某氧化銅礦脫泥優(yōu)化工業(yè)試驗研究

駱 任

某氧化銅礦脫泥優(yōu)化工業(yè)試驗研究

駱 任

（湖南有色金屬研究院，湖南長沙 410100）

內(nèi)蒙古某氧化銅礦由于礦體的風(fēng)化（氧化）程度較大，導(dǎo)致開采過程中伴有大量的原生礦泥，設(shè)計之初采用浮選的方法進行預(yù)先脫泥，但是實際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)礦泥的脫除率較低，而且礦泥中含銅礦物的夾帶現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致銅在脫泥精礦中的損失較大。試驗分別對生產(chǎn)現(xiàn)場的脫泥給礦進行了長時間的粒級分布研究，在此基礎(chǔ)上提出了采用充氣式水力旋流器脫泥代替原有的浮選脫泥工藝的方法，經(jīng)小型試驗和工業(yè)試驗驗證，該法能有效提高礦泥的脫除率，同時減低脫泥精礦中銅的損失，優(yōu)化了后續(xù)的氧化銅浮選指標(biāo)。

氧化銅礦；充氣式水力旋流器；浮選指標(biāo)

氧化銅礦開采過程中通常伴生有一定量的礦泥（原生泥），同時在磨礦過程中因過粉碎又會產(chǎn)生一部分礦泥（次生泥），礦泥的組成成分較為復(fù)雜，其通常由高嶺土、絹云母、方解石、膨潤土、滑石、針鐵礦等礦物組成，眾多選礦生產(chǎn)實踐表明：礦泥的存在對氧化銅礦的浮選回收有較大的不良影響，為了降低其對浮選的干擾，通常在氧化銅浮選前對礦漿進行脫泥。礦漿脫泥的方法通常包括：（1）淘析法脫泥；（2）浮選法脫泥；（3）選擇性絮凝脫泥；（4）水力旋流器脫泥等。目前在工藝上應(yīng)用最多的主要是浮選法脫泥和水力旋流器脫泥，近年來后者由于具有操作簡單、分級效率高、可調(diào)控范圍寬等特點開始逐漸取代前者［1～5］。

傳統(tǒng)的水力旋流器是利用礦漿中的固體顆粒自身的密度和粒度大小，在重力和離心力的共同作用下進行等降分級，該方法雖然有較高的分級效率，但是由于礦漿在旋流器中停留的時間很短，因此，由于機械混雜造成的夾帶亦不可避免，為了盡可能地避免機械夾帶，20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)的充氣式水力旋流器結(jié)合了傳統(tǒng)水力旋流器與泡沫浮選的特點，通過高壓進入旋流器的空氣與礦漿中固體顆粒發(fā)生高速對向撞擊而分散成超細(xì)粒泡沫體，達(dá)到對上升的分級溢流進行清洗的目的，在綜合力場中強化了分級的效果，同時亦降低了脫泥精礦中的銅礦物損失［6］。

本文以內(nèi)蒙古某氧化銅礦選礦廠的磨礦產(chǎn)品為研究對象，經(jīng)過長時間對其進行粒級分級，通過考察當(dāng)前磨礦條件含銅礦物的分布趨勢，在實驗室中分別采用淘析脫泥、浮選脫泥、選擇性絮凝脫泥、普通水力旋流器脫泥與充氣式水力旋流器脫泥進行脫泥效果的對比，在此基礎(chǔ)上采用充氣式水力旋流器進行了工業(yè)試驗和流程改造，改造前與改造后的生產(chǎn)對比結(jié)果表明：該法與之前的浮選脫泥法相比，礦泥產(chǎn)率提高了5%左右，礦泥中的銅損失率較之前下降了6%左右，銅精礦（硫化銅＋氧化銅）的回收率綜合提高了12.70%。為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益，在同類礦山有較強的推廣意義。

1 礦石性質(zhì)

1.1原礦化學(xué)組成

原礦主要化學(xué)成分和銅物相分析結(jié)果分別見表1和表2。

表1 主要化學(xué)成分分析結(jié)果%

表2 銅物相分析結(jié)果%

從表1可以看出：礦石主要的化學(xué)成分是SiO2、CaO、Al2O3以及TFe、MgO等，有價成分主要為Cu，Au、Ag、Pb、Zn等含量甚低。

表2的分析結(jié)果表明：礦石中的銅主要以自由氧化銅的形式存在，約占總銅的73.90%，硫化銅合計約占總銅的12.87%，難以浮選回收的硅孔雀石和結(jié)合氧化銅約占總銅的13.23%。

1.2原礦礦物組成

采用工藝礦物學(xué)研究手段對原礦礦樣進行了礦物組成研究，礦物組成見表3。

表3 礦物組成%

表3的結(jié)果表明：礦石中的礦物主要以石英、方解石、褐鐵礦、粘土礦物、長石等為主，這些礦物中除石英外，其它礦物均易在磨礦作業(yè)中泥化形成次生礦泥，特別是高嶺土和粘土礦物，其本身就屬于泥質(zhì)類礦物，由此可推測在實際生產(chǎn)中礦石經(jīng)磨礦作業(yè)后其泥質(zhì)含量將＞20%，這是選礦的難點所在。

1.3磨礦產(chǎn)品的粒度組成及銅金屬的分布

為了確切了解磨礦產(chǎn)品的粒級分布情況，以及目的回收礦物銅在各個粒級的分布情況，技術(shù)人員在現(xiàn)場進行了一個月的連續(xù)取樣，并將每天的樣品進行篩水析并化驗各個粒級中的Cu含量，對數(shù)據(jù)進行了綜合統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表4。

從表4的磨礦產(chǎn)品綜合統(tǒng)計結(jié)果可知，磨礦產(chǎn)品的粒度呈兩極化分布，產(chǎn)品的過細(xì)現(xiàn)象比較明顯，其中－10μm粒級的平均產(chǎn)率為26.23%，Cu的分布率為16.92%，－18μm粒級的累計產(chǎn)率為36.79%，Cu的累計分布率為24.5%%；如何將－10 μm粒級的礦泥有效脫除，同時盡量避免含Cu礦物的夾帶，正是本研究需要解決的問題。

2 預(yù)先脫泥實驗室研究

對取自生產(chǎn)現(xiàn)場的球磨產(chǎn)品進行機械攪拌混勻后縮分成若干等份用于后續(xù)的試驗研究。首先在實驗室條件下分別采用淘析脫泥、浮選脫泥、選擇性絮凝脫泥、普通水力旋流器脫泥與充氣式水力旋流器脫泥進行脫泥對比試驗研究［7］。

2.1淘析脫泥

淘析脫泥是指在磨礦產(chǎn)品中加入礦泥分散劑并進行攪拌，攪拌靜置后用虹吸法脫除懸浮的礦泥的一種脫泥方式，該法主要用于實驗室條件下的脫泥，其脫泥效果可以作為工業(yè)生產(chǎn)的參考依據(jù)。

試驗以水玻璃作為礦泥分散劑，分別以10μm、18μm和23μm粒級作為理論分級節(jié)點進行了淘析脫泥對比試驗，試驗結(jié)果見表5。

表5 淘析脫泥試驗結(jié)果

從表5的試驗結(jié)果可知，采用淘析脫泥法獲得的礦泥產(chǎn)率在13.46%～15.06%區(qū)間，Cu在礦泥中的占有率在11.91%～14.06%區(qū)間，通過與表4的結(jié)果進行對比可知，針對該礦采用淘析脫泥法的脫泥效率不佳。

2.2浮選脫泥

浮選脫泥法是指在浮選回收有用礦物之前，在礦漿中加入一定量的起泡劑將礦泥預(yù)先浮出的脫泥方法，目前在生產(chǎn)上運用較為廣泛。本試驗參照改造前的工藝流程采用三段粗選兩段掃選兩段精選進行脫泥對比試驗。浮選脫泥試驗結(jié)果見表6。

表6 浮選脫泥試驗結(jié)果%

從表6的試驗結(jié)果可知，浮選脫泥法可以脫除的礦泥產(chǎn)率為19%左右，Cu在礦泥中的品位與原礦接近，說明浮選脫泥法的選擇性較差。

2.3選擇性絮凝脫泥

選擇性絮凝脫泥是在淘析脫泥法的基礎(chǔ)上添加絮凝劑，達(dá)到使有用礦物絮凝沉淀而泥質(zhì)礦物懸浮在上層的目的，然后采用虹吸法將其進行脫除。

試驗以水玻璃作為礦泥分散劑，以聚丙烯酰胺作為絮凝劑，分別以10μm、18μm和23μm粒級作為理論分級節(jié)點進行了選擇性絮凝脫泥對比試驗，試驗結(jié)果見表7。

表7 選擇性絮凝脫泥試驗結(jié)果

從表7的試驗結(jié)果可知，采用選擇性絮凝脫泥法獲得的礦泥產(chǎn)率在12.46%～18.52%區(qū)間，Cu的占有率在10.39%～16.16%區(qū)間，該結(jié)果較淘析脫泥法的結(jié)果略好，但是其脫泥的效果仍不夠理想。

2.4普通水力旋流器脫泥

普通水力旋流器脫泥是利用礦漿中的固體顆粒自身的密度和粒度大小，在重力和離心力的共同作用下進行等降分級的一種脫泥方法［8］。在探索試驗中通過對技術(shù)參數(shù)（給礦壓力、濃度、沉砂口直徑等）的不斷調(diào)整，最終獲得了穩(wěn)定的試驗結(jié)果。普通水力旋流器脫泥試驗結(jié)果見表8。

表8 普通水力旋流器脫泥試驗結(jié)果%

從表8的試驗結(jié)果可知，采用普通水力旋流器進行脫泥最優(yōu)條件下，礦泥的產(chǎn)率為23.47%，含Cu為2.27%，Cu的占有率為18.05%，該指標(biāo)較其它脫泥方法獲得的指標(biāo)優(yōu)異。

2.5充氣式水力旋流器脫泥

充氣式水力旋流器脫泥是在普通水力旋流器脫泥的基礎(chǔ)上，通過加入高壓氣體在旋流器管壁內(nèi)對上升的溢流（礦泥）進行對流清洗，以降低礦泥中目的礦物損失的一種脫泥方式。在試驗過程中根據(jù)實際情況分別對給礦壓力、給礦濃度、溢流管深度、充氣量、沉沙口直徑以及沉沙口形狀等進行了不斷調(diào)整優(yōu)化。充氣式水力旋流器脫泥試驗結(jié)果見表9。

表9 充氣式水力旋流器脫泥試驗結(jié)果%

從表9的試驗結(jié)果可知，采用充氣式水力旋流器進行脫泥最優(yōu)條件下，礦泥的產(chǎn)率為24.55%，含Cu為2.02%，Cu的占有率為16.78%。

通過對比上述幾種脫泥方法的試驗指標(biāo)可知，采用充氣式水力旋流器獲得的脫泥效果最好，故推薦采用該法進行工業(yè)試驗。

3 工業(yè)試驗

該氧化銅礦在設(shè)計之初采用的原則流程是：原礦破碎至－17 mm粒級后采用球磨機與螺旋分級機組合進行閉路磨礦，磨礦產(chǎn)品的粒度為－74μm占65%左右，磨礦產(chǎn)品首先添加起泡劑進行脫泥浮選，脫泥浮選尾礦進行硫化銅礦浮選，硫化銅浮選尾礦采用“硫化浮選”的方法浮選回收氧化銅礦物。其脫泥作業(yè)的平均產(chǎn)率為19%左右，礦泥中含Cu為2.9%左右與原礦品位接近，Cu的損失率為20%左右；礦泥中－10μm粒級的產(chǎn)率僅占約60%左右，其中粗粒（大于74μm粒級）的占有率為25%左右，說明采用浮選法脫泥導(dǎo)致的粗粒夾帶現(xiàn)象較為明顯。改造之前硫化銅選礦部分獲得的銅精礦中含Cu為16%左右，Cu回收率為7%左右，氧化銅選礦部分獲得的銅精礦含Cu為25%左右，Cu回收率為55%左右。

改造之前的藥劑用量，特別是氧化銅浮選作業(yè)時硫化鈉、高級黃藥、起泡劑等的用量較設(shè)計用量大了近三倍，其原因可能是由于礦漿中殘余的礦泥在目的礦物表面覆蓋降低了其進入泡沫的幾率，同時細(xì)泥礦泥的比表面積較大能吸附較多的選礦藥劑降低了選礦藥劑的有效濃度。后期在工業(yè)生產(chǎn)中雖然在脫泥浮選作業(yè)中嘗試添加絮凝劑以期達(dá)到強化脫泥效率，降低藥劑用量、優(yōu)化浮選指標(biāo)的目的，但是收效甚微［9］。因此，本研究的目的在于尋找一種高效的選礦脫泥工藝。

3.1充氣式水力旋流器脫泥工業(yè)試驗

工業(yè)試驗是在生產(chǎn)現(xiàn)場進行的，試驗的日處理量為50 t／d，試驗為期一個月，其中前半個月為調(diào)試期，后半個月為穩(wěn)定期，穩(wěn)定期的綜合指標(biāo)見表10。

表10 充氣式水力旋流器脫泥工業(yè)試驗結(jié)果%

從表10的結(jié)果可知，采用充氣式水力旋流器進行脫泥工業(yè)試驗，礦泥的產(chǎn)率為23.02%，較同期工業(yè)浮選脫泥的產(chǎn)率高4.6%，Cu在其中的損失率為14.25%，較同期工業(yè)浮選脫泥的損失率低6.46%，說明充氣式水力旋流器更適用于該礦脫泥。

3.2流程改造后的生產(chǎn)指標(biāo)

在充氣式水力旋流器脫泥工業(yè)試驗的基礎(chǔ)上對生產(chǎn)現(xiàn)場的脫泥流程進行了工業(yè)改造。改造經(jīng)調(diào)試穩(wěn)定后進行了半年的連續(xù)生產(chǎn)。改造前后的生產(chǎn)工藝流程圖如圖1和圖2所示，生產(chǎn)指標(biāo)對比見表11。

從表11的結(jié)果可知，改造后礦泥的產(chǎn)率較之前增加了5.51%，Cu的損失率則下降了6.51%；硫化銅精礦中Cu的品位提高了3.01%，回收率下降了0.44%；氧化銅精礦中Cu品位提高了3.58%，回收率提高了13.14%。說明脫泥效率的提高對后續(xù)含銅礦物的浮選回收有利，特別是有利于氧化銅的浮選回收。

表11 生產(chǎn)結(jié)果對比%

圖1 改造前生產(chǎn)工藝流程及綜合藥劑制度

4 結(jié) 論

1.磨礦產(chǎn)品中細(xì)粒級的礦泥含量較高，改造之前采用浮選脫泥的方法難以有效脫除礦漿中的泥質(zhì)，同時脫泥作業(yè)中存在較嚴(yán)重的夾帶現(xiàn)象，導(dǎo)致含Cu礦物損失較大。

圖2 改造后生產(chǎn)工藝流程及綜合藥劑制度

2.在實驗室條件下分別對比了幾種脫泥方法對該磨礦產(chǎn)品的脫泥效果，最終推薦采用充氣式水力旋流器進行脫泥工業(yè)試驗，并取得了較好的效果。

3.在工業(yè)試驗的基礎(chǔ)上進行了流程改造，通過對比改造前后的生產(chǎn)指標(biāo)可知，改造后可大幅提高脫泥效率，降低藥劑消耗，同時優(yōu)化了生產(chǎn)指標(biāo)。

4.本研究以生產(chǎn)實例證明了泥質(zhì)的存在對選礦過程存在較大的不利影響，通過優(yōu)化脫泥方法可以提高選礦效率，可為同類礦山提供借鑒。

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Study on Industry Experiment of Deslim ing Optim ization of Copper Oxide O re

LUO Ren
（Hunan Research Institute of Nonferrous Metals，Changsha 410100，China）

Because of the large degree ofweathering（oxidation）of the copperore in Inner Mongolia，a large amountof primary mud is present in themining process.At the beginning of design，flotation is used to preliminarily desliming，but in actual production，the entrainment of copperminerals in slime is obvious，which leads to the loss of copper in desliming concentrate.In thisstudy，a long-term particle size distribution studywas carried outon the desliming ore at the production site.On this basis，the method of replacing the original flotation and desliming process with the inflatable hydrocyclone was proposed.Experimental and industrial tests show that thismethod can effectively improve the removal rate of sludge and reduce the loss of copper in desliming concentrate，and optimize the follow-up indicators of copper oxide flotation.

copper oxide ore；air-sparged hydrocyclone（ASH）；flotation indexes

TD922

：A

：1003－5540（2016）06－0016－05

2016－11－02

駱 任（1984－），男，工程師，主要從事有色金屬選礦工藝研究工作。