謝捷敏,楊 雄,謝衛(wèi)紅
(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦,江西德興 334224)
大山選礦廠選礦工藝改造綜述
謝捷敏,楊 雄,謝衛(wèi)紅
(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦,江西德興 334224)
綜述了多年來德興銅礦大山選礦廠針對(duì)選礦工藝流程存在的問題所進(jìn)行的多項(xiàng)技術(shù)改造,包括低堿度工藝改造、中礦選擇性再磨流程改造、優(yōu)先 -混合分步浮選工藝應(yīng)用、對(duì)給藥系統(tǒng)進(jìn)行全面改造、應(yīng)用新藥劑、選硫改造等等。用生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)證了這些不斷完善的工藝有效性和先進(jìn)性。
工藝改造;分步浮選;選礦藥劑;浮選柱;柱機(jī)聯(lián)合
大山選礦廠建設(shè)規(guī)模為日處理礦石 6萬 t,碎磨工藝采用以實(shí)現(xiàn)“多碎少磨”為目的的新常規(guī)碎磨流程,破碎采用三段一閉路破碎流程,磨礦采用兩段磨礦,浮選工藝是混合—分離兩段浮選工藝,銅精礦、硫精礦產(chǎn)品通過管路自流到精尾綜合廠過濾。
圖 1 大山選礦廠選礦工藝流程圖
大山選礦廠碎磨工藝采用“多碎少磨”的新常規(guī)碎磨流程,優(yōu)化了中碎前預(yù)選篩分作業(yè)。采用雙層重型振動(dòng)篩,以大功率、雙軸振動(dòng)強(qiáng)力篩分,預(yù)先篩去粗碎后礦石中細(xì)粒級(jí)的粉礦,直接送往粉礦倉,不但減輕了碎礦機(jī)的負(fù)荷,更重要的是消除濕而粘的粉礦對(duì)碎礦作業(yè)的影響,不需洗礦而保證中細(xì)碎作業(yè)和礦石運(yùn)輸?shù)恼_M(jìn)行。因而能適應(yīng)于處理一般的濕礦和含泥礦石。采用新型圓錐破碎機(jī),電機(jī)功率大,破碎腔平行帶長(zhǎng),破碎力大,破碎產(chǎn)品的細(xì)粒級(jí)含量高,可使最終產(chǎn)品粒度減小到 P80=7mm,從而可顯著提高磨礦效率,降低磨礦作業(yè)的單位電耗和鋼耗。
應(yīng)用破碎機(jī)功率自動(dòng)控制和可編程序控制新技術(shù),使破碎機(jī)在滿負(fù)荷條件下穩(wěn)定運(yùn)行,既提高破碎效率,又增加系統(tǒng)的生產(chǎn)能力??傊?新常規(guī)碎磨流程實(shí)現(xiàn)了“多碎少磨”的碎磨原則,提高了碎磨過程的綜合經(jīng)濟(jì)效果,降低了碎磨總能耗,具有工作可靠、生產(chǎn)穩(wěn)定、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低、基建投資少等特點(diǎn)。
設(shè)計(jì)采用混合——分離浮選工藝流程,是根據(jù)德興銅礦泗洲選廠生產(chǎn)并綜合分析了國(guó)內(nèi)外選礦試驗(yàn)結(jié)果及其它斑巖銅礦選礦實(shí)踐確定的,設(shè)計(jì)銅精礦品位 25%,選銅回收率 89%,強(qiáng)化混合浮選粗選作業(yè)是提高銅回收率的關(guān)鍵,銅回收率在粗選段達(dá)到 91%~92%,對(duì)保證銅精礦回收率 89%具有重要意義。
粗選段設(shè)計(jì)工藝流程為二粗一掃半開路流程,由于藥劑作用時(shí)間短,操作控制困難,一、二段流程無法平衡,后改為一粗一掃半開路流程,中礦返回粗一作業(yè)。改造后實(shí)現(xiàn)了一、二段流程的平衡,浮選指標(biāo)明顯上升。1993年上半年,全閉路流程與粗選半開路浮選流程進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)一步證明了半開路混合浮選的合理性。1997年初,隨著一段給藥點(diǎn)前移,粗一作業(yè)泡沫礦化情況明顯改善,將中礦返回點(diǎn)由粗一改到粗二,改造后整個(gè)粗選作業(yè)穩(wěn)定性明顯提高。
投產(chǎn)以來,大山選礦廠精選段生產(chǎn)能力緊張的問題較為突出,特別是 1997年以來粗選段 pH值下調(diào)后,精選段負(fù)荷明顯增加,中礦循環(huán)量大,給浮選操作帶來較大的難度。1998年前三萬系統(tǒng)進(jìn)行的中礦選擇性再磨工藝推廣應(yīng)用工業(yè)試驗(yàn)獲得成功,1999年上半年完成了前、后三萬系統(tǒng)精一尾礦返回再磨的流程改造,該工藝改善了精選段粒度組成,促進(jìn)銅硫礦物單體解離,減少中礦循環(huán)量,延長(zhǎng)了浮選時(shí)間,精選段泡沫通過能力緊張的問題得到緩和[3]。
表 1 精選段中礦選擇性再磨工藝流程改造前后選別指標(biāo)對(duì)比
根據(jù)德興銅礦礦石性質(zhì)和混合 -分離工藝存在的石灰用量大、鉬的回收狀況不理想等問題,進(jìn)一步提出優(yōu)先 -混合分步浮選工藝方案:粗選段先用少量高選擇性的銅礦物捕收劑,優(yōu)先浮出單體銅礦物及富銅連生體,再用強(qiáng)捕收劑回收貧連生體、大部分硫及其它有用礦物;一步粗精礦直接進(jìn)入精選,產(chǎn)出一步銅精礦,二步粗精礦再磨后進(jìn)行銅硫分離,產(chǎn)出二步銅精礦。
2001年 6月工業(yè)試驗(yàn)與原工藝相比,銅回收率高 0.31%、鉬回收率高 35.99%,銅精礦銅品位提高了 2.2%,工業(yè)試驗(yàn)中,優(yōu)先 -混合分步浮選工藝表現(xiàn)了以下特點(diǎn):在弱堿性環(huán)境中,快速回收一段磨礦產(chǎn)品中的單體銅礦物和富連生體,獲得了高品位銅精礦,實(shí)現(xiàn)了大部分的銅、金、鉬的回收。為強(qiáng)化貧銅連生體及其它有用礦物的回收(通過提高再磨細(xì)度、選用強(qiáng)捕收劑等途徑)創(chuàng)造了條件。黃藥總用量減少,銅硫分離難度下降,石灰用量明顯下降 (比原工藝下降 1~1.5kg/t),有利于金、銀、鉬的綜合回收。原有工藝流程,原礦鉬品位達(dá) 0.01%也不能獲得鉬品位超過 0.3%的銅精礦,而優(yōu)先 -混合分步浮選工藝,只要原礦鉬品位超過 0.0064%,就能獲得鉬品位大于 0.3%的銅精礦。新工藝浮選作業(yè)穩(wěn)定,容易操作,能獲得可靠的浮選指標(biāo)。2001年 8月底優(yōu)先 -混合分步浮選工藝在大山選礦廠推廣應(yīng)用[1]。
圖 2 大山選礦廠優(yōu)先 -混合浮選新流程圖
表 2 優(yōu)先 -混合分步浮選工藝推廣應(yīng)用指標(biāo)
原設(shè)計(jì)粗選段無藥劑攪拌設(shè)施,給藥點(diǎn)設(shè)在離第一槽浮選機(jī)僅幾米的八流分配器處,藥劑作用時(shí)間僅幾秒鐘,因而第一槽浮選作業(yè)狀況差、泡沫層薄。為延長(zhǎng)藥劑作用時(shí)間,1996年將給藥臺(tái)遷移到球磨給礦走廊附近,將黃藥添加到大球泵池,起泡劑添加到溢流明渠匯合處,實(shí)現(xiàn)了粗選段給藥點(diǎn)前移,使粗一作業(yè)浮選狀況得到明顯改善。
受精選段能力緊張、精礦輸送困難的影響,粗選段采用高 pH值和低起泡劑用量工藝條件,黃鐵礦受到強(qiáng)烈的抑制,并造成部分銅、金、銀等有用礦物以連生體的形式從尾礦流失。粗選段泡沫層薄,液面控制困難。由于黃鐵礦在粗選段回收率低,選硫作業(yè)無法進(jìn)行。
1996年下半年開始實(shí)施降低粗選段 pH值的工藝,到 1998年底,粗選段工藝條件基本調(diào)整到位。調(diào)整后礦漿 pH值適合銅硫混合浮選,使黃鐵礦充分上浮、粗選段泡沫層增厚,緩解了粗選段 39m3浮選機(jī)液面不穩(wěn)造成的負(fù)面影響,銅、金、銀、鉬的回收率明顯提高。
投產(chǎn)初期,為了緩解流程不暢問題,精選段采取高石灰用量的工藝條件,導(dǎo)致石灰乳制備系統(tǒng)能力不足,且對(duì)銅、金、銀、鉬回收率帶來較大影響,造成浮選選硫作業(yè)無法進(jìn)行。
1995年,與中南大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的 CTP低堿銅硫分離新工藝,實(shí)現(xiàn)了低堿度銅硫分離,提高了銅、金、銀、鉬的回收率,解決了石灰乳制備能力不足的問題,也為浮選選硫創(chuàng)造了條件。
大山選礦廠設(shè)計(jì)捕收劑為乙丁基混合黃藥 (1∶1),多年來,為適應(yīng)礦石性質(zhì)變化和工藝流程的需要,不斷開展新捕收劑試驗(yàn)研究。
1993年開始,北山高氧化率和難選礦石出礦量較大,為提高選銅回收率,進(jìn)行了 Y-89的試驗(yàn),Y -89對(duì)銅硫等綜合元素的捕收能力強(qiáng),但銅硫分離的難度也相應(yīng)增加,對(duì)精礦品位帶來一定的影響。
1999年,根據(jù)大山選礦廠幾年來藥劑工業(yè)試驗(yàn)取得的成果,采用混合用藥(按 Y-89∶乙基∶丁基 =1∶5∶4比例),既強(qiáng)化了銅、金、銀的綜合回收,又不至于增加銅硫分離難度,在銅精礦品位略有提高的情況下,金回收率比1998年提高4.77%,達(dá)67.87%。
2000年快速浮選工藝試驗(yàn)研究中,北京礦冶研究總院研究開發(fā)了一種選擇性好、適合于新工藝的捕收劑 -AP,為成功實(shí)施快速浮選工藝奠定了基礎(chǔ)[2]。
針對(duì)AP藥劑捕收能力不夠強(qiáng),尤其是對(duì)次生銅回收效果較差、礦石可選性較差對(duì)一段回收率影響較大的問題,與中南大學(xué)聯(lián)合開展《提高大山選礦廠銅精礦品位新藥劑研究》,通過小型探索試驗(yàn),開發(fā)出一種新型選擇性捕收劑 CSU-A,在 2002年6月工業(yè)應(yīng)用期間,獲得了精礦品位 26.02%、銅回收率 87.9%的指標(biāo),創(chuàng)歷史最好水平。
大山選礦廠原設(shè)計(jì)起泡劑為 2#油。由于 2#油延續(xù)起泡性能力強(qiáng),二段泡沫過粘,對(duì)流程的暢通和浮選指標(biāo)有較大影響。
1993年,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果,選用既能快速起泡又能快速消泡的丁基醚醇代替 2#油,生產(chǎn)實(shí)踐表明,醚醇使用效果好,有利于流程暢通和綜合選礦指標(biāo)的提高,但價(jià)格較貴。
1997年進(jìn)行 204#起泡劑工業(yè)試驗(yàn),該藥劑是北京礦冶研究總院根據(jù) 201#起泡劑工業(yè)試驗(yàn)情況、針對(duì)大山選礦廠工藝設(shè)備狀況,研制的一種新型醇類起泡劑,試驗(yàn)結(jié)果表明:204#起泡劑起泡力強(qiáng)、脆散性好,不但能保證粗選段指標(biāo),而且緩解了精選段泡沫過粘問題,滿足精選段正常運(yùn)轉(zhuǎn)和精礦輸送的需要。由于 204#起泡劑價(jià)格方面占較大優(yōu)勢(shì),1998年開始投入生產(chǎn)應(yīng)用[4-5]。
2000年,在獲得較好的小試結(jié)果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行 111#起泡劑工業(yè)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:111#與 204#相比,藥劑性能、價(jià)格占一定的優(yōu)勢(shì)。2000年底111#起泡劑開始投入生產(chǎn)應(yīng)用。
原設(shè)計(jì)給藥設(shè)備為給藥泵,受現(xiàn)場(chǎng)條件限制,泵頭經(jīng)常堵塞;由于液面沒有穩(wěn)定控制設(shè)施,給藥量不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)因空泵運(yùn)行損壞給藥泵的情況。1995年4月,采用長(zhǎng)沙礦山研究院生產(chǎn)的電子給藥機(jī),使用效果較好,斷藥現(xiàn)象明顯減少,維護(hù)方便,價(jià)格低。
1996年,給藥臺(tái)從球磨廠房?jī)?nèi)遷移到粉礦倉旁,實(shí)現(xiàn)了粗選段給藥點(diǎn)前移,延長(zhǎng)了藥劑作用時(shí)間,使粗一作業(yè)泡沫礦化情況明顯改善。
1998年年檢期間,對(duì)自動(dòng)給藥系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造,使用 PLC-III-64/5程控加藥機(jī)和新型電磁閥,并將 CTP添加由手動(dòng)控制改為氣閥控制,大大提高了給藥的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性,徹底解決了 CTP管路易堵塞的問題,另外還將給藥數(shù)據(jù)傳送到浮選場(chǎng)大屏幕顯示器,使浮選操作工能及時(shí)準(zhǔn)確了解藥劑添加情況,為進(jìn)一步提高浮選自動(dòng)化水平創(chuàng)造良好條件。
投產(chǎn)以來,針對(duì)石灰乳系統(tǒng)故障率高、管路頻繁堵塞、添加量難以控制、跑冒滴漏現(xiàn)象嚴(yán)重等問題做了許多改造:
取消原設(shè)計(jì)的 ?9m貯存泵站至浮選場(chǎng)的石灰循環(huán)系統(tǒng),石灰添加位置統(tǒng)一設(shè)在大球旋流器平臺(tái)上,石灰自流到分配器,再自流到對(duì)應(yīng)的石灰添加點(diǎn)。流量增加后,石灰管堵塞或添加量不穩(wěn)定現(xiàn)象明顯減少。
改進(jìn)石灰添加裝置。1997年,為便于調(diào)節(jié)石灰添加量,將原來的自動(dòng)密封園盤分配式改成抽屜式, 1999年 5月改為氣閥自動(dòng)控制,石灰添加的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性明顯提高,實(shí)現(xiàn)了石灰的定量添加,減小了操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。
石灰管路改造。1999年 8-12月,根據(jù)地形條件,先后將圓錐廠房到 ?9m貯存泵站管路、石灰自動(dòng)添加攪拌桶溢流返回管、大球石灰添加管、精一精二石灰添加管改為明渠輸送,解決了原 PVC管路易結(jié)鈣、堵塞頻繁問題。
2006年 6月 30日完成了石灰球開路磨礦流程改造,并結(jié)合石灰乳定量添加裝置,使浮選作業(yè)石灰乳供應(yīng)更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確。降低了石灰乳輸送及管路維護(hù)成本,浮選作業(yè)的石灰乳添加更加準(zhǔn)確、便捷。提高了伴生元素特別是鉬元素的回收。
CNNC-39m3浮選機(jī)葉輪葉片強(qiáng)度嚴(yán)重不足,空氣彌散差,葉輪定子極易損壞,導(dǎo)致液面“翻花”嚴(yán)重,粗粒級(jí)回收效果差。對(duì)此大山選礦廠與北京設(shè)計(jì)院等有關(guān)單位進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)6年的技術(shù)攻關(guān),改造后提高了液面的穩(wěn)定性,泡沫層增厚,銅回收率提高。
表 3 1996-1998年粗選段指標(biāo)對(duì)比情況
為提高二步精選作業(yè)分選精度,從加拿大CPT公司引進(jìn)了1臺(tái) ?2.4×10m浮選柱開展試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:CPT浮選柱分選精度高,一次粗選可達(dá)到浮選機(jī)2~3次精選的效果,并具有運(yùn)行費(fèi)用低、可靠性好、操作維護(hù)方便等特點(diǎn),因此精選作業(yè)推廣應(yīng)用浮選柱代替浮選機(jī)。一步精選中的兩次機(jī)精選作業(yè)改為一次柱精選,而銅硫分離粗選和二步精選中的三次機(jī)精選作業(yè)改為二次柱精選,而且,粗二精礦預(yù)先分級(jí)溢流改為柱精選,共新增7臺(tái) ?4.27m浮選柱。
2008年 4月對(duì)精選段柱 +機(jī)聯(lián)合流程進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)試,2008年 9月進(jìn)行了全流程考察,確定精選段柱 +機(jī)聯(lián)合流程優(yōu)化后各作業(yè)有用礦物的分布走向及回收情況,數(shù)據(jù)表明精選作業(yè)柱 +機(jī)聯(lián)合流程使二步精礦品位得到大幅度提高。
原設(shè)計(jì)的酸性水選硫工藝,由于酸性水水質(zhì)不穩(wěn)定、酸性水管線鋪設(shè)在銅精礦管正上方對(duì)銅精礦管造成的腐蝕等原因無法實(shí)施。為盡快實(shí)現(xiàn)選硫生產(chǎn),大山選礦廠做了大量試驗(yàn)研究工作。
1992年開展旋流器選硫工業(yè)試驗(yàn),由于入選品位低、粒度較細(xì)等原因,無法生產(chǎn)合格硫精礦。
1993年,與長(zhǎng)沙有色工業(yè)高等??茖W(xué)校合作進(jìn)行“AO2活化浮選選硫工藝”試驗(yàn),試驗(yàn)指標(biāo)未能達(dá)到合同要求。
1994年,與中南工業(yè)大學(xué)合作開發(fā)的重浮聯(lián)合選硫工藝,由于入選品位低、尾礦中游離 CaO含量高,不具備投入生產(chǎn)應(yīng)用的條件。
1995年,與中南大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的 CTP低堿銅硫分離新工藝,為浮選選硫創(chuàng)造了良好條件。工業(yè)試驗(yàn)獲得硫精礦品位、作業(yè)回收率分別 40%、80%以上的選硫指標(biāo)。
1997年下半年以后,粗選段推廣低堿度工藝,使硫鐵礦在粗選段充分上浮,經(jīng) 2年來的不斷完善,成為一項(xiàng)成熟的工藝得以長(zhǎng)期應(yīng)用,從而為實(shí)施旋流器選硫創(chuàng)造了條件。
2001年大山選礦廠采用旋流器選硫工藝,將后三萬二段尾礦自流入濃密池濃縮,濃縮后的礦漿經(jīng)濃密泵輸送至旋流器分級(jí),沉砂為硫精礦產(chǎn)品。
為確保旋流器選硫作業(yè)正常穩(wěn)定進(jìn)行,同時(shí)使操作更方便,2005年 9月完成了旋流器選硫作業(yè)平臺(tái)移位改造,實(shí)現(xiàn)了選硫生產(chǎn)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
(1)大山選礦廠投產(chǎn)以來,針對(duì)工藝流程存在的問題進(jìn)行了一系列改進(jìn),通過工藝條件調(diào)整,實(shí)現(xiàn)了低堿度工藝浮選,有利于銅、硫、金、銀、鉬的綜合回收。中礦選擇性再磨流程改造,穩(wěn)定提高了二段作業(yè)浮選指標(biāo)。采用優(yōu)先 -混合分步浮選工藝,綜合選礦指標(biāo)明顯提高。2005年達(dá)到 6.2萬 t/d生產(chǎn)能力和選銅回收率 86.4%、銅精礦品位 25.3%的指標(biāo)。
(2)優(yōu)化了 39m3浮選機(jī)技術(shù)參數(shù),使其工藝性能明顯提高,精選段采用了柱機(jī)聯(lián)合流程使二步精礦品位得到大幅度提高。
(3)對(duì)給藥系統(tǒng)進(jìn)行全面改造,實(shí)現(xiàn)了包括石灰在內(nèi)的所有藥劑自動(dòng)添加和精確計(jì)量。積極推廣應(yīng)用新藥劑,以提高選礦技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
(4)在選硫方面做了大量研究實(shí)踐工作,產(chǎn)出了合格的硫精礦,實(shí)現(xiàn)選硫生產(chǎn)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
(5)對(duì)比國(guó)外銅選礦廠主要指標(biāo),大山選礦廠選銅回收率穩(wěn)定在 86%左右,比世界一流礦山略低,但與不含次生礦物的礦山相當(dāng),在回收低品位資源方面處于領(lǐng)先位置;在穩(wěn)定選銅回收率的同時(shí),注重金、銀、鉬等伴生元素的綜合回收,回收率達(dá)到世界一流礦山水平。原礦含銅、金、銀等有用元素品位均低于已知世界一流同類礦山,受此影響銅、金、銀等精礦品位與世界一流還有差距。
(6)大山選礦廠處理礦石是以黃銅礦為主的斑巖型礦石,原礦含銅品位低、含銅礦物以黃銅礦為主,隨著采礦場(chǎng)作業(yè)面不斷下移,原礦品位呈逐年下降趨勢(shì),礦石可選性也出現(xiàn)兩次大的變化,這兩次礦性大的變化對(duì)大山選礦廠選別指標(biāo)造成重大影響。1993年到 1998年,北山采空區(qū)高氧化率和難選礦石所占比例大,2007年 7月至今富家塢采區(qū)大量出礦,礦石含泥高、呈酸性、氧化率高,從處理富家塢與銅廠礦石的現(xiàn)狀看,須進(jìn)一步對(duì)精選段流程進(jìn)行優(yōu)化,力爭(zhēng)提高精選段銅、鉬回收率。
REFERENCES
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Alteration ofM illing Process in Dashan Concentrator
XIE Jie-min,YANG Xiong,XIEWei-hong
(Dexing CopperMine of JCC,Dexing City,Jiangxi Province,334224)
In this article,the writer summarized some technology alterations had been carried out to solve the problems occurred in milling process,which includes lower PH flotation and middling selectivity grinding flow sheet,floatation step process application, improvement to medication feed system,new medicament application and so on.The technology validity and advancement have been proven through production technical index.
Process alteration;step flotation;millingmedicament;flotation column;column and cell flotation
book=14,ebook=84
TD923
B
1009-3842(2010)02-0014-05
2010-01-04
謝捷敏(1969-),男,江西大余縣人,高級(jí)工程師,主要從事選礦工藝的研究工作。E-mail:copperxujemn@163.com