第3O卷第2期 2014年4月 有 色 矿 冶 N0N—FERROUS MINlNG AND METALLURGY Vo1.30.N02 ADri1 2014 文章编号:1007—967X(2014)02—0022 04 低品位铜矿资源开发利用状况和选矿工艺技术综述 贾振宏 ,胡凤英 (1.中国有色矿业集团有限公司,北京100029;2.中国有色金属工业技术开发交流中心,北京100814) 摘 要:随着我国铜t肖费量的急剧增加和国内资源保证程度不断下降,急需对复杂低品位铜矿资 源进行开发利用,以缓解我国铜原料长期依赖进口的矛盾。本文对铜资源状况、我国主要 产铜基地以及低品位铜矿选矿工艺技术进行了综合阐述。 关键词:铜资源;基地;浮选;浸出;低品位 中图分类号:TD862.1 文献标识码:A 铜是人类最早发现的古老金属之一,早在三千 多年前人类就开始使用铜。铜具有良好的导电性、 导热性,化学稳定性强,抗张强度大,易熔接,且抗蚀 的铜矿区734处,约占全国查明资源储量的55 。 在全国已探明的铜资源中含铜品位在0.7 以下占 总储量的56 。 性、可塑性、延展性都好的物理化学特性。目前我国 正处于建立工业化社会的重要发展阶段,国民经济 的持续增长和高新技术产业的快速发展,对铜原料 2我国主要产铜基地 我国已开发的铜矿主要分布在自然地理条件较 好、经济较发达、地质勘查工作相对集中的东部、中 部和南部各省(区)。在这些省(区)内,已探明的大 中型铜矿床,凡其矿区建设、水、电和交通运输等外 部条件较优越,开采技术条件和矿石选冶技术条件 较好的绝大多数矿床都已开发,并形成了江西、铜 陵、大冶、白银、中条山、云南、东北7大铜业基地。 但是,经过多年的开采,7大铜业基地现大多已 进入中晚期,并出现了不同程度的资源危机。在7 大铜矿基地中,除江西铜基地的资源相对充足外,白 银铜基地资源已经枯竭;云南铜基地的易门、牟定已 列入关闭矿山,东川、大姚保有储量严重不足;中条 LlJ铜基地已经“三矿变一矿”。其中蓖子沟、胡家峪铜 资源已经枯竭,铜矿峪资源虽保有一定储量,但品位 太低;大冶铜基地的5座铜矿山中,有两座资源已经 枯竭;铜录山、丰山洞等矿山也已出现资源危机。 目前我国正在建设或近期完成的具有一定规模 的矿山有黑龙江铜山矿区(矿石量5O万t/a)、黑龙 及其产品的需求将越来越大。但是,我国铜资源保 障程度很低,供应严重不足,对国外的依赖程度越来 越高。随着单一富矿资源量的不断减少,我国特有 的低品位复杂难处理共伴生多金属资源的开发利用 日益成为今后开发的重点。 1铜资源状况 铜在地壳中的含量仅有万分之零点五左右。远 小于其它基本金属,为稀缺性金属。截至2O11年 底,已查明全球铜资源储量6.87亿t,我国铜资源 储量3 000万t,占全球储量的4.4 ,居智利、秘 鲁、澳大利亚等国之后,与俄罗斯并列世界第六位。 我国保有储量最多的为江西省(占全国的19.9 ), 其次有(占15.2 )和云南(占11.1 ),3个省 区合计46.2 ,甘肃(占6.4 )、安徽(占5.5 )、 内蒙古(占5.4 )、黑龙江(占5 )和湖北(占 4.9 ),以上8省区合计为73.4 ;其余的26.6 零散分布在其它22个省区内。 我国铜矿类型繁多,主要类型有斑岩型、矽卡岩 江多宝山矿区(金属量4万t/a)、青海赛什唐(金属量 0.5万t/a)、青海玛沁德尔尼(金属量2万t/a)、江西 型、砂页岩型、火山岩型、铜镍型等五大类,分别占总 资源储量的41 、27 、11 9/6、6 和6 ,合计占总 资源储量的91 。我国铜资源并不丰富,且贫矿 多,富矿少,铜矿的平均含铜品位为0.87 ,矿石品 富家坞(金属量2万t/a)、江西城门山(金属量1.5万 t/a)、内蒙古霍各乞铜矿1号矿床(金属量3万t/a)、 江达玉龙(金属量3万t/a)、四川会理拉拉铜矿 露天矿外围(金属量2万t/a)、云南迪庆羊拉铜矿和 位超过1 的仅占铜矿总量的34 。正在开发利用 *普朗铜矿(金属量4万~5万t/a)、云南新平大红山 收稿日期:2014—02—1 2 作者简介:贾振宏(1964),男,河北新河人,高级工程师,硕士研究生,研究方向为铜资源提取利用。 第2期 贾振宏等:低品位铜矿资源开发利用状况和选矿工艺技术综述 23 (金属量3万t/a)、阿舍勒等(金属量3万t/a)。 3 低品位铜矿选矿一[艺技术 低品位铜矿包括难处 低品位氧化铜矿、氧化 硫化混合矿、低品位硫化铜矿及含铜废石等铜资 源,用传统的选矿工艺无法经济处理回收。为此,有 色行业广大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,尤其是对于低品位铜矿石的提 取技术研究进行了大量工作,取得了一批科技成果, 使得原来不可利用的资源, 得可以利用,扩大了可 资利用的资源总量。 处理低品位铜矿的选矿方法主要有浮选法和化 学选矿法(浸出法)。 3.1 浮选法 3.1.1 硫化铜矿 随着高品位硫化铜矿 资源量的日益枯竭,矿 石的入选品位逐年降低。在传统选矿工艺流程的基 础上,根据低品位硫化铜矿的矿石性质和嵌布粒度 特性不断调整磨浮工艺,使所得到的铜精矿含铜品 位并没有降低,反而比以前还有所提高,是选矿厂提 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。如德兴铜矿对于人选铜品位 为0.35 的原矿,经过选矿得到的铜精矿含铜品位 由原来的22 ~24 9/5提高刮24 ~26 ,而铜回收 率比以前有了较大提高,达到86 左右。 (1)快速浮选工艺结合高效选择性捕收剂,实 现了大部分铜矿物的快速浮选和早收。硫化铜矿石 选择性捕收剂的研发有了较大的进展,我国自行开 发的一系列高效低毒或无毒的硫化矿浮选捕收剂、 起泡剂和调整剂,如高选择性的捕收剂Z一200、酯 105、PAC、FZ一9538等,均取得了较好的选矿效果。 (2)针对原矿性质发生变化的情况,采用铜分 步优先浮选一中矿再磨再选,以石灰调浆,中碱度粗 选、高碱度精选的流程,同时为伴生金、银的综合回 收和硫的选别利用创造有利的条件。斑岩铜矿是最 主要的低品位铜矿床,也是金、银、钼、钛以及稀贵元 素的主要来源之一。由于斑岩铜矿储量大,品位低, 有用矿物的嵌布粒度较细,因而其浮选工艺具有其 特点。国内外斑岩铜矿大多先采用混合浮选得到含 有铜、钼、金、银、硫的}昆合精矿,然后再进一步分离 得到铜、钼、硫精矿。目前,世界斑岩铜矿的选矿回 收指标铜一般在8o 9/6~92 ,钼回收率波动较大, 一般为4O ~8O 。美刚科珀顿(Copperton)铜 选矿厂日平均处理原矿13万t,是世界最大选矿厂 之一,原矿含Cu 0.7 、Mo 0.057 、Au 0.3】g/t。 采用半自磨一浮选流程,生产铜精矿和钼精矿。铜 钼混合精矿分离采用充氮气浮选辉钼矿、精选中多 次再磨、采用反浮选、强磁选、氰化浸出等措施,实现 铜钼分离,获得铜精矿和优质钼精矿。 ●3)根据高硫铜矿石中硫的可浮性多变的特 点,采用优先浮选与等可浮相结合,加上中矿再磨单 独分选的流程获得合格铜精矿。在不同时期对不同 矿山选矿厂,如德兴铜矿、永平铜矿、银山铅锌矿及 武山铜矿开展过多次、多矿石类型的选矿试验研究, 其推荐的高效浮选药剂、低碱或高碱工艺、异步浮选 工艺、快速浮选研究等等,均是在不断深入地对江西 铜业公司各矿山不同矿石性质、矿石浮游特性和工 艺流程特点全面的研究巾获得的技术成果。 (4)含铜多金属矿常因矿物组成复杂,理化性 质多变,综合回收的金属矿物多,各金属矿物之间可 浮性差异较小造成浮选分离困难。这类矿石的浮选 研究主要集中在铜与铅锌的分离方面,大都在采用 新药剂及其新工艺上。其浮选大都采用铜铅锌顺序 浮选或铜铅混浮,只有极少数采用铜铅锌混浮。近 来采用部分优先浮选工艺得到发展。 一直以来,铜铅锌多金属矿选矿分离在国内外 都是难题,往往在选矿中采用、重铬酸钾等有 毒药剂,对环境产生很大的影响。目前,在很多方面 都极有必要加强研究力度。如低用量、低价格和无 毒的铜铅选矿分离抑制剂及选择性捕收剂的研究、 降低选矿成本,减少产品金属互含,提高有价金属的 回收率和保护环境方面的研究;而铜铅锌顺序优先 浮选尾矿回水利用的研究工作也迫在眉睫。 我国四川、云南、福建、陕西、甘肃等地方有同类 复杂的铜铅锌矿,研究出低毒、成本低、回收率高、产 品中金属互含低、充分利用回水降低环境污染的可 持续发展的选矿工艺,无疑具有很高的经济效益和 社会效益。此外,在很多国家,如哈萨克斯坦、俄罗 斯,诸多同类矿石的选矿方法还停留在过去的基础 上,甚至由于技术缺乏,还无法较为理想地开发同类 矿石,具有很大的技术输出空间。 隶属于四川鑫源矿业有限责任公司四川呷村银 多金属矿的复杂的矿物组成决定了很难通过单一的 浮选工艺同时获得合格的铜精矿、铅精矿和锌精矿。 在选矿方面,北京矿冶研究总院做了大量的研究工 作,进行了前期的试验研究,选矿试验研究结果表 明,在得到合格的铅精矿和锌精矿的同时,选出的铜 精矿则是一种含铜l5 ~l8 、含铅15 ~20 、 24 有 色 矿 冶 第3O卷 含锌12 9/6~15%、含锑5 9/6~6 、含砷2%~3 、 含银3 000 g/t以上的复杂铜精矿。 (5)对于含砷高、高氧化率、赋存状态复杂的难 选铜矿石,采用阶段磨矿、粗精矿再磨、一精尾再磨 再选的工艺,以硫化钠为沉淀剂,硫代硫酸钠与氯化 铵组合作砷的抑制剂,成功实现了铜砷分离,取得了 良好的选别指标等。 3.1.2 氧化铜矿 由于氧化铜矿石的物理化学性质、表面性质及 其结构构造的复杂性,使浮选过程变得更复杂。目 前处理氧化铜矿石主要是利用浮选方法,包括硫化 浮选法,脂肪酸类捕收剂直接浮选法等。硫化浮选 氧化铜矿物具有较好的选择性,成为浮选氧化铜矿 物最普遍采用的方法。 如云南东川矿区铜矿石具有碱性脉石含量高的 特点,极大地了选矿加工方法的选择,对于国外 比较流行、国内有的矿山也在积极推广的“酸浸一萃 取一电积”以及“生物冶金”等方法在这里都不适用。 从上世纪50年代至今,国内外曾有不少科研单位对 该矿的加工方案进行过研究,如“氨浸”、“氨浸一萃 取一电积”、“氨浸一硫化沉淀一浮选”和“水热硫化 浮选”等方法,在技术指标上也曾取得过较大进展。 但由于这些工艺方法分别存在着成本高、关键设备 不过关、高温高压操作难度大以及全流程难以顺行 等问题,迄今仍无法形成大规模的工业化生产。 国内研究单位通过多年对难选氧化铜矿的研 究,全面而充分地了解了该类型氧化铜矿石的性质 和特点,提出了全新的处理该类氧化铜矿的技术方 案和工艺流程。对原矿铜品位1 左右,氧化率 6O 和结合率为15%~2O 的矿石,小型试验达到铜 回收率83 ~85 、精矿品位l8 ~19 的优异指 标;规模为0.7--1.5 t/d的中试,也达到了80 以上 的铜回收率。而同样性质矿石的生产指标回收率仅 为68 左右。已达到的小试和中试指标与生产指 标相比,选矿回收率提高了1O个百分点以上。说明 所研发的浮选新工艺和新技术,已使东JI『汤丹矿这 种难选氧化铜矿石的浮选指标获得到了重大突破。 3.2化学选矿法(浸出法) 按浸出工艺和方法不同,浸出法可分为原地浸 矿法、堆浸法、池浸法(槽浸法)等主要方法;按添加 的浸出药剂不同,分为酸浸、碱浸和细菌浸出等。 原地浸矿法简称“地浸”,其显著特点是用溶浸 液直接从天然埋藏条件下的非均质矿石中选择性地 浸出有用组分的地、采、选、冶联合开采矿石的方法; 堆浸法指用传统采矿方法将矿石采出,运出原 地后堆置于井下空场或巷道中,或运到地表堆场或 废石场,然后进行浸出的方法; 池浸通常在渗滤池或搅拌槽中进行,一般用于 处理高品位铜矿石或者铜精矿。池浸最适合于小矿 点多、地处分散、不宜集中建大厂的矿山。 酸浸、碱浸用于氧化铜矿的浸出。酸浸工艺通 常以硫酸为浸出剂,适用于含酸性脉石矿物的氧化 铜矿石浸出,常用于从低品位、表外矿废石堆中提取 铜;碱浸工艺通常采用(NH )。CO。作为浸出剂,适 用于处理含大量碱性脉石的氧化铜矿。 细菌浸出用于硫化铜矿的浸出。硫化铜矿浸出 必须有氧化剂存在时才能实现。为了缩短浸出周 期,通常在浸出液中加入具有氧化特性的细菌。用 于浸出铜的常用细菌有:氧化亚铁硫杆菌、氧化亚铁 钩端螺旋菌和氧化硫硫杆菌等。 近年来,我国铜矿石的化学选矿提取技术发展 很快,并成功应用于工业生产。依托国家科技攻关 计划成果的支撑,上世纪九十年代后期,山西中条山 铜矿峪铜矿建成了难采难选低品位铜矿石地下溶浸 直接提取示范基地,首次成功地实现了原地浸出技 术在我国铜矿山的生产应用;江西德兴铜矿也采用 堆浸工艺成功处理低品位铜表外矿并建成示范基 地;2005年,福建紫金矿业集团紫金山铜矿1万t/d 生物堆浸、萃取、电积湿法冶金工程(年产1.3万t 阴极铜)顺利建成投产;2006年,赞比亚谦比希湿法 冶炼厂用浸出技术处理铜浮选尾矿和废石,建成了 年产8 000 t阴极铜的湿法冶炼厂,目前生产运转良 好;2012年,中色卢安夏铜业公司建成了穆利亚希 年产4万t阴极铜浸出工程(包括搅拌浸出系统和 堆浸系统),该项目在提高矿产资源开发技术、装备 和整体矿山安全环保技术水平方面积极引进和推广 应用新技术、新装备,收效显著。 本文对低品位铜矿资源开发利用状况和选矿工 艺技术进行了综合阐述,以期供各铜企业和同行参 考。我国是一个发展中的大国,随着经济、社会的不 断发展,对铜矿产原料和产品的需求量越来越大。 近年来,由于我国铜消费量急剧增加,国内资源保证 程度不断下降,复杂、品位低、开采成本高以及开采 难度大矿床已经成为开发利用的主角。希望国家和 企业加大科技创新和研发投入,开发出适合低品位 铜资源提取的新工艺技术,能增加可经济利用的资 源量,有效缓解资源紧缺的供需矛盾,提高铜资源的 开发利用程度,提高企业经济效益。(下转第21页) 第2期 徐名特等:难选金预处理工艺研究现状 选金预处理的一个重要方向…联合氧化工艺。 山东理工大学,2011. 巴西的Sao Bento在处理黄铁矿、砷黄铁矿时就应 用了生物氧化——加压氧化联合工艺,此外超细 E6] 李俊萌.难处理金矿石预处理方法研究现状及其发展趋势[J]. 稀有金属,2003,27(4):478—481. [7]姜涛.胡熙庚.关于难选金矿石的处理[J].黄金,1991,12 磨一低压氧化、超细磨一生物氧化工艺等联合工艺 都有工业应用的实例_6]。 (5):26—33. [8]郭长阁.含金硫化矿的关于难选金矿石的处理[J1黄金,1996, 3:12—15. 4 结 语 世界黄金需求持续上涨和易选金矿资源储量不 足的现状对难选金的预处理工艺提出了更高的要 求。近年来,世界各主要产金国在开发高效合理的 难选金预处理工艺方面投入了大量的人力、物力和 [9]李琦,蔡淑霞.高砷高硫金精矿固化焙烧一一氰化新工艺研 究[J].矿产保护与利用,2000。l2(6):29—33. [1o]杨振兴.难处理金矿石选冶技术现状及发展方向[J].黄金, 20O2,23(7):31—34. [11]叶国华,童雄.含砷矿石的除砷研究进展[J].国外金属矿选 矿,2006,3:20 29. [12] 方兆珩.硫化矿细菌氧化浸出机理[J].黄金科学技术,2002, 10(1):26—31. 财力,极大地推动了这一领域的发展。随着科研技 术水平的不断提高,相信难选金的预处理工艺会取 得新的突破。 参考文献: [1]聂树人,索有瑞.难选冶金矿 浸金[M].北京:地质出版社, 1997:96—127. [13] 崔礼生,韩跃新.难以氰化金矿石的预处理现状[J].有色矿 冶,2005,21(7):13—15. [14] 郭凯琴.Fenton试剂深度预处理高硫高砷难选金精矿及其动 力学研究[D].东华大学,2009. [15]印万忠.黄金选矿年评(续完)[J].黄金,2002,23(3):24— 29. [16]殷书岩.难处理金矿加压氧化预处理技术及发展[J].贵金 属,2008,29(1):56—59. [2]闵国嶂.论难处理金矿提金工艺[J].矿冶工程,l996,16(1): 49—53. [17]康增奎.我国难处理金矿资源开发的现状与问题研究[J].资 源与矿业,2009,1l(6):59—63. E33杨风云.难处理金矿石预处理工艺[J].科技传播,2013,6: 1O7 1O8. [18]黄凌.难处理金精矿3种预处理工艺分析[J].现代矿业, E4]柯家骏.难浸金矿氰化提金的现状与问题EJ].黄金科学技术. i 998(1):38—39. 2O13,(6):82 84. [】9]董颖博,等.用搅拌磨湿法超细磨得金精矿的氰化浸出工艺 E5] 朱仁锋.高砷硫金精矿焙烧预处理及硫脲浸金工艺研究[D]. 研究[J].金属矿山,2008,9:100~103. Research Status of Pretreatment Techniques for Refractory Gold Ores xu Ming—te ,MENG De—ming ,DAI Shu—juan 。 (1.School of Mining Engineering,University of Science and Technology LiaoNing,Anshan 114051,China; 2.University of Sciem e and Technology of China,Hefei 230026,China;3.School oy Chemical Engineering and Technology,China University of Mining&Technology,Xuzhou 221116,China) Abstract:Refractory gold ores has been the significant source of gold along with the dwindling of managea— ble portions.Thus,the pretreatment techniques has been attached great importance when handling the re- {ractory gold ores.The causes and solutions for refractory gold ores were investigated herein.The com— mon pretreatment techniques were also analysed and compared. Key words:refractory gold ores;Refractory reasons;pretreatment ^ 、 ) 、 产、 、 ) 、 、 、 ℃ 、 、 p ≯ (上接第24页) Development and Utilization Of L0w—grade Copper Resources and Technical Skills for Mineral Dressing JIA Zhen—hong ,HU Feng—ying [1.China Nonferrous Metal Mining(Group)Co.,Ltd.(CNMC),Beijing 100029,China;2.China Nonferrou5 Metals Industry's Technical Development and Exchange Center(CNITDC),Beijing 100814,Chia]n Abstract:Increasing copper consumption and dwindling domestic copper supply make it urgent to develop and utilize low——grade copper resources to reduce China s long——term reliance on imported copper re— sources.This article makes an in—depth research into the current copper resources.major copper produc— tion bases in China and technical skills for mineral dressing of low—grade copper resources. Key words:copper resources,base,flotation,leaching,low—grade