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銅廣泛應用在電力、電子、建筑、機械制造和國 防等領域,在我國有色金屬材料的消費中排第二 位[1]。就全球而言,銅礦資源較為豐富,截止到2018 年,全球銅礦資源儲量約為8.3億t,其中儲量最多 的國家為智利,約占全球資源總量的20%。我國的 銅礦資源儲量位居全球第八位,約2 600萬t,占全 球儲量的3.2%,詳見表1[2]。但我國人均銅資源量明顯不足,銅資源對外依存度超過70%。
世界銅礦資源的類型較多,主要有斑巖銅礦、含 銅砂巖銅礦、含銅黃鐵礦銅礦和硫化銅鎳礦等四大 類型,合計占世界總儲量的96.4%。其中斑巖型銅 礦最為常見,占世界總儲量的55.3%[3]。我國銅資 源的類型與世界基本一致,最主要的銅礦床也為斑 巖型銅礦床,約占全國銅礦總資源量的44.4%,但品位較低,只有0.55%。矽卡巖型銅礦床從世界范 圍看儲量較小,但卻是我國非常重要的礦床類型,約 占我國銅礦資源儲量的28%,居我國礦床主要類型 的第二位,且礦石品位一般較高。
浮選是硫化銅礦回收的最主要工藝,而礦石性 質又是決定浮選工藝的根本因素。在不同銅礦床中,由于成礦條件不同,礦物特性相應的會存在一定 差異,因而礦物的浮選行為也不盡相同;另外,銅礦 物的礦物種類、結晶程度、嵌布特性、礦石中伴生元 素種類、礦石中脈石礦物種類以及脈石礦物可浮性 等都會對浮選產生影響,所以對于不同銅礦石,其選 礦工藝流程往往存在較大不同。對于同一礦山,隨 著礦石的不斷開采,礦石性質也會發生變化,為保障 選礦指標,提高礦山經濟效益,也需對選礦工藝流程 進行改進優化[5書]。我國典型銅礦如德興銅礦、冬瓜 山銅礦、永平銅礦、城門山銅礦、阿舍勒銅礦等礦山, 都幾無例外地進行過一次或多次選礦工藝流程的優 化升級。此外,新型高效選礦藥劑、新型選礦設備的 開發以及國家“綠色礦山”建設等產業政策要求也對 選礦工藝技術的精細優化起到了明顯推動作用。
高效的選礦藥劑是實現精細化選礦工藝的重要 條件之一。常用的硫化銅礦捕收劑主要有黃藥類、 黑藥類、硫氨酯類和硫氮類。與黃藥類或黑藥類相 比,硫氨酯類藥劑具有更高的選擇性和穩定性,其對黃銅礦等銅礦物的捕收作用較強,近年來得到廣泛 應用。另外,在浮選硫化銅礦石時,捕收劑組合使用 常比單一用藥浮選效果好,也得到關注。
多年來,選礦科研工作者在硫化銅礦捕收劑研 發方面開展了大量優化研究,開發了大量新型硫化 銅礦石捕收劑,如新型黃藥類捕收劑Y89系列,新型 黑藥類捕收劑烷基單硫代磷酸鹽,新型硫氮類捕收 劑二甲基二硫代氨基甲酸酯DMDC、二甲基二硫代 氨基一羰基乙酯等,新型硫氨酯類捕收劑乙氧基羰 基硫代氨基甲酸酯ECTC等,推動了選礦藥劑的高 效化、清潔化。除此之外,還有大量新型特效捕收 劑得到推廣應用,如BK系列、AP系列、CSU系列、 QF捕收劑、MOS系列等。在起泡劑方面,除傳統的 松醇油外,近年來雜醇油、人工合成醇、醚醇類起泡 劑得到廣泛應用,另外起泡劑的生物降解性也得到 關注,如BK201、BK202、BK204等。調整劑是近年 來硫化銅礦選礦藥劑研究的熱點,主要方向為開發 新型低毒易降解環保型調整劑,取代原有對環境污 染嚴重或生產過程對環境不友好的調整劑,如硫化 鈉類、諾克斯類、氰化物類、氧化劑類及巰基乙酸 類等[12-13]。
礦產資源的貧化、社會不斷發展的需求以及節 能減排降耗的要求,迫使礦山企業向規模化、高效化 方向發展,這一方面推動了國內外對大型、高效、低 耗選礦設備的研究與應用,促進了選礦技術水平的 提高,另一方面降低了單位能耗,提高了資源利用 率,改善了環境,經濟效益及社會效益顯著。 近年來,我國碎磨設備、大型浮選機的研發與應 用取得了突出成果,部分設備已達到國際水平,并進 人世界礦業高端市場。如大型自磨(半自磨)機和球 磨機,大型、超大型浮選機等。2008年,國內最大的半 自磨機(酈.8 m×4.8m)和溢流型球磨機(酈.2 m× 9.5m)在烏奴格土山銅礦I期工程得到應用,為國產 大型半自磨機、球磨機首次應用,一舉打破了國際設 備公司壟斷。在烏奴格土山銅礦Ⅱ期工程,西11.0 m× 5.4m半自磨機及①7.9 m×13.6m球磨機得到成功 應用。在浮選設備方面,單槽容積100、130、160、 250、300和320 m3大型浮選機相繼推出,完善了我 國浮選設備體系,顯著提升了我國礦山選礦廠裝備 水平。其中KYFl60和KYF320大型浮選機在 烏努格土山銅礦、德興銅礦等多個礦山得到應用。 目前KYF一680浮選機已在德興銅礦泗州選礦廠完 成工業試驗。
4 尾礦綜合利用和資源化技術越來越得到重視 強化礦山尾礦綜合利用及資源化利用是節能減 排的必然要求。目前,銅礦山尾礦等固體廢棄物綜 合利用主要集中在“尾礦再選回收”、“尾礦建材化利 用”、“尾礦采空區回填”等方面,而選擇哪種綜合利 用方式取決于尾礦等固體廢棄物的礦物學特性及加 工性能。
5 基因礦物加工工程學術觀點提出,成為新的研究方向目前,國內外礦物加工技術開發模式一般為“工 藝礦物學研究一系統的選礦試驗研究(包括小型試驗、擴大連續試驗、半工業或工業試驗)一推薦工藝 流程方案一根據推薦流程及經驗進行選礦廠設計一 試車投產”,雖然該模式相對可靠,但也存在較大弊 端,如開發周期長、成本高、效率低等,有的選礦廠投 產之日就是技術改造之時,個別選礦廠甚至到達服 務年限仍未達產達標。造成這些弊端的主要原因在 于:對制約選礦工藝技術的根本因素——礦物、礦石 和礦床的基因特性沒有深入系統的研究、測試;大量現存的選礦工藝技術研究數據、工藝礦物學數據、生 產實踐數據和以往的設計資料等大數據庫沒有建 立,更無法得到有效利用;現代信息化技術沒有與選 礦工藝技術研發和工程設計深度融合。
[1]劉小舟.我國重要有色金屬資源——銅礦的現狀及展望l-J]. 西北地質,2007,40(1):83—88.
[3]張強,鐘瓊,賈振宏,等.世界銅礦資源與礦山銅生產狀況 分析[J].礦產與地質,2014,28(2):196—201.
[4]吳榮慶.我國銅礦的資源特點與綜合開發利用的成績和 不足[J].中國金屬通報,2008(6):33—34.
[5]何小民.某銅礦選礦廠工藝優化工業實踐[J].有色金屬 (選礦部分),2017(1):11-13.