一种从自然铜矿中同步回收自然铜与石英的方法与流程

在本发明涉及矿物加工，具体涉及一种从自然铜矿中同步回收自然铜与石英的选矿方法。

背景技术：

1、自然铜矿是指铜元素主要以单质形态（cu0）存在的铜矿床，自然铜矿物多呈粒状、片状或树枝状嵌布于石英脉、硅化围岩或火山岩中。自然铜密度为8.89g/cm³，石英密度为2.65g/cm³，两者在水介质中的等降比约为4.8，密度差异显著，为重选分离提供了良好的物理基础。

2、我国部分地区（如川西北、长江中下游、滇中地区）分布有自然铜型铜矿床，矿石中石英含量通常为55%～80%，自然铜含量为0.3%～2.0%，伴生有少量铁矿物、云母、长石等杂质。传统自然铜矿选矿工艺以回收铜金属为唯一目标，普遍采用“重选预富集—浮选提纯”或单一浮选流程，脉石矿物（以石英为主）作为尾矿直接排放。该工艺存在以下突出问题：

3、（1）石英资源浪费严重。自然铜矿中石英占比高达55%～80%，且脉石英纯度较高，经提纯后可作为玻璃、陶瓷、铸造、光伏等行业的优质硅质原料，传统工艺将其全部排入尾矿库，造成巨大的资源浪费。

4、（2）尾矿库压力大、环境风险高。大量尾矿堆存不仅占用土地资源，还存在溃坝、重金属渗漏等环境安全隐患，尾矿库建设与运维成本高昂。

5、（3）细粒自然铜回收效率低。自然铜具有良好的延展性，磨矿过程中易产生片状、鳞片状细粒铜，传统重选设备对-74μm粒级自然铜回收效果差，导致铜金属流失。

6、（4）石英提纯工艺针对性不足。现有石英砂提纯工艺多针对脉石英、石英岩等原料开发，对于自然铜矿重选尾矿这一特殊原料（含少量自然铜、铁矿物及硅酸盐杂质），缺乏系统的联合提纯工艺。

7、随着国家尾矿综合利用的持续推进和高纯石英砂市场需求的快速增长，开发一种能够从自然铜矿中同步高效回收自然铜与石英的选矿方法，对于提高资源利用率、减少尾矿排放、提升矿山经济效益具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种从自然铜矿中同步回收自然铜与石英的方法。该方法以重选为核心回收自然铜，以浮选补收细粒自然铜，以磁选—反浮选（—酸浸）联合工艺提纯石英，实现铜、硅两种资源的同步高效回收。

2、为实现上述目的，本发明技术方案包括以下步骤：

3、（1）破碎与磨矿：将自然铜原矿经颚式破碎机粗碎、对辊破碎机中碎后，送入球磨机进行湿法磨矿，控制磨矿细度使-200目（74μm）含量占55%～70%，使自然铜颗粒与石英脉石充分解离，同时避免过磨造成自然铜颗粒延展变形。优选采用阶段磨矿工艺，第一段磨矿至-200目占35%～50%后经旋流器分级，底流返回球磨机再磨，溢流进入后续分级作业。

4、（2）水力旋流器分级：将磨矿矿浆给入水力旋流器进行分级，分级粒度为50～74μm（优选60μm）。底流（粗粒级，+50～74μm）进入重选作业，溢流（细粒级，-50～74μm）进入细粒自然铜浮选作业。分级作业可实现“粗细分开、分别处理”，避免细粒级对重选分选效果的干扰。

5、（3）螺旋溜槽重选粗选：将旋流器底流给入螺旋溜槽进行重选分离。螺旋溜槽利用重力、离心力和斜面流膜的综合作用，使密度较大的自然铜颗粒向外侧移动富集，密度较小的石英颗粒向内侧移动。给矿质量浓度控制为20%～30%（优选22%～28%），通过调节冲洗水量优化分选指标。螺旋溜槽分选粒度范围为0.02～0.3mm，处理量大、无需动力、耗水少。获得重选精矿（自然铜富集）、重选中矿和重选尾矿（石英富集）；重选精矿进入摇床精选，重选中矿返回螺旋溜槽再选，重选尾矿进入石英提纯作业。

6、（4）摇床精选：将螺旋溜槽重选精矿给入摇床进行精选。摇床依据矿物密度差及床面差动特性进行分选，分带明显、精选效率高。操作参数为：冲程4～8mm，冲次250～320次/min，床面倾角3°～5°，冲洗水量0.8～1.5l/(s·m²)。获得铜精矿、摇床中矿和摇床尾矿；摇床中矿返回螺旋溜槽构成闭路循环，摇床尾矿进入石英提纯作业。

7、（5）细粒自然铜浮选：将旋流器溢流（细粒级）调浆至质量浓度30%～35%后进行浮选，回收细粒、片状自然铜。药剂制度为：以石灰作ph调整剂，控制矿浆ph为8.0～9.5；以丁基黄药或异戊基黄药作捕收剂，用量60～150g/t；以2号油作起泡剂，用量15～40g/t。浮选流程为一次粗选、一至二次扫选和一至二次精选。浮选精矿为细粒铜精矿，与摇床铜精矿合并为最终铜精矿产品；浮选尾矿进入石英提纯作业。

8、（6）石英提纯：将重选尾矿、摇床尾矿和浮选尾矿合并（石英质量分数约80%～92%），依次经磁选除铁和反浮选提纯：

9、①磁选除铁：采用弱磁选—强磁选联合流程。先经磁场强度1000～2000oe的弱磁选去除磁铁矿等强磁性矿物，再经磁场强度8000～14000oe（优选10000～12000oe）的湿式强磁选去除赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿及含铁硅酸盐等弱磁性矿物。

10、②反浮选提纯：将磁选精矿调浆至质量浓度30%～35%，以氢氧化钠或碳酸钠调浆控制ph为9.0～11.0；以淀粉作石英抑制剂，用量150～400g/t；以油酸钠或十二胺作云母、长石类硅酸盐杂质的捕收剂，用量40～120g/t。反浮选流程为一次粗选、一至二次精选，泡沫产品为含云母、长石的杂质尾矿，槽内产品为石英精矿。反浮选利用云母、长石等杂质矿物与石英表面电性差异，选择性浮去杂质，石英留在槽内，具有药剂用量少、精选效率高的优点。

11、③可选酸浸提纯：当对石英精矿纯度要求更高（如光伏级、电子级石英）时，将反浮选石英精矿用质量分数5%～15%的盐酸或硫酸溶液在60～90℃下浸出1～3h，固液比1:2～1:4，浸出后过滤洗涤至中性，可进一步去除铁、铝、钙等杂质，获得sio2品位≥99.5%的高纯石英精矿。

12、（7）脱水干燥：将铜精矿和石英精矿分别经浓缩机浓缩、压滤机或真空过滤机过滤、干燥窑或流化床干燥机干燥后，检验包装入库。铜精矿干燥温度控制在80～120℃，石英精矿干燥温度控制在100～150℃。

13、本发明的有益效果在于：

14、（1）同步回收、资源利用率高。本发明在回收自然铜的同时，将占矿石总量55%～80%的石英提纯为合格硅质原料，实现了“一矿两收”，尾矿排放量减少60%以上，显著降低了尾矿库压力和环境风险。

15、（2）粗细分级、分别处理。通过水力旋流器将磨矿产品分为粗粒级和细粒级，粗粒级采用重选回收（充分利用密度差），细粒级采用浮选回收（解决细粒自然铜重选效率低的问题），实现了全粒级自然铜的高效回收，铜总回收率≥82%。

16、（3）重选为主、成本低廉。以螺旋溜槽粗选—摇床精选作为粗粒自然铜回收的核心工艺，设备处理量大、无需动力、耗水少、运行成本低，铜精矿品位≥35%。

17、（4）联合提纯、石英品质优。采用“磁选除铁—反浮选去硅酸盐杂质—（酸浸深度提纯）”的联合工艺针对自然铜矿尾矿特点，可稳定获得sio2品位≥98.5%、fe2o3≤0.05%的优质石英精矿，满足玻璃、陶瓷、铸造等行业用砂要求；经酸浸后可达99.5%以上，满足高端市场需求。

18、（5）工艺闭路、药剂环保。中矿返回再选构成闭路循环，金属损失少；反浮选仅浮去少量杂质，药剂用量少；铜浮选采用常规黄药类药剂，环境友好。