CN117599960A - 一种含铜钴废石的浮选分离药剂及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含铜钴废石浮选技术领域，具体是一种含铜钴废石的浮选分离药剂及应用。药剂制度包括矿浆调整剂、起泡剂、分散抑制剂、铜捕收剂、硫钴活化剂和硫钴捕收剂；其中矿浆调整剂为电石渣，分散抑制剂为聚丙烯酸钠，铜捕收剂为二甲亚砜和N‑烯丙基‑O‑异丁基硫氨醋，硫钴活化剂为硫酸铜，硫钴捕收剂为戊基黄药和巯基苯并噻唑，起泡剂为二丙二醇单乙醚。本发明还公开了该浮选分离药剂制度在含铜钴废石，尤其是含铜废石浮选脱硫工序中得到的铜钴精矿的选矿富集中的应用；本发明克服了现有技术中针对含铜钴废石中生石灰用量大，运营成本高的问题，解决了电石渣储存难和环境污染的问题，并实现了有效地分离铜精矿和硫钴精矿的效果。

Description

一种含铜钴废石的浮选分离药剂及应用

技术领域

本发明涉及含铜钴废石浮选技术领域，具体是一种含铜钴废石的浮选分离药剂及应用。

背景技术

我国铜矿产资源紧缺，铜精矿对外依存都较高；钴作为重要的战略金属，随着近年来新能源电池的发展，对钴资源的需求量显著增加。然而由于废石中所含的可用金属含量低、质量相对较差、提取成本较高，一般会直接废弃，而不再开发。但是随着可供开采的富矿储量逐渐降低、矿石的开采难度越来越大，提高已开采矿石的利用率是必然趋势，同时随着选矿技术的不断发展进步，使得从废弃矿石提取有用金属在技术层面具有可行性，且对于环境保护也是有利的。

我国西北地区某超大型铜矿山含铜废石资源量达2.5亿吨(为矿山剥离的覆土、围岩等)，平均铜品位在0.25％左右，铜金属量高达60万吨，并伴生大量的硫、钴等，具有较高的综合利用价值；但长期堆弃存在，具有环境及安全隐患。实现含铜钴废石的绿色低碳综合回收研究工作，对提高我国铜钴资源保障程度、保护和改善生态环境、增加经济社会效益都大有裨益。

随着有色金属矿山采场开采台阶的下降，中深部矿床硫的品位也逐年增高，如果还采用现有生石灰优先浮选工艺流程生产，硫精矿的回收率和品位以及尾矿中含硫高的问题得不到解决，达不到企业对尾矿的资源化、减量化要求。同时，由于未来中深部含铜镍钴矿床原矿中含铜黄铁矿增多，会影响含铜钴精矿品位和回收率指标。

电石渣的主要成分是氢氧化钙，与石灰浆分子式一致，石灰在有色金属硫化矿选矿工艺中应用广泛，特别是在浮选作业中，可以作为调整剂、抑制剂、凝结剂、活化剂、矿泥分散剂等，具有使用成本低又易得到的特点。随着有色金属硫化矿选矿生产规模的扩大，石灰用量逐渐增大，使用单位对石灰替代的要求也发生了较大的变化，同时随着社会对低碳资源的关注度的提升，矿物原料的绿色供应链要求也进一步提升。现有技术中，常使用电石渣替代部分的生石灰，以实现降低成本的效果，鲜有技术用电石渣完全替代生石灰，即便用电石渣完全替代生石灰，也需配备电石渣专用除杂设备。

电石渣可以用于铜硫浮选分离的抑制剂和调整剂，文献《电石渣用于铜硫浮选分离抑制剂的试验研究》报道了用电石渣替代石灰作为硫铁矿的抑制剂取得的铜品位、收率与石灰相当。然而，该文献处理的铜硫铁矿原矿不仅是一种高品位矿石(0.88％)，而且不涉及到分离硫、钴，因此无法给低品位铜钴废石的处理带来技术启示。

综上，铜废石资源仍面临着流程存在的问题和潜在的尾矿环境隐患需要解决。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含铜钴废石的浮选分离药剂及应用，克服现有技术中针对我国西北地区含铜钴废石中的铜钴资源无法得到有效回收利用的不足，达到有效提高西北地区含铜钴废石资源的利用率，并有效地分离铜精矿和硫钴精矿的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种含铜钴废石的浮选分离药剂，包括矿浆调整剂、起泡剂、分散抑制剂、铜捕收剂、硫钴活化剂和硫钴捕收剂，

其中，所述矿浆调整剂为电石渣，电石渣使用前经除大颗粒杂质、除磁性物质和磨制工艺处理；所述含铜钴废石包括铜钴矿浮选工序中得到的尾矿、低于工业品位的极低品位铜钴矿石；

进一步的，所述电石渣为电石水解获取乙炔气后的产生废渣。

优选的，所述除大颗粒杂质工艺方法为高压水枪冲洗筛分；

优选的，除磁性物质工艺方法为1.0～1.4T高梯度磁选；

进一步的，所述含铜钴废石中铜品位为0.15％～0.35％，钴品位为0.015％～0.025％；

和/或，所述电石渣的含水率为40～60％，有效氢氧化钙含量为40～60％。

进一步的，所述起泡剂为二丙二醇单乙醚、分散抑制剂为聚丙烯酸钠、铜捕收剂为二甲亚砜和N-烯丙基-O-异丁基硫氨醋、硫钴活化剂为硫酸铜、硫钴捕收剂为戊基黄药和巯基苯并噻唑。

进一步的，所述二甲亚砜和N-烯丙基-O-异丁基硫氨醋的质量比为1:4～6；所述戊基黄药和巯基苯并噻唑的质量比为2～4:1。

进一步的，所述矿浆调整剂的总用量为1500～2000g/t，起泡剂的总用量为40～90g/t，分散抑制剂的总用量为600～1200g/t，铜捕收剂的总用量为75～120g/t，硫钴活化剂的总用量为150～230g/t，硫钴捕收剂的用量为150～300g/t。

本发明还提供一种上述的一种含铜钴废石的浮选分离药剂用于含铜钴废石选矿富集的应用。

进一步的，所述应用的方法为：

S1、将含铜钴废石制备成浓度为20～50％的矿浆；

S2、加入矿浆调整剂调节矿浆pH调整至9.0～12.0，再依次加入分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂进行粗选，得到粗选精矿和粗选尾矿；

S3、粗选精矿进行铜精选，得到铜精矿和精选中矿；粗选尾矿依次加入分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂进行扫选得到扫选中矿和铜尾矿；

S4、将铜尾矿进行空白调浆，再依次加入硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂，得到硫钴粗选精矿和硫钴粗选尾矿；

S5、将硫钴粗选精矿进行钴精选，得到硫钴精矿和精选中矿；将硫钴粗选尾矿依次加入硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂进行扫选得到中矿和硫钴尾矿。

进一步的，步骤S2中，所述粗选时，分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂的用量分别为400-800g/t、50-80g/t、15-30g/t。

进一步的，步骤S3中，所述铜精选的次数为2～4次，每次铜精选得到的精选中矿返回上一级；所述扫选的次数为1～2次，每次得到的扫选中矿返回上一级，分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂的用量分别为200-400g/t、25-40g/t、7.5-15g/t。

进一步的，步骤S4中，所述空白调浆时，硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂的用量分别为100-150g/t、100-200g/t、15-30g/t；

步骤S5中，所述钴精选的次数为2～4次，每次钴精选得到的精选中矿返回上一级，所述扫选的次数为1～2次，每次得到的中矿返回上一级，硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂的用量分别为50-75g/t、50-100g/t、7.5-15g/t。

本发明的原理为：将电石渣作为矿浆调整剂，一方面，其有调整矿浆pH值的作用，能够提供适宜的浮选矿浆酸碱环境；另一方面，电石渣乳液具有强碱性，能溶去脉石矿物及低钴硫化物表面易于铜捕收剂作用的活性位点或活化膜作用，从而降低二者的疏水性，随后依次加入分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂进行浮选分离，达到富集铜矿物的效果；另外一方面在浮选工序可以作为生石灰浆液的替代品来精细调节矿浆pH、矿浆ORP以及活化含铜钴硫化矿物，相较于生石灰，可提高含铜钴硫化精矿的金属品位；再者电石渣含杂质较少、浮选有益组分多，与有色金属选矿时用生石灰制成的石灰乳相比，存在粒度粗、硅铁等高硬度矿物多，大颗粒焦炭多等差异，利于对铜、钴的分离和活化，强化了铜捕收剂对铜矿物的作用。

硫酸铜作为硫钴活化剂，能促进钴矿物与硫钴捕收剂作用的活性位点或活化膜作用，提高钴矿物的疏水性，随后依次加入硫钴捕收剂和起泡剂进行浮选分离，达到富集钴矿物的效果。通过限定分散抑制剂的适用，能够保障足够成分进行低铜矿物的抑制的同时，避免过多的抑制剂造成铜矿物的可浮性下降；通过限定所述铜捕收剂的使用量，能够保障铜矿物的捕收效果且避免低铜矿物因用量过大而大量上浮；通过限定硫钴活化剂的用量，能够保障足够成分进行钴矿物的活化，避免过多的硫钴活化剂造成低钴矿物的大量上浮；通过限定所述硫钴捕收剂的使用量，能够在保障足够成分进行钴矿物捕收的同时，避免过多的硫钴捕收剂造成低钴矿物的大量上浮。本发明的含铜钴废石的浮选分离药剂组合相较于传统药剂，具有更优的分离富集效果。

本发明的有益效果是：

1、本发明用电石渣替代生石灰，电石渣乳基于其具有还原作用的属性、在浮选工序可以作为生石灰浆液的替代品来精细调节矿浆pH、矿浆ORP以及活化含铜钴硫化矿物，相较于使用生石灰，不仅大大减少了含铜钴硫化矿选矿生产过程中的石灰原料消耗，而且还提高了含铜钴硫化精矿的金属品位。

2、本发明的一种含铜钴废石的浮选分离药剂，通过分散抑制剂使铜精矿和钴精矿有效分离，通过铜捕收剂和起泡剂使铜矿物疏水上浮，实现高效回收，通过活化剂使钴矿物与硫钴捕收剂作用的活性位点或活化膜增强，通过硫钴捕收剂和起泡剂使钴矿物上浮，实现高效回收。各药剂之间的相互配合实现了含铜钴废石的高效回收利用。

3、本发明的一种含铜钴废石的浮选分离药剂，一方面解决了电石渣储存难、引起环境污染、综合利用难等问题，变废为宝；另一方面降低了整个选矿生产工艺的碳排放强度，实现了含铜钴废石的绿色综合利用和废物的专属化利用。

具体实施方式

下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

1、药剂制备

分别配置铜捕收剂以及硫钴捕收剂；其中，铜捕收剂由质量比为1：5的二甲亚砜和N-烯丙基-O-异丁基硫氨醋组成；硫钴捕收剂由质量比为3:1的戊基黄药和巯基苯并噻唑组成；矿浆调整剂使用电石渣，电石渣采用四川某地含水率43.2％，有效氢氧化钙含量为51.8％的电石渣，将其送至制浆槽，经过高压水枪冲洗筛分，筛分后的浆液经1.2T高梯度磁选，得到4.36％的硅铁磁性产物和31.5％浓度稳定的电石渣乳(Fe≤0.1％，-0.074mm≥100％)，除铁后的电石渣乳液通过旋流分级和温水配制得到42％的高浓电石渣乳，和7％的低浓电石渣乳液，将高浓电石渣乳液通过渣浆泵送至电石渣乳缓冲槽，送到原矿磨制工序，将桶装低浓电石渣乳液送到浮选、压滤、中水沉降再生、酸性清洗废水中和等生产作业加药点；起泡剂采用二丙二醇单乙醚；分散抑制剂采用聚丙烯酸钠；硫钴活化剂采用硫酸铜。

2、药剂应用方法

采用的含铜钴废石来源于甘肃某地，铜品位为0.29％，硫品位为4.92％，钴品位为0.02％。

采用上述含铜钴废石，进行药剂应用方法实验，具体步骤如下：

S1.将含铜钴废石中加水，得到浓度为30％的浮选矿浆；

S2.采用调整剂将浮选矿浆的pH调整至10.8，此时调整剂的用量为800g/t，充分搅拌3min；添加分散抑制剂600g/t，再搅拌3min；添加铜捕收剂75g/t，搅拌3min；添加起泡剂20g/t，待药剂充分作用3min后，完成铜钴分离粗选，分离得到粗选铜精矿和粗选铜尾矿。

S3.对粗选铜精矿进行3次精选，得到铜品位为19.57％，铜回收率为86.42％的铜精矿；每次铜精选得到各自的精选中矿，顺序返回上一级作业；对粗选铜尾矿进行一次扫选，扫选作业过程中依次加入矿浆调整剂、分散抑制剂、铜捕收剂以及起泡剂，所述药剂用量均为铜钴分离粗选药剂用量的一半，扫选中矿顺序返回上一级作业。

S4.以扫选铜尾矿为原料空白调浆，加入硫钴活化剂125g/t，充分搅拌4min；添加硫钴捕收剂1500g/t，搅拌3min；添加起泡剂20g/t，待药剂充分作用3min后，完成硫钴粗选作业，分离得到粗选硫钴精矿和粗选硫钴尾矿。

S5.对粗选硫钴精矿进行2次精选，得到钴品位为0.21％，钴回收率为60.42％的硫钴精矿；每次硫钴精选得到各自的精选中矿，顺序返回上一级作业；对粗选硫钴尾矿进行一次粗选，粗选作业过程中依次加入硫钴活化剂、硫钴捕收剂以及起泡剂，所述药剂用量均为硫钴粗选药剂用量的一半，扫选中矿顺序返回上一级作业。

实施例2

1、药剂制备

分别配置铜捕收剂以及硫钴捕收剂；其中，铜捕收剂由质量比为1：5的二甲亚砜和N-烯丙基-O-异丁基硫氨醋组成；硫钴捕收剂由质量比为3:1的戊基黄药和巯基苯并噻唑组成；矿浆调整剂使用电石渣，电石渣采用四川某地含水率53.8％，有效氢氧化钙含量为42.5％的电石渣，将其送至制浆槽，经过高压水枪冲洗筛分，筛分后的浆液经1.2T高梯度磁选，得到5.75％的硅铁磁性产物和20.3％浓度稳定的电石渣乳(Fe≤0.1％，-0.074mm≥100％)，除铁后的电石渣乳液通过旋流分级和温水配制得到28.7％的高浓电石渣乳，和4.7％的低浓电石渣乳液，将高浓电石渣乳液通过渣浆泵送至电石渣乳缓冲槽，送到原矿磨制工序，将桶装低浓电石渣乳液送到浮选、压滤、中水沉降再生、酸性清洗废水中和等生产作业加药点；起泡剂采用二丙二醇单乙醚；分散抑制剂采用聚丙烯酸钠；硫钴活化剂采用硫酸铜。

2、药剂应用方法

采用的含铜钴废石来源于青海某铜硫废石，铜品位为0.35％，硫品位为5.30％。

采用上述含铜钴废石，进行药剂应用方法实验，具体步骤如下：

S1.将含铜钴废石中加水，得到浮选矿浆；

S2.采用调整剂将浮选矿浆的pH调整至11.2，此时调整剂的用量为1700g/t，充分搅拌3min；添加分散抑制剂600g/t，再搅拌3min；添加铜捕收剂75g/t，搅拌3min；添加起泡剂20g/t，待药剂充分作用3min后，完成铜硫分离粗选，分离得到粗选铜精矿和粗选铜尾矿。

S3.对粗选铜精矿进行3次精选，得到铜品位为20.71％，铜回收率为80.12％的铜精矿；每次铜精选得到各自的精选中矿，顺序返回上一级作业；对粗选铜尾矿进行一次粗选，粗选作业过程中依次加入矿浆调整剂、分散抑制剂、铜捕收剂以及起泡剂，所述药剂用量均为铜钴分离粗选药剂用量的一半，扫选中矿顺序返回上一级作业。

S4.以扫选铜尾矿为原料，加入硫钴活化剂125g/t，充分搅拌4min；添加硫钴捕收剂150g/t，搅拌3min；添加起泡剂20g/t，待药剂充分作用3min后，完成硫粗选作业，分离得到粗选硫精矿和粗选硫尾矿。

S5.对粗选硫精矿进行2次精选，得到硫品位为35.16％，硫回收率为76.23％的硫精矿；每次硫精选得到各自的精选中矿，顺序返回上一级作业；对粗选硫尾矿进行一次粗选，粗选作业过程中依次加入硫钴活化剂、硫钴捕收剂以及起泡剂，所述药剂用量均为硫粗选药剂用量的一半，扫选中矿顺序返回上一级作业。

对比例1

对比例1采用和实施例1相同的原矿、选矿步骤和相关药剂用量，区别在于，对比例1没有使用电石渣作为矿浆调整剂，而是以石灰作为矿浆调整剂，用于验证电石渣和石灰在本发明中起到不同效果。

对比例2

对比例2采用和实施例2相同的原矿、选矿步骤和相关药剂用量，区别在于，对比例2没有使用电石渣作为矿浆调整剂，而是以石灰作为矿浆调整剂，用于验证电石渣和石灰在本发明中起到不同效果。

对比例3

对比例3采用和实施例1相同的原矿和选矿步骤和相同的相关药剂用量，区别在于，对比例3使用的药剂为传统含铜钴废石浮选药剂，具体是：矿浆调整剂为石灰、起泡剂为2号油、分散抑制剂为水玻璃、铜捕收剂为Z-200、硫钴活化剂为硫酸铜、硫钴捕收剂为丁基黄药。

实验例

为了验证本发明的浮选分离药剂制度应用在含铜钴废石的选矿富集中的效果，对实施例1～2和对照例1～2所得铜精矿和硫钴精矿的品位和回收率进行了测试，结果如下表所示：

1)相比于对照例1，实施例1中的铜精矿和钴精矿的品位和回收率均得到明显提高；相比于对照例2，实施例2中铜精矿和硫精矿的品位和回收率均得到明显提高；相比于对照例3，实施例1中的铜精矿和钴精矿的品位和回收率提高更为明显。这说明了采用本发明的浮选分离药剂制度，并在浮选前采用电石渣作为矿浆调整剂对浮选矿浆的pH进行调整，具有提高铜精矿和硫钴精矿的分离效果。

2)相比于对照例1：

实施例1中铜精矿的Cu品位提高了1.77％，回收率提高了6.30％；硫钴精矿的Co品位提高了0.03％，回收率提高了4.99％。

3)相比于对照例2：

实施例2中铜精矿的Cu品位提高了1.76％，回收率提高了1.46％；硫精矿的S品位提高了2.71％，回收率提高了2.45％。

4)相比于对照例3：

实施例1中铜精矿的Cu品位提高了3.35％，回收率提高了8.53％；硫钴精矿的Co品位提高了0.04％，回收率提高了6.29％。

综上，本发明使用电石渣替代生石灰用于含铜钴废石的矿浆调整剂，用于精细调节矿浆pH、矿浆ORP以及活化含铜钴硫化矿物，电石渣在含铜钴废石浮选过程中有益组分多，利于对铜、钴的分离和活化，强化了铜捕收剂对铜矿物的作用，提高了含铜钴硫化精矿的金属品位和回收率。本发明提供的含铜钴废石的浮选分离药剂制度组合，相较于传统药剂制度组合，铜精矿和钴精矿分离效果更好，铜精矿品位、收率提升明显。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种含铜钴废石的浮选分离药剂，其特征在于，包括矿浆调整剂、起泡剂、分散抑制剂、铜捕收剂、硫钴活化剂和硫钴捕收剂，其中，所述矿浆调整剂为电石渣，电石渣使用前经除大颗粒杂质、除磁性物质和磨制工艺处理；所述含铜钴废石为铜钴矿浮选工序中得到的尾矿、低于工业品位的极低品位铜钴矿石。

2.根据权利要求1所述的一种含铜钴废石的浮选分离药剂，其特征在于，所述含铜钴废石中铜品位为0.15％～0.35％，钴品位为0.015％～0.025％；

和/或，所述电石渣含水率为40～60％，有效氢氧化钙含量为40～60％。

3.根据权利要求1所述的一种含铜钴废石的浮选分离药剂，其特征在于，所述起泡剂为二丙二醇单乙醚、分散抑制剂为聚丙烯酸钠、铜捕收剂为二甲亚砜和N-烯丙基-O-异丁基硫氨醋、硫钴活化剂为硫酸铜、硫钴捕收剂为戊基黄药和巯基苯并噻唑。

4.根据权利要求3所述的一种含铜钴废石的浮选分离药剂，其特征在于，所述二甲亚砜和N-烯丙基-O-异丁基硫氨醋的质量比为1:4～6；所述戊基黄药和巯基苯并噻唑的质量比为2～4:1。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种含铜钴废石的浮选分离药剂，其特征在于，所述矿浆调整剂的总用量为1500～2000g/t，起泡剂的总用量为40～90g/t，分散抑制剂的总用量为600～1200g/t，铜捕收剂的总用量为75～120g/t，硫钴活化剂的总用量为150～230g/t，硫钴捕收剂的用量为150～300g/t。

6.权利要求1～5任一项所述的一种含铜钴废石的浮选分离药剂用于含铜钴废石选矿富集的应用。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用的方法为：

S1、将含铜钴废石制备成浓度为20～50％的矿浆；

S2、加入矿浆调整剂调节矿浆pH调整至9.0～12.0，再依次加入分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂进行粗选，得到粗选精矿和粗选尾矿；

S3、粗选精矿进行铜精选，得到铜精矿和精选中矿；粗选尾矿依次加入分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂进行扫选得到扫选中矿和铜尾矿；

S4、将铜尾矿进行空白调浆，再依次加入硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂，得到硫钴粗选精矿和硫钴粗选尾矿；

S5、将硫钴粗选精矿进行钴精选，得到硫钴精矿和精选中矿；将硫钴粗选尾矿依次加入硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂进行扫选得到中矿和硫钴尾矿。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤S2中，所述粗选时，分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂的用量分别为400-800g/t、50-80g/t、15-30g/t。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤S3中，所述铜精选的次数为2～4次，每次铜精选得到的精选中矿返回上一级；所述扫选的次数为1～2次，每次得到的扫选中矿返回上一级，分散抑制剂、铜捕收剂和起泡剂的用量分别为200-400g/t、25-40g/t、7.5-15g/t。

10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤S4中，所述空白调浆时，硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂的用量分别为100-150g/t、100-200g/t、15-30g/t；

步骤S5中，所述钴精选的次数为2～4次，每次钴精选得到的精选中矿返回上一级，所述扫选的次数为1～2次，每次得到的中矿返回上一级，硫钴活化剂、硫钴捕收剂和起泡剂的用量分别为50-75g/t、50-100g/t、7.5-15g/t。