姚书俊，王周和

（金冠铜业分公司，安徽 铜陵 244001）

某公司与2012年12月投产，年产电解铜40万吨，选矿车间于2013年1月份投产，渣选矿工艺流程为渣缓冷+粗碎+半自磨+球磨磨矿（磨矿细度-325目85%）二粗三扫三精浮选（中矿返回球磨再磨）得到铜精矿。设计选矿指标：原矿铜品位2.3%、铜精矿品位26%、铜回收率85.86%，尾矿含铜0.35%。目前年处理熔炼渣110万吨，原矿含铜1.78%、铜精矿含铜21%、尾矿含铜0.30%、铜回收率84%。

从三年的生产情况看，生产过程中存在着尾矿含铜不稳定的情况，部分月份的尾矿含铜在0.25%以下，部分月份尾矿含铜高达0.45%以上，全年平均含铜0.30%。

生产中存在熔炼渣含铜、铁硅比及铜氧化率等熔炼渣性质的变化，尾矿含铜在0.25%～0.60%之间波动，波动较大，且铜精矿含砷较高。为确定影响金冠铜业分公司渣选矿尾矿含铜高的因素，对熔炼渣进行工艺矿物学研究，查清影响指标的因素。

为了便于对比，把生产过程中尾矿含铜低于0.30%的炉渣，称为正常熔炼渣，尾矿含铜大于0.30%以上的炉渣称为难选熔炼渣。

1 正常熔炼渣工艺矿物学研究

1.1 样品主要的化学成分分析

见表1。

表1 熔炼渣的化学成分分析结果

1.2 样品中铜化学物相分析

见表2。

表2 熔炼渣中铜的化学物相分析结果

1.3 铜物相集合体、冰铜粒度测量结果

见表3。

表3 铜物相集合体、冰铜粒度测量结果

1.4 不同磨矿细度下铜的解离特征

分别对不同磨矿细度下铜物相集合体的解离度进行测定，统计结果分别见表。

结果表明，当磨矿细度为-0.074mm占80%时，铜物相集合体解离度为80.44%；当磨矿细度为-0.074mm占85%时，铜物相集合体解离度达81.88%，随着磨矿细度的增加，铜物相集合体解离度提升幅度较小。同时，从铜物相集合体与其它矿物连生体的分布率来看，铜物相集合体与磁铁矿、铁橄榄石、非晶质铁铝硅酸盐和钙铁硅酸盐的连生关系均较密切。

表4 铜物相集合体的单体解离度测定结果

1.5 样品中影响铜回收的矿物学因素

（1）该熔炼渣中铜元素主要赋存于冰铜中，其次有27.01%的铜存在于砷铜合金中，且砷铜合金与冰铜嵌布关系较密切，在磨矿过程中不易与冰铜解离。同时，冰铜与砷铜合金浮游性能相近，因此，在铜的浮选过程中，砷铜合金会随冰铜进入铜精矿中，带入杂质元素As，影响铜精矿的品质。

（2）铜物相集合体中0.010mm以下微粒部分占13.16%，这部分铜物相集合体在磨矿过程中解离难度较高，即使解离为单体，其浮选效果相对较差，会对铜的回收率造成一定影响。

1.6 小结

（1）该熔炼渣中Cu、As元素的含量分别为1.69%和0.11%；该熔炼渣中的Cu元素主要赋存于冰铜中，其次分布在砷铜合金中；As元素主要赋存在铜砷合金中，少量分布于非晶质中，而在铁橄榄石和磁铁矿中均未见有Cu、As元素分布。

（2）该熔炼渣中的物质主要为铁橄榄石和磁铁矿，其次为非晶质铁铝硅酸盐和钙铁硅酸盐，少量硫化物和金属合金。硫化物和金属合金中，铜物相主要为冰铜，其次为砷铜合金，偶见铜铋合金等；砷物相主要为砷铜合金，另有少量砷化铁。砷铜合金中，按照砷含量的不同可以分为两类，含砷较高的为高砷铜合金，另一类为低砷铜合金。

（3）该熔炼渣中铜元素主要赋存于冰铜中，其次有27.01%的铜存在于砷铜合金中，是铜回收的主要对象；冰铜与砷铜合金浮游性能相近，而且二者嵌布关系较密切，因此在铜的浮选过程中，杂质元素As会随砷铜合金进入铜精矿中，影响铜精矿的品质。

（4）熔炼渣中铜物相集合体的粒度铜物相集合体粒度分布不均匀，当细度为-0.045mm占85%时，单体解离度为81.88%，粗粒已经基本解离，再增加磨矿细度，铜物相的解离度提高幅度很小，可见微细粒部分铜物相由于其粒度细单体解离难度大。

（5）结合原矿工艺矿物学研究和产品检查结果可以看出，样品中一部分铜物相单体粒度大于0.074mm，以连生体形式存在的铜物相粒度集中分布在0.010-0.043mm之间，因此需要加强对较粗铜单体的回收，同时可通过细磨增加解离度，以提高铜的回收率。此外，另有一部分铜物相以微细粒形式嵌布在铁橄榄石、磁铁矿和非晶质铁铝、钙铁硅酸盐中，容易损失在尾矿中。

2 难选熔炼渣工艺矿物学研究

2.1 样品主要的化学成分分析

见表5。

表5 样品主要的化学成分分析 ＊单位g/t

2.2 样品中铜的化学物相分析

见表6。

表6 熔炼渣中铜的化学物相分析结果

2.3 铜物相集合体粒度测量结果

见表7。

表7 铜物相集合体粒度测量结果

2.4 不同磨矿细度下铜物相集合体的解离特征

表8 铜物相集合体的单体解离度测定结果

结果表明，当磨矿细度为-0.044mm占87.2%时，铜物相集合体解离度为79.41%；当磨矿细度为-0.044mm占93.0%和99.2%时，铜物相集合体解离度分别为84.41%和86.76%，此时磨矿细度再提升解离度提升难度较大。同时，从铜物相集合体与其它矿物连生体的分布率来看，铜物相集合体与铁橄榄石、非晶质铁铝硅酸盐和钙铁硅酸盐的连生关系均较密切。

2.5 样品中影响铜回收的矿物学因素

（1）该熔炼渣中铜有71.77%赋存于冰铜中，占其次有14.22%和12.31%的铜分别存在于砷铜合金和非晶质钙铁硅酸盐中。由于砷铜合金与冰铜嵌布关系较密切，在磨矿过程中不易与冰铜解离，而且冰铜与砷铜合金浮游性能相近，因此，在铜的浮选过程中，砷铜合金会随冰铜进入铜精矿中，带入杂质元素As，影响铜精矿的品质。同时，非晶质钙铁硅酸盐的铜会损失在尾矿中，影响铜的回收率。

（2）综合铜物相粒度、解离度测量结果可知，铜物相集合体中0.020mm以下比例较大，占40.77%，其中0.010mm以下微粒部分占20.67%。因此，这部分铜物相集合体在磨矿过程中解离难度较高，当磨矿细度达0.044mm占99.2%时，解离度仅为86.76%，仍有部分未能解离；同时，即使这部分解离为单体，不但造成较高的能耗，而且单体粒度大部分在0.010以下，浮选效果相对较差，也会对铜的回收率造成一定影响。

2.6 小结

（1）该熔炼炉渣中Cu、As元素的含量分别为1.49%和0.24%；该熔炼炉渣中的Cu元素主要赋存于冰铜中，其次分布在砷铜合金和非晶质钙铁硅酸盐中；As元素主要分布在砷铜合金、非晶质钙铁硅酸盐和钙铝硅酸盐中，而在铁橄榄石和磁铁矿中均未见有Cu、As元素分布。

（2）该熔炼炉渣中的物质主要为铁橄榄石，其次为磁铁矿、非晶质钙铁硅酸盐和铁铝硅酸盐，少量硫化物和金属合金。硫化物和金属合金中，铜物相主要为冰铜，其次为砷铜合金，偶见金属铜、铜铋合金等；砷物相主要为砷铜合金，少量砷化铁、砷铅合金，偶见砷化镍等。砷铜合金中按照砷含量的高低，可以高砷铜合金和低砷铜合金两类。此外样品中还含有少量硫化铅、硫化锌，微量硫化铁、自然铋、金属铁、铬铁矿、赤铁矿等。

（3）该熔炼炉渣中铜有71.77%赋存于冰铜中，占其次有14.22%和12.31%的铜分别存在于砷铜合金和非晶质钙铁硅酸盐中。由于砷铜合金与冰铜嵌布关系较密切，在磨矿过程中不易与冰铜解离，而且冰铜与砷铜合金浮游性能相近，因此，在铜的浮选过程中，砷铜合金会随冰铜进入铜精矿中，带入杂质元素As，影响铜精矿的品质。同时，非晶质钙铁硅酸盐的铜会损失在尾矿中，影响铜的回收率。

（4）熔炼炉渣中铜物相集合体的粒度分布不均，且0.020mm以下占有率较大，共占40.77%，其中0.010mm以下部分占20.67%。同时，当磨矿细度为0.044mm以下占93.0%和99.2%时，铜物相集合体解离度分别为84.41%和86.76%，此时粗粒已经基本解离，但即使增加磨矿细度，微细粒部分铜物相解离难度较大。然而，即使微细粒铜物相解离为单体，但会造成较高的能耗，且单体粒度大部分在0.010mm以下，浮选效果相对较差，也会对铜的回收率造成一定影响。

（5）样品中的磁铁矿嵌布粒度较细，并含有少量Al、Si等杂质元素，然而即便如此，磁铁矿中的Fe含量仍然达65.31%～66.28%，而且磁铁矿的相对物质含量为19.71%，因此若通过控制炉渣冷却温度等手段，使磁铁矿的粒度增加，有可能使样品中的磁铁矿成为可利用资源，提高样品的综合利用程度。此外，改变冷却制度使磁铁矿粒度增加的同时也可促使铜物相粒度的增加，同样也会有利于铜物相的回收。

（6）样品中锌含量达1.31%，但由于大部分分散在铁橄榄石、磁铁矿、非晶质铁铝硅酸盐和钙铁硅酸盐中，仅少量分布于硫化锌中，因此通过浮选方法富集回收锌元素的难度较大。

3 影响熔炼渣选铜指标的原因分析

结合上述正常熔炼渣、难选熔炼渣的工艺矿物学研究结果，以及堆场难选熔炼渣部分工艺矿物学研究结果，对三种熔炼渣的性质进行综合分析，从主要元素化学分析结果、铜元素化学物相分析结果、铜物相集合体粒度分布特征以及不同磨矿细度条件下铜物相解离度四个方面进行综合对比，对比结果见表9～12。

表9 主要元素分析结果对比

表10 铜元素化学物相分析结果对比

表11 铜物相集合体粒度分布特征对比

表12 不同磨矿细度时铜物相集合体解离度对比

正常熔炼渣、难选熔炼渣中铜物相集合体粒度分布特征对比结果显示：正常熔炼渣中铜物相集合体在0.074mm以上粒级占34.59%，难选熔炼渣为28.93%，0.020mm以上粒级三者的比例分别为62.96%、59.24%、69.32%，0.010mm以下粒级三者的比例分别为13.16%、20.67%、13.31%；由此可见，正常熔炼渣与难选熔炼渣相比，后者铜物相集合体的粒度偏细，因此在选别过程中需要更高的磨矿细度，这可能是导致其被称为“难选熔炼渣”的主要原因。

正常熔炼渣与难选熔炼渣不同磨矿细度时铜物相集合体的解离对比结果显示：正常熔炼渣磨矿细度（-0.045mm）75%时解离度为77.08%，难选熔炼渣磨矿细度（-0.045mm）74%时解离度为65.36%；正常熔炼渣磨矿细度（-0.045mm）85%时，解离度达81.88%，难选熔炼渣磨矿细度（-0.045mm）87.2%时，解离度达79.41%；正常熔炼渣磨矿细度（-0.045mm）为95%时，解离度达85.64%，难选熔炼渣磨矿细度为99.2%时，解离度达86.76%；由此可见，与正常熔炼渣相比，难选熔炼渣需要更高的磨矿细度，才能使两者铜物相集合体的解离度相近。