柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝在銅鉬礦分選中的應(yīng)用

宋永勝，曹亦俊，馬子龍

（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州 221008）

新疆富蘊(yùn)縣某銅礦是我國(guó)典型的伴生鉬的矽卡巖型銅礦，其自然類型以稀疏浸染狀的黃銅礦為主，其次為稀疏浸染狀含輝鉬礦的黃銅礦礦石。銅礦物含量低，分布不均勻且分散，粒度大多偏細(xì)。礦石大部分為不含鉬的和含鉬量很低的浸染型貧礦，輝鉬礦分布很分散且不均勻，與其他礦物間嵌鑲關(guān)系很密切，形態(tài)復(fù)雜，多呈纖維狀，粒度很微細(xì)，充分回收輝鉬礦難度很大［1］。該礦選廠一期工程于2008年7月建成投產(chǎn)，整套系統(tǒng)采用浮選機(jī)作為分選設(shè)備，如何提高低品位礦石的富集比和銅鉬金屬的回收率，是該礦所面臨的主要問題。為了提高生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率，該銅礦選廠在一期的基礎(chǔ)上進(jìn)行了二期150萬(wàn)t擴(kuò)能工程，結(jié)合浮選柱高選擇性和回收微細(xì)粒級(jí)礦粒方面的優(yōu)勢(shì)在擴(kuò)建工程中采用了浮選柱作為主要分選設(shè)備，與浮選機(jī)結(jié)合形成柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝系統(tǒng)，并取得了滿意的結(jié)果。

1 礦石性質(zhì)

1.1 礦石化學(xué)多元素分析

礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1，可以看出礦石主要的的有用金屬是Cu和Mo，含量分別為0.61％和0.042％，脈石礦物主要為SiO2、CaO和Al2O3等。

表1 礦石化學(xué)多元素分析結(jié)果％

1.2 礦物組成

礦石可利用元素主要為Cu和Mo，其組成礦物為黃銅礦、銅藍(lán)、斑銅礦、孔雀石、硅孔雀石、輝鉬礦，脈石礦物有石榴子石、透輝石、方解石、斜長(zhǎng)石等，礦物種類繁多，物性差別較大。對(duì)礦石中礦物含量進(jìn)行的測(cè)定以3～0 mm綜合樣為準(zhǔn)，壓制砂光片在顯微鏡下逐粒測(cè)定，其主要礦物含量見表2。

表2 原礦主要礦物組成 ％

由表2可知礦石中黃鐵礦、黃銅礦含量稍高，其他金屬礦物含量均不足0.1％，輝鉬礦含量約為0.04％。

1.3 物相分析

有用礦物物相分析結(jié)果見表3和表4，可以看出礦石可回收銅礦物和鉬礦物均以硫化礦物為主，礦石氧化程度不高。

表3 礦石中銅的物相分析結(jié)果 ％

表4 礦石中鉬的物相分析結(jié)果 ％

2 系統(tǒng)組成與工藝流程

2.1 一期浮選工藝流程

優(yōu)先浮選、部分混合浮選和混合浮選－再分離3種方法均可進(jìn)行銅鉬礦的浮選［2］，鑒于該原礦鉬品位很低的特點(diǎn)，且礦石大部分為不含鉬的和含鉬很低的浸染型貧礦，浮選流程確定為銅鉬混合浮選－銅鉬分離方案。按照現(xiàn)場(chǎng)單一銅礦生產(chǎn)工藝所產(chǎn)出的銅鉬混合精礦經(jīng)過(guò)濃縮，進(jìn)入再磨－分級(jí)（再磨細(xì)度達(dá)到85％－325目以上），分級(jí)溢流經(jīng)一次分離粗選、一次分離掃選所得鉬粗精礦，經(jīng)過(guò)六次精選獲得最終鉬精礦，鉬掃選尾礦即最終銅精礦。一期浮選工藝流程見圖1。

圖1 一期系統(tǒng)浮選工藝流程

2.2 二期浮選工藝流程

銅鉬混合的粗選、精選作業(yè)采用FCSMC4000－8000和FCSMC3000－7000浮選柱各2臺(tái)，掃選作業(yè)采用 BF－24浮選機(jī)8槽；鉬精選選用 FCSMC2000－8000、FCSMC1000－7000、FCSMC800－7000、FCSMC600－6000浮選柱各1臺(tái)，鉬掃選選用BF－4浮選機(jī)4臺(tái)。具體的工藝流程見圖2。

2.3 柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝分析

目前旋流－靜態(tài)浮選柱采用了PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，具有先進(jìn)的礦漿液位穩(wěn)定和自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，自動(dòng)化程度高，設(shè)備投資省、建筑費(fèi)用少、能耗低、選礦效率高、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)［3］。結(jié)合這一現(xiàn)狀，二期浮選工藝流程粗選和精選作業(yè)采用浮選柱作為分選設(shè)備，掃選作業(yè)采用浮選機(jī)作為分選設(shè)備，從而確保精礦質(zhì)量和金屬回收率。

原礦經(jīng)過(guò)一次粗選、一次掃選和一次精選得到銅鉬混合精礦，然后經(jīng)過(guò)一次分離粗選、一次分離掃選、三次精選后獲得最終鉬精礦，掃選尾礦即為最終銅精礦。二期系統(tǒng)的柱機(jī)聯(lián)合分選工藝與一期浮選機(jī)生產(chǎn)工藝相比，在銅鉬混合浮選環(huán)節(jié)，減少了一段精選作業(yè)和一段掃選作業(yè)，在銅鉬分離環(huán)節(jié)，減少了三段鉬精選作業(yè)，流程得到了明顯簡(jiǎn)化。

圖2 二期系統(tǒng)浮選工藝流程

3 分選結(jié)果與分析

3.1 條件參數(shù)優(yōu)化

二期工藝系統(tǒng)所添加藥劑有黃藥、2#油、煤油、T17、混合調(diào)整劑。銅鉬混合浮選階段采用丁基黃藥作為捕收劑，2#油作為起泡劑，銅鉬分離階段添加煤油作為鉬捕收劑，T17作為銅抑制劑。藥劑的添加依據(jù)原礦礦石性質(zhì)的變化而有所調(diào)整，其中鉬含量的變化直接影響銅鉬分離段藥劑的用量。采用浮選柱作為主體分選設(shè)備，循環(huán)壓力是該設(shè)備的重要參數(shù)之一，可以通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速來(lái)進(jìn)行。根據(jù)浮選柱的泡沫狀態(tài)和快速分析的鉬精礦產(chǎn)品調(diào)整鉬精選作業(yè)循環(huán)壓力來(lái)獲得高質(zhì)量的鉬精礦。

在對(duì)二期工藝系統(tǒng)各作業(yè)環(huán)節(jié)的工藝條件、操作參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的探索性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了最優(yōu)的工藝參數(shù)如表5。

表5 二期系統(tǒng)工藝條件

3.2 分選結(jié)果

在前期條件參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，二期工藝系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一定的調(diào)試，運(yùn)行穩(wěn)定后取得的代表性指標(biāo)如表6。

表6 二期系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo) ％

通過(guò)表 6可知在原礦含銅 0.65％、含鉬0.046％的情況下，可取得含鉬0.32％、含銅21.8％的銅精礦和含銅1.32、含鉬50.6％的鉬精礦。銅的回收率可達(dá)91.37％，鉬的回收率達(dá)到了55.68％。

為了對(duì)照驗(yàn)證二期系統(tǒng)生產(chǎn)工藝效果，在相同的給礦條件下，對(duì)一期單純浮選機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了跟蹤考察，具有代表性的指標(biāo)如表7。

表7 一期系統(tǒng)運(yùn)行指標(biāo) ％

表7和表6相比較可以看出，采用柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝后銅精礦品位和回收率均有所提高，鉬精礦品位相當(dāng)?shù)那闆r下，鉬回收率提高了將近2個(gè)百分點(diǎn)。隨著二期擴(kuò)能工程調(diào)試運(yùn)行的穩(wěn)定，二期銅鉬分離的指標(biāo)明顯優(yōu)于一期系統(tǒng)，故將一期系統(tǒng)生產(chǎn)的銅鉬混合精礦轉(zhuǎn)送至二期銅鉬分離系統(tǒng)進(jìn)行分選，從而提高銅鉬精礦品位及作業(yè)回收率。

3.3 藥劑用量對(duì)比

柱機(jī)聯(lián)合工藝浮選系統(tǒng)與單純浮選機(jī)浮選工藝系統(tǒng)藥劑用量情況見表8。

表8 兩系統(tǒng)藥劑用量對(duì)比 g/t

由表8可以看出柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝的單位藥劑用量少于浮選機(jī)工藝，除煤油用量基本相同外，黃藥、2#油、T17的用量分別減少了7.3％、15.6％、5.3％。

3.4 結(jié)果分析

采用旋流－靜態(tài)微泡浮選柱粗、精選和浮選機(jī)掃選相結(jié)合的工藝，試驗(yàn)取得了滿意的分選結(jié)果。為了深入考察柱機(jī)聯(lián)合工藝的分選效果，研究考察了一期系統(tǒng)和二期系統(tǒng)所得最終鉬精礦的粒級(jí)分布率，來(lái)對(duì)比柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝與單純浮選機(jī)浮選工藝對(duì)鉬的粒級(jí)回收效果。

圖3 鉬粒級(jí)回收率對(duì)比

由圖3鉬粒級(jí)回收率的結(jié)果可以看出，柱機(jī)聯(lián)合浮選系統(tǒng)對(duì)各粒級(jí)的鉬回收率均高于浮選機(jī)生產(chǎn)，說(shuō)明旋流－靜態(tài)微泡浮選柱對(duì)各個(gè)粒級(jí)的銅礦物均有良好的適應(yīng)性。從圖3也可知，柱機(jī)聯(lián)合系統(tǒng)對(duì)+0.074 μm與－0.010 μm兩個(gè)粒級(jí)的回收率的優(yōu)勢(shì)更明顯，說(shuō)明柱機(jī)聯(lián)合系統(tǒng)結(jié)合了浮選柱和浮選機(jī)各自的分選優(yōu)勢(shì)，對(duì)柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析：

旋流－靜態(tài)微泡浮選柱通過(guò)逆流碰撞礦化、旋流礦化、管流礦化等多種礦化方式［4］強(qiáng)化細(xì)泥含量高、難以礦化顆粒的有效利用回收。在精選作業(yè)采用此浮選柱不僅能有效保證通過(guò)精選獲得高精礦品位，而且可以適當(dāng)提高精選作業(yè)回收率，減輕浮選機(jī)作業(yè)在回收能力方面的壓力。與浮選機(jī)相比，其沒有劇烈的攪拌作用，礦物競(jìng)爭(zhēng)附著的影響極弱，顆粒碰撞－附著－脫落的周期很長(zhǎng)，在整個(gè)浮選過(guò)程中，有用礦物粒子競(jìng)爭(zhēng)附著的幾率大大減小，因此部分粗粒級(jí)礦物由于競(jìng)爭(zhēng)附著機(jī)會(huì)少而損失于尾礦中。掃選作業(yè)采用浮選機(jī)作為分選設(shè)備，其強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌作用使礦物顆粒不斷與氣泡碰撞并附著于氣泡，同時(shí)又不斷從氣泡上脫落。這種碰撞－附著－脫落的周期很短，因而有用礦物在在氣泡上競(jìng)爭(zhēng)附著的幾率大大高于脈石礦物，且有用礦物顆粒在氣泡上的附著力強(qiáng)，停留時(shí)間也長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果就是有用礦物最終附著在氣泡上作為精礦浮出［5］。因此，柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝充分發(fā)揮了浮選柱在精選作業(yè)和浮選機(jī)在掃選作業(yè)的分選優(yōu)勢(shì)，從而提高最終精礦品位和回收率。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）該銅礦是我國(guó)典型的伴生鉬的矽卡巖型銅礦，銅礦物含量低，粒度大多偏細(xì)，輝鉬礦分布很分散且不均勻，與其他礦物間嵌鑲關(guān)系很密切，形態(tài)復(fù)雜，回收難度很大。

（2）該銅礦選廠在一期工程基礎(chǔ)上實(shí)施二期擴(kuò)能工程，引入旋流－靜態(tài)微泡浮選柱進(jìn)行銅鉬混合浮選粗、精選和銅鉬分離浮選粗、精選，引入浮選機(jī)進(jìn)行銅鉬混合浮選掃選和銅鉬分離掃選，形成浮選柱浮選機(jī)聯(lián)合的浮選工藝系統(tǒng)，取得了銅精礦銅品位21.8％，銅回收率 91.37％，鉬精礦鉬品位50.6％，鉬回收率55.68％的指標(biāo)。與一期系統(tǒng)分選指標(biāo)相比，銅鉬精礦品位和回收率均有所提高，藥劑用量也大大減少。

（3）隨著我國(guó)礦產(chǎn)資源貧、細(xì)、雜化日趨嚴(yán)重，為實(shí)現(xiàn)對(duì)礦物的高效回收利用，對(duì)分選技術(shù)的要求也與日俱增。旋流－靜態(tài)微泡浮選柱的發(fā)明與應(yīng)用，在浮選領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了細(xì)粒礦物分選的突破，其較強(qiáng)的回收能力和高選擇性優(yōu)勢(shì)為銅鉬分離作業(yè)流程提供了一種新的技術(shù)途徑。結(jié)合浮選機(jī)掃選作業(yè)強(qiáng)化回收的優(yōu)勢(shì)形成的柱機(jī)聯(lián)合浮選工藝在該銅礦選廠的成功應(yīng)用，使該工藝成為分選該類型礦石的新的發(fā)展方向。

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