铜矿石选矿(processing  of  copper  ores)

从含铜矿石中分离并富集铜矿物的过程。选矿产品为铜精矿。

矿物与资源    自然界产出的铜矿石由含铜矿物、其他金属矿物(如黄铁矿、磁黄铁矿、银矿物等)和脉石矿物组成。脉石矿物主要有石英、方解石、长石、绿泥石、阳起石、云母等；铜矿石中伴生有铅、锌、铁、金、银、锗、镓、镉、硒、铟、钼、钴、镍等。铜矿石按氧化程度分为硫化矿和氧化矿，其中氧化率10％～30％的为混合矿，小于10％的为硫化矿，大于30％的为氧化矿。世界上所产的铜金属大部分来自硫化矿石，少部分系由氧化铜矿石提取。天然产出的铜矿物有280余种。常见的有工业价值的铜矿物约15种(见表1)。在有工业价值的矿石中，有80％铜矿物属于硫化物，5％为氧化物，自然铜仅占10％。铜矿物中大部分是辉铜矿，其余为黄铜矿、斑铜矿、黝铜矿、铜蓝以及少量的孔雀石、蓝铜矿、硅孔雀石、水胆矾和氯铜矿等。

铜矿石的成因类型主要有斑岩型、沉积型、火山岩型、岩浆型和接触交代型。比较重要的工业类型有斑岩铜矿、砂(页)岩铜矿、含铜黄铁矿、铜镍硫化矿、脉状铜矿、矽卡岩铜矿和碳酸岩铜矿。其中斑岩型铜矿储量占世界总铜储量之首，居第一位；沉积型和沉积变质型铜矿次之；再次是火山岩黄铁矿型、岩浆型和矽卡岩型铜矿等。

世界铜矿资源丰富，智利的铜储量居世界首位，其次为美国、赞比亚、扎伊尔、俄罗斯、墨西哥、加拿大等国。铜资源主要集中于南北美洲西海岸、非洲中部、西伯利亚和中亚，其次是阿尔卑斯山脉和中东、美国东部、西南太平洋沿岸及其岛屿。其中美洲西海岸的储量约占世界总储量的50％左右，非洲中部储量约占20％。智利铜开采量居世界第一，其次是美国、俄罗斯、加拿大、赞比亚、扎伊尔、秘鲁、澳大利亚等国。中国的铜矿虽然丰富，遍布全国，但多数是小矿山。铜储量中有72％集中于长江中下游、川滇、山西中条山、甘肃白银和金川、西藏昌都等五大区域。中国的铜矿资源的特点是：贫矿多，伴生铜较多，部分资源赋存条件和外部条件较差，暂难以利用。

选矿工艺    铜矿石的分选以浮选为主，也可以使用重选或选冶联合流程。

硫化铜矿石的分选    根据矿石的性质采用不同的流程：(1)处理铜矿物嵌布极细的铜矿石，选用阶段磨矿、阶段浮选或多段磨矿、集中浮选流程。其原则流程见图1、图2和图3；(2)处理含高硫铜锌矿石，采用两段磨矿、等可浮浮选流程选出铜一锌混合精矿，其尾矿加硫酸铜浮选得到锌一硫混合精矿，然后分别进行分离，获得铜精矿、锌精矿和硫精矿；(3)处理含黄铁矿较多的铜矿石，采用一段磨矿、铜一硫混合浮选流程，混合粗精矿再磨后进行铜、硫分离；(4)处理含低品位钼的铜矿石，一般采用一段磨矿、混合浮选流程选出铜一钼混合精矿，混合精矿再磨后进行铜、钼分离；(5)处理含矿泥较多、泥砂可浮性差异较大的矿石，采用泥砂分选流程。

混合铜矿石的分选    对于含有蓝铜矿、孔雀石的氧化铜矿物的混合铜矿石，先浮选硫化铜矿物，尾矿用硫化剂硫化后，再进行氧化铜矿物浮选。

氧化铜矿石处理工艺    (1)酸浸-沉淀-浮选工艺适于处理含硫酸铜较高的氧化铜矿石；(2)堆浸用以处理露天矿矿体上部的氧化铜矿石，其流程为：用硫酸喷淋矿堆，浸出液用废钢铁置换，经浓缩、干燥得沉淀铜；(3)离析法(有一段离析和两段离析)用以处理结合铜含量高的难选氧化铜矿石；(4)浸出-萃取-电积法(图4)适合处理低品位氧化铜矿石和混合铜矿石；(5)细菌浸出法适合处理品位低、铜矿物赋存条件复杂，尚不能被采选工业合理利用的铜矿资源，如含铜废石等。

发展动向    世界各主要矿产铜生产国，由于开采品位逐年下降，为增加铜产量，铜矿选厂日处理能力已从万吨级扩大到十几万吨级。选矿厂规模扩大，导致设备大型化。研制与应用大型的破碎、磨矿、浮选以及相应的辅助设备是今后的重要发展趋势；20世纪80年代以来，粗粒浮选工艺及设备的研制工作取得明显成果，出现了浮选跳汰、流态化浮选等工艺，浅槽浮选机以及粗粒浮选设备等；同时，浮选柱发展迅速；无捕收剂浮选也是当今十分关注的问题；为充分利用难选氧化铜矿资源，美国、智利等发展了选冶联合流程，如酸浸一置换法、萃取法提铜等。

典型的铜选矿厂

德兴铜矿选矿厂    位于中国江西省德兴县，德兴铜矿是中国最大的斑岩铜矿床。矿石有细脉型和浸染型。矿石中的金属矿物以黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿为主，其次有辉铜矿、斑铜矿及少量的蓝铜矿、碲金银矿、银金矿和自然金等。脉石矿物主要有绢云母、石英、绿泥石等。该选矿厂的生产规模已达4.5万t/d，是中国第一个特大型铜矿采选联合企业。第一和第二选矿厂的工艺流程大体相同：破碎采用三段一闭路流程；磨矿采用自磨一球磨一细碎开路自磨工艺，其分级溢流粒度为-0.074mm占65％；采用铜钼硫混合浮选、粗精矿再磨后，进行铜硫分离及铜钼分离。最终获得铜精矿、硫精矿和钼精矿。1991年选矿生产指标：原矿品位为铜0.511％、硫2.26％、钼0.013％、金0.29g/t、银2.02g/t；铜精矿含铜23.42％；硫精矿含硫28.65％；钼精矿含钼45.76％；铜、硫、钼、金和银的回收率分别为84.03％、17.70％、34.89％、63.10％和30.91％。

白银铜矿选矿厂    位于中国甘肃省白银市，1960年3月建成投产，生产规模1.2万t/d。白银铜矿属黄铁矿型铜矿床。矿石按块状矿、浸染矿及铜锌矿三大类型分三个系列入选。原生矿主要金属矿物为黄铜矿、铜蓝等。次生矿中金属矿物主要有辉铜矿、磁黄铁矿等。各类矿石的脉石大致相同，主要有石英、绢云母、绿泥石等。破碎为三段开路，第二、第三段预先筛分的流程。块状矿系列采用多段磨矿，其最终磨矿粒度为-0.074mm占80％，溢流浓度45％。浮选用石灰抑制黄铁矿，以丁基黄药、松醇油选铜，尾矿即为硫精矿。处理浸染矿石时，在选铜后再增加选硫作业，其他均与块状矿石的分选工艺相同。该厂的最佳选矿指标(1982年)列入表2。

铜录山铜矿选矿厂    位于中国湖北省黄石市大冶县，1970年建成投产。实际生产能力为氧化矿2000t/d，原生矿800t/d。铜录山铜矿属矽卡岩型铜铁矿床，矿石分氧化矿和原生矿。氧化矿主要金属矿物有磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、孔雀石、假孔雀石、蓝铜矿等，脉石矿物为石英、玉髓等。原生矿主要金属矿物为磁铁矿、黄铜矿、赤铁矿、斑铜矿、辉铜矿等，脉石矿物有透辉石、绢云母等。破碎采用三段一闭路流程。氧化矿采用自磨系统，磨至75％～80％为-0.074mm后，优先选金，而后选铜，其尾矿进行磁选，获得铁精矿。原生矿分选流程为：一段磨矿粒度一0.074mm占65％～70％，优先选铜后，其尾矿用磁选选铁。1985年选矿生产指标为：氧化矿及原生矿原矿品位，含铜、铁分别为2.31％、1.35％及35.33％、34.28％；铜精矿品位分别为16.73％和24.49％，铜回收率分别为74.32％和93.70％；氧化矿选铁获铁精矿，含铁58.87％，铁回收率62.74％。

胡家峪铜矿选矿厂    位于中国山西省垣曲县，1960年建成投产，实际生产能力2500t/d。胡家峪铜矿属变质岩铜矿床。矿石主要为硫化矿石，其主要金属矿物有黄铁矿、黄铜矿，脉石矿物有石英、方解石等，矿石中有用组分为铜和钴。破碎采用三段一闭路流程；磨矿粒度-0.074mm占65％；用石灰、重吡啶、乙硫氨酯、丁基黄药选铜，尾矿选钴。1991年该厂选矿生产指标为：原矿品位，铜0.84％、钴0.036％；铜精矿含铜25.04％、含钴0.284.％～0.31％，铜、钴回收率分别为96.05％、48％～55％。

凤凰山铜矿选矿厂    位于中国安徽省铜陵市，1971年投产，生产规模2000t/d。凤凰山铜矿属矽卡岩型铜铁矿床。入选矿石主要为含铜磁黄铁矿矿石和高铜矽卡岩矿石。矿石中铜矿物以黄铜矿为主，斑铜矿次之，还有少量辉铜矿、铜蓝、孔雀石等；伴生有磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿；脉石矿物有柘榴石、透辉石、斜长石等。破碎为三段一闭路流程，中碎前筛出40～80mm的矿块用作砾磨机研磨介质。磨矿采用棒磨开路流程，砾磨机与旋流器、浮槽分级机闭路，实行二次控制分级，磨矿粒度为-0.074mm占70％。分选流程为单槽优先浮选出部分铜矿物，然后铜硫混合浮选，混合粗精矿再磨后进行铜一硫分离，选铜尾矿用磁选选铁。1991年选矿生产指标为：原矿品位：铜1.25％、铁30.73％；铜精矿品位20.20％，铜回收率93.62％；铁精矿品位63.85％，铁回收率32.14％。该厂自动化水平较高，设有总控制室。全部设备运行状况都经过生产工艺模拟流程图反映在总控制室模拟盘上。通过声、光信号可以随时显示每台设备的运行情况，通过功率仪表掌握全厂生产情况。

石蒹铜矿选矿厂    位于中国广东省阳春县。1976年投产，生产规模2000t/d，有四台回转窑。石莱山铜矿为矽卡岩型铜矿床，矿石氧化程度较深。铜矿物以孔雀石为主，有少量蓝铜矿、硅孔雀石和水胆矾等；铁矿物主要为褐铁矿、磁铁矿和赤铁矿；脉石矿物除铁质粘土外，还有石英、云母等。结合铜占总铜的20％～30％，自由氧化铜50％～80％，硫化铜<5％，属高硅、铁质难选氧化铜矿石。该厂采用一段离析浮选工艺。离析技术条件为：原矿含铜2％～3％，粒度为一4mm，水分5％，煤3.5％～4％，含盐1.8％～2％，重油燃烧烟气入窑温度1155～1250℃，窑头温度880～950℃，窑的转速0.66～0.75r/min。离析产品经水淬给入磨矿、浮选处理，磨矿粒度为-0.074mm占75％～80％，浓度30％。浮选为一次粗选、一次扫选、二次精选，最后获得铜精矿。离析浮选结果：每台离析窑处理干矿量19.36t/h；离析作业率70％；精矿品位25％～30％；回收率77.87％～82.97％。

落雪铜矿选矿厂    位于中国云南省东川市，1969年投产，生产规模4500～4800t/d。落雪铜矿属层状铜矿床。铜矿石中铜矿物以斑铜矿、辉铜矿、孔雀石为主，黄铜矿、铜蓝、硅孔雀石次之，脉石矿物有白云石、石英等，铜氧化率18％～40％，结合率7％～14％；含铁铜矿石中铜矿物主要有斑铜矿、孔雀石，铁矿物为赤铁矿和少量磁铁矿。该厂破碎采用三段一闭路流程，有四个系列。1～3系列处理铜矿石：磨矿粒度-0.074mm占58％，浓度23.8％；一次粗选尾矿再磨(-0.074mm占90％)后，给入第二次粗选，其泡沫产品经一次精选与第一次粗选泡沫合并再经二次精选得铜精矿。第四系列处理含铁铜矿石，浮选为二次粗选、一次扫选、二次精选，选铜尾矿送至重选选铁。1991年选矿生产指标为：原矿铜品位0.91％、铁11.16％；铜精矿含铜26.60％，铜回收率87.34％；铁精矿品位61.37％，铁回收率18.74％。

皮马(pima)选矿厂    位于美国加利福尼亚州，1956年12月投产，现生产能力5.4万t/d。皮马铜矿产于接触变质岩的角页岩中，矿石中主要铜矿物为黄铜矿、辉铜矿、斑铜矿、自然铜等。该矿有两个选矿厂。第一选矿厂规模4万t/d，采用三段一闭路破碎流程，最终破碎产品粒度为-25mm。磨矿用棒磨机与球磨机串联，分级机溢流浓度30％。浮选采用一次粗选、一次扫选，粗精矿再磨后经三次精选获得铜钼混合精矿，然后进行铜一钼分离。分离浮选包括铜一钼分离粗选和六次精选，分离尾矿为铜精矿。在六次精选中，第二次精选精矿进行再磨后，再依次进行其他四次精选，获得钼精矿。选矿指标：原矿铜品位0.54％、钼0.014％；铜精矿含铜27.3％；钼精矿含钼42.16％；铜、钼回收率分别为84.44％、62.9％(作业)。

丘基卡马塔(chuguicamate)选矿厂   位于智利北部安托法加斯塔省拉马城。丘基卡马塔铜矿是世界上最大的斑岩铜矿床。矿石储量约100亿t，铜金属量6000万t。1959年以来主要处理硫化矿，氧化矿送浸出厂。该厂生产能力13～16万t/d。矿石中主要有用矿物以辉铜矿和黄铁矿为主，其次是黄铜矿、铜蓝、硫砷铜矿、氯铜矿、斑铜矿和辉钼矿等。破碎为三段破碎，90％的矿石碎至小于12mm。磨矿有12个系列，每个系列的磨矿都用棒磨机与格子型球磨机串联，磨至粒度-0.074mm占60％。粗精矿再磨至-0.043mm占80％～90％。浮选采用一次粗选，粗精矿再磨后两次精选，扫选精矿再磨后返至第二次精选的工艺流程。第二次精选泡沫即为铜钼混合精矿。铜钼分离流程为：铜钼分离粗选泡沫经五次精选获得钼精矿，分离粗选尾矿为铜精矿。选矿指标：原矿含铜2.1％、钼0.05％、铁1.8％、砷0.06％；铜精矿含铜40％～42％、含砷0.8％，铜回收率90％～92％；钼精矿含铜<0.25％，钼回收率65％。

普达惠尔(Pudahuel)铜矿选矿厂    位于智利圣地亚哥城西，1982年建成，设计能力为2500t/d；采用浸出一萃取一电积工艺流程。该厂处理罗阿古伊雷矿床的铜矿石，矿石有氧化矿和硫化矿，氧化矿中有孔雀石和硅孔雀石；硫化矿中有辉铜矿和斑铜矿。该厂选矿工艺流程是：(1)将矿石破碎至6mm；(2)矿石与酸搅拌，进行酸化处理；(3)矿石酸化处理几小时后再堆成2m高的薄层；(4)用溶液萃取，余液喷洗；(5)自然排放含矿富液；(6)堆筑并处理尾渣；(7)用溶液萃取一电解作业富集并回收铜。氧化矿的铜回收率90％～95％；硫化矿的铜回收率40％～60％。萃取采用二次萃取和二次反萃取，萃取剂为Li_x-64N。电解采用64个电解槽，每槽有64个铅-钙合金阳极，电解槽的电流密度为240A/m²，能量消耗为1.95～1.99kw•h/kg(沉淀铜)。电解厂生产能力为47.5t/d阴极铜。年总产量1.7万t。