引言

一直以來，難選冶礦產資源未能得到經濟有效開發，最大瓶頸在于對相關工藝及設備創新性優化不足。剛果（金）某銅鈷礦為高泥質硫氧混合型銅礦，氧化礦與硫化礦礦石間斷共生，品位區間大，同時附帶鈷礦體，直接加大了綜合回收利用難度^[1]。考慮到單一選冶工藝由于技術及經濟等原因，難以工業化應用，多種選別工藝聯合開發、協同優化才是實現難選氧化銅礦高效回收的重要手段。

礦石性質

原礦多元素分析

原礦綜合樣來源于近期生產巖芯樣，化學多元素分析結果見表１。

由表1可知，該礦石銅綜合品位4.46%，是可回收的主要有價金屬；鈷品位0.18%，伴生鈷金屬也可以考慮濕法回收；礦石含硫量較低，僅為0.16%。主要脈石礦物是石英等硅酸鹽類礦物。

礦石礦物組成

工藝礦物學研究表明，礦石中銅礦物主要以孔雀石、輝銅礦、硅孔雀石和假孔雀石為主，其次為含銅鈷的混合物；脈石礦物以石英、鎂鋁硅酸鹽為主，絹云母、滑石、鉀長石次之。鈷礦物及含鈷礦物主要為水鈷礦和銅鈷硬錳礦。

銅的物相分析

銅物相分析結果見表2。

結果表明，原礦樣的礦石氧化率高達91.96%，屬于典型的以孔雀石為主的高品位氧化銅礦，同時存在部分輝銅礦。類似這種硫氧混合型銅礦，回收利用難度大。

工藝開發實踐

選礦回收

該礦石整體屬于高泥質硫氧混合型銅礦，主要特點在于：原礦硫品位低、氧化率高、嵌布粒度細、易泥化等，再加上礦石性質復雜多變，常規藥劑及工藝很難對其進行有效回收，選礦回收率長期低于70%。

為開發利用該類礦石，公司在建設初期聯合多家研究機構持續進行技術攻關，大量創新思路經過實驗室反復探索，并一步步在工業上得到驗證，為礦石選礦回收流程的最終開發奠定了理論基礎。

SAB碎磨流程

鑒于原礦石的高氧化率，加上剛果（金）當地雨季時間漫長，含泥量大。采用傳統的三段一閉路碎礦工藝，很容易造成設備堵塞，影響正常生產^[5]。SMC實驗結果表明：礦石硬度屬于中軟范圍，因此可采用原礦石“粗碎+半自磨+球磨”的SAB碎磨流程，頑石則直接返回半自磨。該工藝具有流程簡單、粉塵污染少、對礦石適應性強等特點，是踐行“多碎少磨”的理想碎磨流程^[6]。

“先硫后氧，先浮易選氧化礦，再浮難選氧化礦”分步浮選工藝

硫化銅的浮選采用常規的一段粗選，粗精礦再磨再選流程，這是已在實際生產中長期得到證實的有效回收方法^[7-8]。

關于氧化礦段的浮選，為避免藥劑作用下形成的硫化薄膜從礦物表面脫落，影響氧化礦回收。經過實驗反復驗證，創造性地提出將硫化鈉多點階段性添加，能收早收，顯著提高了氧化銅粗精礦的回收率。具體流程為：采用一段快浮、一段粗選合并獲得高品位的氧化銅精礦I（品位25%左右），再通過掃精選獲得相對低品位的氧化銅精礦II（品位12%左右）。

經過以上探索，最終開發了先硫后氧開路粗掃選，硫化銅粗精礦再磨再選，氧化礦段先浮易選氧化礦后再浮難選氧化礦，中礦閉路精選的分步浮選流程。實踐證明，該工藝流程處理原礦石是合理的，既有效回收了硫化銅礦物，又提高了氧化銅精礦品質，真正做到了礦石的高效選礦回收。

其他創新優化實踐

為進一步提升選礦指標，生產實踐中為消除礦泥對氧化礦浮選的影響，對選硫尾礦進行預先脫泥后浮選氧化礦，細泥中的銅則入濕法浸出回收，有效提高了氧化銅精礦品位及回收率指標^[12]。礦物學研究表明：浮選尾礦中仍含用部分弱磁性載銅礦物，如硅孔雀石及水鈷礦等。基于此理論指導，增加尾礦磁選工藝，銅回收率提高近3%。同時附帶實現了富集鈷金屬的目的，為后續獲得合格銅鈷磁選精礦產品，并供入濕法浸出提供了可能，確保了鈷的回收。最終開發的選礦流程見圖1。

該流程充分考慮了礦石的可浮性原理，對相關設備及工藝進行了持續性創新優化，工藝指標能夠穩定實現。目前選礦日處理礦石量達到7000t/d；銅回收率85%，不同品級銅產品分別供應礦山火法冶煉及濕法浸出系統，真正實現了選冶聯合開發的效果。

火法冶煉

選礦廠達產初期，所產高品位氧化銅精礦Ⅰ外售價值低，火法冶煉作為工藝設備簡單、能較快實現經濟效益的傳統冶金工藝，在當時也是較適合快速處理高品位氧精礦的首選。

氧化銅精礦、石灰石、焦炭以一定的配料比例進入鼓風爐，以焦炭、石灰石及銅精礦的順序依次均勻進行布料。混合料經預熱區、燒結區及焦點區后，通過高溫還原反應產出金屬銅、冰銅及爐渣。三類產品因密度不同在爐缸內得以分層：金屬銅和冰銅積累到一定量后由銅口流至銅模中澆鑄成銅塊，冷卻后經敲打分離出粗銅及冰銅產品；渣則由渣口放出，再經水淬后送堆場存放；鼓風爐煙塵則進入煙氣處理系統，經三段收塵分離后的含銅煙塵供給濕法系統，煙氣則經過脫硫達標后由外排煙筒排放。具體工藝流程見圖2。

?濕法工藝

鑒于選礦廠低品位氧化銅精礦II外售難，選礦回收細泥中的銅藥耗大，磁精礦中含有鈷金屬等現實問題，遵循處理成本和經濟效益最大化原則，通過大量實驗和指標論證，最終確定了選礦廠氧化銅精礦II、細泥及磁精礦混合入濕法系統的選冶聯合工藝；萃取后的低銅萃余液則經沉鈷新技術回收附屬鈷金屬。具體工藝見圖3。

氧化礦備料工藝流程

氧化礦原礦石經一段顎式破碎機后，產品粒度-100mm；再由皮帶輸入雙層圓振動篩進行篩分，篩下-15mm產品進入粉礦倉，篩上產品則返回圓錐破碎機進行二段破碎，二段產品送至篩分作業，形成閉路破碎。

粉礦倉下設圓盤給料機將礦送入球磨機，后者與旋流器組形成一段閉路磨礦，磨礦細度-0.074mm65%。為減少下游入酸浸水量，旋流器溢流自流到高效濃縮機進行濃密，同時配入選礦廠混合精礦（氧化銅精礦Ⅱ、細泥、磁精礦），底流泵送至壓濾脫水作業，溢流水則進入浸前回水池供磨礦循環使用。

酸浸系統

來自濕法破磨及選廠混合精礦的底流漿經壓濾系統固液分離；濾餅經萃余液調漿后泵送入酸浸系統。酸浸采用順流連續浸出方式，浸出終點pH值控制在1.5~2.0^[19-20]。浸出礦漿進入濃密機濃縮，溢流自流入高銅料液池，底流經5級CCD逆流洗滌，洗滌后底流經石灰調漿泵入尾礦庫，溢流則進入低銅料液池。

萃取電積

料液泵送至萃取系統，經過四級萃取以后，低銅萃余液部分送至沉鈷車間，部分返回攪拌浸出；高銅萃余液則泵送至攪拌浸出。

除油后的富銅電解液經泵輸送至電解槽，電解液含Cu45g/L。電積采用不銹鋼永久陰極，電積周期一般為7d，陰極銅洗滌后經自動剝板機剝板產出。

除鐵沉鈷

低銅萃余液泵入除鐵鋁錳攪拌槽，除鐵后再經中和沉銅，沉銅礦漿經濃密后底流泵送至酸浸系統進行浸出，溢流液泵入一段沉鈷攪拌槽，礦漿經濃密、壓濾、洗滌，溢流液自流入二段沉鈷攪拌槽，底流泵送至一段鈷渣壓濾機進行壓濾，經閃蒸干燥生產氫氧化鈷成品。

二段沉鈷礦漿再經壓濾后，二段鈷渣漿化返回除鐵攪拌槽進一步回收鈷；沉鈷濾液則自流入沉鎂，礦漿泵送至鎂渣壓濾機進行固液分離，壓濾渣轉運至尾礦壩，沉鎂溢流溶液泵送至堿性回水池進行回用。

選冶工藝協同優化，銅鈷資源高效回收

綜上，根據自身礦體種類及礦石性質，踐行最適合的就是較好的創新，該礦山持續依靠科技創新，突破常規思維，對各工藝環節進行協同優化，從而實現了選冶聯合工藝高效回收銅鈷資源的目的。

礦石經選礦采用SAB破磨，“先硫后氧、先浮選易選氧化礦、再浮選難選氧化礦”的分段浮選工藝，同時輔以選硫尾礦脫泥、浮選尾礦磁選等創新優化設計。產品中的高品位氧精礦I入火法冶煉，產出粗銅、冰銅及煙灰等產品；混合精礦（氧化銅精礦I、細泥、磁精礦）則配入濕法系統，在含鈷氧化礦原礦石經碎磨分級后，合并供入酸浸系統，經萃取電積，產出陰極銅，同時，低銅萃余液經沉銅除鐵鎂后回收鈷金屬，產出氫氧化鈷，實現銅鈷分選回收。各環節充分發揮了選冶聯合工藝優勢，通過協同效應，銅鈷礦資源得到了最大化回收利用。

結論

銅鈷礦銅綜合品位4.46%，鈷品位0.18%。主要銅礦物有孔雀石、輝銅礦、硅孔雀石和假孔雀石等，部分載銅礦物存在弱磁性；鈷礦物主要是水鈷礦和銅鈷硬錳礦；脈石礦物則以石英、鎂鋁硅酸鹽、滑石為主。該礦氧化率高，達到91.96%，且易泥化，礦石整體屬于高泥質硫氧混合型銅礦，回收利用難度大。

礦山因礦體種類及礦石性質的多樣，工藝流程開發復雜，建有選礦廠、冶煉廠及濕法廠，但各工藝間協同優化，持續依靠科技創新，開發出一套最適合本區域礦石高效回收利用的技術采用選冶聯合工藝，選礦、冶煉銅回收率分別穩定在85%、97%左右，濕法銅回收率91%，鈷回收率75%。礦山年產銅10萬t、鈷3000t，礦石資源得到了高效回收利用，實現高效益。

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