicalanalysisanditscountermeasureszhangdailin(jinkoulingminingcompany,tonglingnonferrometalscompany)abstracttheconverterslagfromcoppersmeltingisimportantsecondarymetalresources,whicharemainlyrecoveredbytheflotation.becauseofitscomplexnature,andespeciallywiththedevelopmentofcoppersmeltingtec

3、hnology,coppersulfidebecomeslessandcopperoxideismore.coupledwithcoolingmethodofconverterslagandotherfactors,theslagprovidesascientificbasistopromotebeneficiationprocess,thustheindicatorsinbeneficiationareimproved.keywordsconverterslag,processmineralogy,beneficiationprocess某公司采用浮選法處理銅冶煉過程產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐渣,由于該工藝

4、流程先進(jìn)合理,近幾年來指標(biāo)一直比較穩(wěn)定,2005-2007年回收率分別為88.69%,89.00%,88.71%.但2008年以來,轉(zhuǎn)爐渣回收率指標(biāo)較過去有較大幅度的下降,2008年只有標(biāo)的原因,對(duì)轉(zhuǎn)爐渣的工藝礦物學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究.1轉(zhuǎn)爐渣的工藝礦物學(xué)研究某公司轉(zhuǎn)爐渣主要化學(xué)分析見表1,銅物相分析見表2.表1某公司轉(zhuǎn)爐渣主要化學(xué)成分分析結(jié)果%?186?從表2看出,結(jié)合氧化銅和自由氧化銅中銅占了總銅的19.52%.在目前的浮選工藝條件下,占總銅11.41%的結(jié)合氧化銅基本不能回收,占總銅8.11%的自由氧化銅,需要采取必要的技術(shù)措施加以回收.根據(jù)x一粉末衍射圖(圖1),磁鐵礦,鐵橄欖石是構(gòu)成轉(zhuǎn)爐

5、渣的主要礦物.顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn),次生硫化銅礦物種類較多,除藍(lán)輝銅礦以外,還有數(shù)量明顯的輝銅礦及少量銅藍(lán).同時(shí),藍(lán)輝銅礦顏色變化較多,從淺藍(lán)到深藍(lán)都有.這表明,轉(zhuǎn)爐渣中次生硫化銅的結(jié)構(gòu)在輝銅礦(cus)與藍(lán)銅(cus)之間變化,但以輝銅礦及銅的分子數(shù)在1.8以上(cu:scus)的藍(lán)輝銅礦為主.另一方面,顯微鏡觀察還發(fā)現(xiàn),在鐵橄欖石的晶界處常交代有低熔點(diǎn)的玻璃相,圖2,圖3分別展示了轉(zhuǎn)爐渣中各礦物相的顯微結(jié)構(gòu),從中不難看出轉(zhuǎn)爐渣的礦物組成比較簡單,基本上為磁鐵礦,鐵橄欖石,銅礦物(包括次生硫化銅,原生硫化銅,氧化張代林(1964一),男,銅陵有色金屬公司金口嶺礦業(yè)公司質(zhì)量技術(shù)科,科長,工程師,24

6、4000安徽省銅陵市淮河大道南段768號(hào).張代林:從工藝礦物學(xué)分析轉(zhuǎn)爐渣選礦存在的問題及對(duì)策2009年第11期量測定的各礦物含量.圖1金口嶺銅礦轉(zhuǎn)爐渣x一粉末衍射譜圖一f204;一f.2sio4;0一cl92s;一cu圖2反光鏡下放大200倍轉(zhuǎn)爐渣中的輝銅礦,金屬銅及其他相情況1一輝銅礦;2一金屬銅;3一磁鐵礦;4一鐵橄欖石;5一玻璃相圖3反光鏡下放大200倍轉(zhuǎn)爐渣中的銅藍(lán)及其他相情況l一輝銅礦;2一金屬銅;3一磁鐵礦;4一鐵橄欖石;5一玻璃相表3某公司轉(zhuǎn)爐渣的礦物含量%礦物種類磁鐵礦銅礦物金屬銅鐵橄欖石+玻璃相累計(jì)顯微鏡觀察證實(shí),轉(zhuǎn)爐渣中的金屬銅有4種嵌布形態(tài):與次生硫化銅一起在鐵橄欖石,磁

7、鐵礦的邊界晶出,形成典型的冰銅結(jié)構(gòu),粒度較粗,多在0.0430.074mm之間;單獨(dú)在鐵橄欖石及玻璃相的邊界晶出,其粒度分布極不均勻,部分呈中粒(0.0430.074mm),少量呈細(xì)粒(一0.010mm);在鐵橄欖石內(nèi)部晶出,要比在其邊界晶出的金屬銅粒度略細(xì)一些;在磁鐵礦內(nèi)呈細(xì)粒包體,其粒度界的細(xì)粒金屬銅,圖5揭示了在鐵橄欖石內(nèi)晶出的金屬銅,表4列出了利用顯微鏡定量測定的金屬銅的嵌布狀態(tài)及粒度分布.圖4反光鏡下放大200倍在鐵橄欖石及玻璃相邊界晶出的細(xì)粒金屬銅情況1一金屬銅;2一磁鐵礦;3一鐵橄欖石圖5反光鏡下放大200倍在鐵橄欖石中晶出的中粒金屬銅情況1一金屬銅;2一鐵橄欖石;3一磁鐵礦表4

8、金屬銅的嵌布狀態(tài)及粒度分布%粒級(jí)+-00.10+-0.總體金屬銅1.975.8317.3956.1118.70100,o0從表4可看出,爐渣中僅有50%左右的金屬銅的金屬銅分別高達(dá)27.54%和21.87%.而另一方面,從金屬銅的粒度分布中可以看出,無論是晶間的金屬銅,還是鐵橄欖石及磁鐵礦內(nèi)的金屬銅,嵌布粒度明顯偏細(xì),特別是難磨的鐵橄欖石及磁鐵礦中的金屬銅,小于0.010mm的含量已達(dá)10%,而小于0.020mm的含量已超過40%.就金屬銅的整體而言,小于0.010mm的細(xì)粒接近20%,而小于0.020mm的累計(jì)已達(dá)75%.如此細(xì)的粒度組成加總第401期金屬矽山2009年第11期之近50%的金

9、屬銅嵌布在鐵橄欖石及磁鐵礦內(nèi)部,必然會(huì)導(dǎo)致磨礦解離的困難.1.2.2輝銅礦及藍(lán)輝銅礦,銅藍(lán)的嵌布特征顯微鏡觀察證實(shí),與金屬銅類似,轉(zhuǎn)爐渣中的硫化銅系列礦物也主要以4種方式嵌布在各相中:與金屬銅一起結(jié)晶,構(gòu)成冰銅;在鐵橄欖石,玻璃相,磁鐵礦邊界晶出;在鐵橄欖石內(nèi)結(jié)晶;在磁鐵礦內(nèi)結(jié)晶.冰銅的嵌布特征在前面已做過描述.在鐵橄欖石,玻璃相及磁鐵礦邊界處形成的各類硫化銅礦粒度分布析不均勻,粗者可達(dá)0.2mm以上,細(xì)者僅為0.005mm.從整體上看,這類晶間的硫化銅礦在各粒度中均有分布,但還是以中粗粒為主.而嵌布在鐵橄欖石及磁鐵礦中的各類硫化銅礦要較晶間的細(xì)得多,很難見到0.043mm以上的顆粒.圖6顯示

10、了在磁鐵礦邊界及內(nèi)部嵌生的銅藍(lán)及藍(lán)輝藍(lán)及藍(lán)輝銅礦.可見,嵌布在鐵橄欖石及磁鐵礦內(nèi)了顯微鏡測定的轉(zhuǎn)爐渣中硫化銅礦的嵌布狀態(tài)及粒度分布圖6反光鏡下放大200倍在磁鐵礦邊界及內(nèi)部結(jié)晶的銅藍(lán)及藍(lán)輝銅礦情況1一銅藍(lán);2一藍(lán)輝銅礦;3磁鐵礦圖7反光鏡下放大200倍在鐵橄欖石及磁鐵礦顆粒內(nèi)結(jié)晶的銅藍(lán)及藍(lán)輝銅礦1一銅藍(lán);2一藍(lán)輝銅礦;3磁鐵礦;4一鐵橄欖石從表5可看出,硫化銅的嵌布粒度要細(xì)于金屬量相對(duì)較高,分別為8.43%和8.73%.就硫化銅的.188.整體而言,一0.010mm的細(xì)粒級(jí)為28.37%,而一0.020mm的累計(jì)高達(dá)67.74%.這無疑會(huì)造成磨礦解離的難度.表5轉(zhuǎn)爐渣中硫化銅的嵌布特征及粒度分

11、布粒/nun度+o-貓:謐:一o-oo累計(jì)析為了查清轉(zhuǎn)爐渣在冷卻過程中是否存在著元素互含現(xiàn)象,利用掃描電鏡微區(qū)分析對(duì)爐渣中較有代表性的區(qū)域進(jìn)行了掃描分析,并重點(diǎn)對(duì)渣中的金屬銅,硫化銅,磁鐵礦,鐵橄欖石,玻璃相進(jìn)行了定性,定量測定.結(jié)果發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)爐渣中沒有明顯的元素互含現(xiàn)象,銅始終富集在金屬銅及硫化銅相中,而在鐵橄欖石,磁鐵礦和玻璃相中幾乎未看到固溶有銅的痕跡.為了進(jìn)一步考查這些是否含銅,采用掃描電鏡定點(diǎn)測定的方法對(duì)轉(zhuǎn)爐渣的金屬銅,硫化銅,磁鐵礦,鐵橄欖石,玻璃相進(jìn)行了元素分析,但這3種礦過程中,銅的浮選回收率偏低可能是由于鐵橄欖石及磁鐵礦中金屬銅和硫化銅的細(xì)粒包裹所致,而與非銅礦物的化學(xué)組成無關(guān)

12、.(1)某公司轉(zhuǎn)爐渣的礦物組成比較簡單,基本由鐵橄欖石,磁鐵礦,金屬銅,硫化銅及玻璃相組成.其中硫化銅以輝銅礦,藍(lán)輝銅礦為主,少量者為銅累計(jì)產(chǎn)率分別達(dá)到92.20%和79.91%.(2)爐渣中僅有50%左右的金屬銅及硫化銅嵌布在鐵橄欖石或磁鐵礦邊界,形成易磨的晶間分布.還有27.54%的金屬銅,24.65%的硫化銅是嵌布在鐵橄欖石中,而磁鐵礦中晶出的金屬銅及硫化銅分別達(dá)到21.87%和18.33%.(3)電鏡能譜分析表明,鐵橄欖石,磁鐵礦,玻璃相中基本不含銅.銅全部富集在金屬銅,硫化銅及氧化銅中.2轉(zhuǎn)爐渣浮選工藝改進(jìn)方案(1)根據(jù)轉(zhuǎn)爐渣工藝礦物學(xué)的研究結(jié)果,提高張代林:從工藝礦物學(xué)分析轉(zhuǎn)爐渣選

13、礦存在的問題及對(duì)策2009年第11期轉(zhuǎn)爐渣銅回收率的根本途徑是進(jìn)一步提高磨礦細(xì)度,使嵌布在鐵橄欖石或磁鐵礦中的微細(xì)粒金屬銅和硫化銅充分解離.為此,將生產(chǎn)中一段磨礦細(xì)度由一0.074mm占65%70%提到70%75%,二段磨礦細(xì)度由一0.043mm占75%80%提到80%85%.主要措施:將碎礦產(chǎn)品粒度由一16mm降到一14mm;采用微階段磨礦理論改變球磨機(jī)襯板結(jié)構(gòu),在保持處理量不變的情況下達(dá)到上述目標(biāo).(2)為了最大限度地回收占總銅8%的自由氧化銅,在浮選工藝中添加適量的nas活化劑,其目的一是活化氧化銅,二是調(diào)整礦漿ph值,提高藥劑使用效率.試驗(yàn)研究與生產(chǎn)實(shí)踐均表明,銅回收率隨ph升高而逐步

14、提高.但na:s具有抑制金,銀的作用,生產(chǎn)中必須嚴(yán)格控制其用量(實(shí)際生產(chǎn)以ph=7.0為限).經(jīng)過上述改造,生產(chǎn)指標(biāo)取得了明顯提高,對(duì)比結(jié)果見表6.3結(jié)論(1)通過對(duì)轉(zhuǎn)爐渣工藝礦物學(xué)的研究,找出了影響選銅回收率的主要原因并加以解決,改造后可?+-.+(上接第171頁)硅酸鹽,破壞礦石中結(jié)合銅原有結(jié)構(gòu),使銅游離出來,被氟絡(luò)合生成銅氨絡(luò)合物轉(zhuǎn)入溶液j.將所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)放在一起,采用回歸分析軟件(spss)進(jìn)行回歸,得到回歸方程(逐步回歸分析),到尾礦氨浸影響因素回歸分析如表2所示.表2尾礦氨浸影響因素回歸分析結(jié)果注:方差p越小,顯著性越局.從表2可見,各因素顯著性順序:氨濃度>活化劑>溫

15、度>液固比>浸出周期.5結(jié)論(1)該銅礦尾礦氧化率較低,硫化銅含量多,較難浸出.銅元素的最高浸出率為29.80%.表6某公司2005-2009年57月轉(zhuǎn)爐渣選礦指標(biāo)以提高選銅回收率3個(gè)百分點(diǎn),多回收銅120t/a(按13萬t/a處理量計(jì)),價(jià)值500萬元.(2)雖然選銅回收率指標(biāo)有了大幅提高,但由于原礦品位下降及冶煉工藝改變,與該單位歷史最好水平相比仍有一定差距,有待以后加以研究解決.參考文獻(xiàn)1北京礦冶研究總院.某公司轉(zhuǎn)爐渣選銅試驗(yàn)研究報(bào)告r.北京:北京礦冶研究總院,2000.報(bào)告r.銅陵:銅陵有色控股公司技術(shù)中心,2008.(收稿日期2009-0918)(2)銅的浸出主要和氨濃度,浸出周期,溫度,液固比以及活化劑的使用等因素有關(guān),通過本次試驗(yàn),可知各因素的最佳水平分別是氨濃度100g/l,浸出周期1.5h,溫度40,液固比3:1,活化劑35g/l.(3)采用nh一nhhco浸出體系在常壓下進(jìn)行浸出,并加入活化劑,一定程度上提