內(nèi)蒙古某銅礦分選工藝優(yōu)化選擇

董風(fēng)芝， 姜春志

(山東理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院， 山東 淄博 255049)

內(nèi)蒙古某銅礦分選工藝優(yōu)化選擇

董風(fēng)芝， 姜春志

(山東理工大學(xué) 資源與環(huán)境工程學(xué)院， 山東 淄博 255049)

摘要：分選工藝是影響礦物分選指標(biāo)的重要因素.在對(duì)內(nèi)蒙古某銅礦礦物性質(zhì)深入研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)磨礦細(xì)度、精選次數(shù)、掃選次數(shù)、礦漿pH值等浮選主要工藝因素進(jìn)行單因素條件試驗(yàn)，確定合理的分選流程為：一次粗磨，粗精礦再磨，一次粗選兩次精選兩次掃選. 閉路試驗(yàn)結(jié)果表明，該工藝流程可以獲得良好的分選指標(biāo)，精礦品位23.12%；回收率86.73%.

關(guān)鍵詞：黃銅礦； 浮選； 工藝流程； 單因素試驗(yàn)； 閉路試驗(yàn)

銅是應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)原料之一，用量?jī)H次于鋼鐵和鋁，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位[1].目前世界銅儲(chǔ)量60%集中在美洲.中國(guó)銅資源儲(chǔ)量占世界總儲(chǔ)量的4.36%，人均擁有量不足世界平均水平的24%，資源量十分緊缺.近年來(lái)中國(guó)銅需求量持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)口量不斷增加，目前銅精礦進(jìn)口量約為國(guó)內(nèi)產(chǎn)量的5倍[2].我國(guó)銅資源的緊缺，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行構(gòu)成一定威脅.加強(qiáng)對(duì)銅資源開(kāi)發(fā)利用工藝技術(shù)的研究，不斷提高資源利用效率，成為我國(guó)銅資源開(kāi)發(fā)中的重要內(nèi)容[2-3]. 我國(guó)銅礦資源以黃銅礦為主，普遍采用浮選工藝. 具體的分選工藝流程需要在對(duì)礦石性質(zhì)進(jìn)行相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)可選性研究試驗(yàn)優(yōu)化主要工藝參數(shù)，確定最佳分選工藝. 內(nèi)蒙某銅礦儲(chǔ)量豐富，亟待開(kāi)發(fā)，研究合理的工藝流程對(duì)該礦的開(kāi)發(fā)利用具有極大的指導(dǎo)意義.

1礦石性質(zhì)

內(nèi)蒙古某銅礦屬于蝕變巖型銅礦，主要有用礦物為黃銅礦，主要脈石礦物為綠簾石，礦物組成分析結(jié)果見(jiàn)表1.黃銅礦粒徑一般0.01～0.1mm，多呈不規(guī)則粒狀集合體嵌布于脈石中，脈壁不平直，向兩側(cè)呈浸染狀擴(kuò)散，常與黃鐵礦伴生.黃銅礦的嵌布特征是粒度微細(xì)、與脈石礦物的交生關(guān)系十分復(fù)雜，需要很高的磨礦細(xì)度才能使其得到較為充分的解離.

表1　原礦礦物組成分析結(jié)果　%

原礦樣多元素化學(xué)分析結(jié)果見(jiàn)表2，由表2可以看到，原礦中銅金屬含量比較高，為回收利用的主要成分，其它元素含量較低，達(dá)不到綜合回收要求；砷等雜質(zhì)元素含量低，對(duì)分選極為有利.銅的物相分析結(jié)果見(jiàn)表3，物相分析結(jié)果表明，銅礦物氧化程度低，對(duì)銅金屬的分選有利[4].

表2　原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果　%

表3　銅金屬物相分析結(jié)果　%

2粗磨磨礦細(xì)度

原礦樣混合均勻后，用顎式破碎機(jī)碎至0～2mm，進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn). 一粗一掃流程，粗選添加石灰600g/t、丁黃藥160g/t、2號(hào)油60g/t，粗選時(shí)間6min. 掃選添加丁黃藥40g/t，2號(hào)油15g/t，掃選時(shí)間3min. 浮選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1.

從圖1浮選結(jié)果看，隨著磨礦時(shí)間的延長(zhǎng)，精礦回收率逐漸提高，粗精礦品位則比較接近.磨礦時(shí)間12～14min時(shí)精礦指標(biāo)較高，之后開(kāi)始下降.其原因是隨著磨礦細(xì)度提高，細(xì)粒嵌布的黃銅礦得以解離，更多的黃銅礦被分選到精礦中從而提高了回收率。磨礦過(guò)細(xì)，則由于脈石礦物的泥化使得浮選過(guò)程惡化，影響了藥劑對(duì)黃銅礦的捕收，回收率反而下降。由此確定粗磨磨礦時(shí)間為12min，經(jīng)測(cè)定此時(shí)磨礦細(xì)度小于0.075mm占65.6%.

圖1　磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，磨礦時(shí)間12min時(shí)粗精礦回收率87.26%，粗掃選總回收率91.29%，回收率指標(biāo)偏低[5]，分析其原因，應(yīng)該是由于部分銅礦物嵌布粒度微細(xì)，常規(guī)浮選工藝回收較為困難.

3石灰用量(pH值)試驗(yàn)

浮選礦漿的pH值對(duì)浮選過(guò)程有較大影響，其一是影響到礦物顆粒表面的物理化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而影響顆粒表面可浮性；其二是影響浮選藥劑的解離狀態(tài)及各類離子的濃度，進(jìn)而影響到藥劑與礦物表面的作用，最終影響浮選指標(biāo). 黃藥通常在堿性條件下使用，試驗(yàn)中選用石灰調(diào)整礦漿pH值，合理的石灰用量通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定.

主要分選條件：磨礦時(shí)間12min，丁黃藥160g/t、2號(hào)油60g/t，分選時(shí)間6min.分別在不同石灰用量(不同pH值)條件下分選，根據(jù)最終精礦指標(biāo)確定粗選石灰用量(最佳pH值)。分選結(jié)果見(jiàn)圖2.

由圖2試驗(yàn)結(jié)果看出，不使用石灰時(shí)，回收率較低.隨著石灰用量增加，礦漿pH值提高，回收率呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，用量過(guò)多回收率隨之下降.精礦品位則隨著石灰用量增加，呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但變化不大. 分析其原因，主要是石灰的凝聚作用，使得浮選泡沫保持一定粘度，有利于提高回收率，但過(guò)高則使泡沫過(guò)粘，浮選過(guò)程惡化，反而降低了回收率. 泡沫粘度增大，脈石礦物夾雜增多，品位則略有下降.綜合考慮確定石灰用量600g/t，經(jīng)測(cè)定，此時(shí)礦漿pH值=8.1.

圖2　石灰用量試驗(yàn)結(jié)果

4再磨磨礦細(xì)度與精選次數(shù)

為獲得高品位精礦，黃銅礦的分選通常采用兩段磨礦流程，對(duì)粗精礦進(jìn)行再磨，充分解離后再精選獲得高品位精礦產(chǎn)品，同時(shí)再磨的礦量可以大大減少，降低生產(chǎn)成本[6-7]. 為確定合理的再磨細(xì)度，進(jìn)行了粗精礦再磨試驗(yàn).

粗磨礦時(shí)間12min，粗選條件同前；粗精礦不進(jìn)行任何處理，直接采用XMB-70輥筒棒磨機(jī)磨礦，一次精選3min，二次精選2min.試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3.

圖3　再磨時(shí)間與精礦品位關(guān)系

由圖3試驗(yàn)結(jié)果看，粗精礦不經(jīng)再磨直接精選2次，精礦品位可達(dá)到21%，考慮到閉路流程中由于中礦返回的影響精礦品位將有所下降，說(shuō)明要獲得品位20%以上的銅精礦必須采用再磨作業(yè). 顯微鏡下觀測(cè)不再磨條件下的精礦產(chǎn)品，發(fā)現(xiàn)存在較多連生體，黃銅礦單體解離度為74%，也印證了這一分析結(jié)論.

隨著再磨時(shí)間的延長(zhǎng)，黃銅礦解離度提高，最終精礦品位提高.再磨15min時(shí)，精礦品位達(dá)到30.89%，說(shuō)明再磨細(xì)度對(duì)精礦品位影響顯著. 再磨5min后，二次精選精礦即可達(dá)到25%，按一般規(guī)律推測(cè)閉路分選精礦品位可保持在20%以上，由此可以初步確定再磨時(shí)間5min，精選次數(shù)兩次即可. 顯微鏡下觀測(cè)再磨5min條件下的精礦產(chǎn)品，黃銅礦單體解離度為85%，單體解離度的與精礦品位同步提高. 由于閉路分選中礦返回的影響，閉路分選時(shí)精礦品位將有一定的下降，所以合理的再磨細(xì)度需通過(guò)閉路試驗(yàn)驗(yàn)證[8].

5掃選次數(shù)試驗(yàn)

為盡可能提高銅的回收率，掃選作業(yè)需要強(qiáng)化，合理的掃選次數(shù)通過(guò)試驗(yàn)確定. 粗選條件同前. 掃選條件：丁黃藥40g/t，2號(hào)油15g/t，掃選時(shí)間3min. 分選結(jié)果見(jiàn)表4.

表4　掃選次數(shù)試驗(yàn)結(jié)果　%

表4試驗(yàn)結(jié)果表明，第三次掃選精礦回收率已經(jīng)很低，確定選次數(shù)為兩次.

6閉路試驗(yàn)

在開(kāi)路試驗(yàn)所確定的最優(yōu)條件的基礎(chǔ)上，用單槽浮選機(jī)進(jìn)行模擬閉路分選試驗(yàn)，以確定中礦返回對(duì)精礦指標(biāo)的影響.分選工藝流程：一次粗磨，一次粗選，兩次掃選，粗精礦再磨，兩次精選，中礦循序返回. 每份礦樣1kg，連續(xù)分選6份礦樣. 閉路流程如圖4.

圖4　閉路浮選流程

粗精礦再磨5min，第5、6個(gè)試驗(yàn)的精礦指標(biāo)基本穩(wěn)定，分選的第5、第6份樣的平均指標(biāo)見(jiàn)表5.

表5　再磨5分鐘閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表5可看出，第5、6個(gè)試驗(yàn)的精礦指標(biāo)基本穩(wěn)定，礦量達(dá)到平衡，但金屬量沒(méi)有達(dá)到平衡，原礦計(jì)算品位只有1.086%(損失5.57%銅金屬回收率)，分析主要原因是礦物解離度不夠，連生體較多，連生體在中礦中累積，導(dǎo)致金屬量不平衡，實(shí)際生產(chǎn)中這部分中礦將會(huì)機(jī)械地分配到精礦、尾礦中，造成精礦品位的下降，回收率則會(huì)比閉路試驗(yàn)中精礦回收率有所提高.根據(jù)一般規(guī)律，品位將略有下降，回收率約在90%左右[6，8].由于精礦品位已達(dá)到23.12%的較高水平，再提高磨礦細(xì)度已無(wú)必要，所以確定再磨時(shí)間為5min.經(jīng)測(cè)定此時(shí)細(xì)度小于0.045mm占96.52%.

7結(jié)論

通過(guò)對(duì)內(nèi)蒙某銅礦的試驗(yàn)研究，可以得到以下結(jié)論：(1)要獲得品位20%以上的銅精礦，必須進(jìn)行粗精礦再磨，再磨細(xì)度對(duì)精礦品位有顯著影響；(2)對(duì)該礦最合理的浮選流程為一次粗磨、粗精礦再磨，一次粗選兩次精選兩次掃選，可獲得品位20%以上、回收率90%左右的銅精礦;(3)該礦銅礦物嵌布粒度不均勻，部分銅礦物嵌布粒度微細(xì)，回收困難.要進(jìn)一步提高回收率，必須對(duì)這部分微細(xì)粒采取特別的工藝措施.

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[8] 許時(shí). 礦石可選性研究[M]. 2版. 北京：冶金出版社，2007.

(編輯：姚佳良)

Optimized selection of separation process of a chalcopyrite in Inner Mongolia

DONG Feng-zhi, JIANG Chun-zhi

(School of Resources and Environmental Engineering, Shangdong University of Technology, Zibo 255049, China)

Abstract:Separation process is one of the important factors affecting mineral separation index. Base on deep study in mineral properties for a chalcopyrite in Inner Mongolia, we made single-factor experiments such as grinding fineness, numbers of concentration and scavenging and pH value. The reasonable separation process is: one coarse grinding,one regrinding for primary concentrate, one roughing and two concentrations and two scavengings. Closed-circuit test results show that the process could get good separation indexes. Concentrate grade reached 23.12%, and the recovery rate was 86.73%.

Key words:chalcopyrite; flotation; process flow; single-factor experiment; closed-circuit experiment

收稿日期：2015-07-22

作者簡(jiǎn)介：董風(fēng)芝，男，dongfz@sdut.edu.cn

文章編號(hào)：1672-6197(2016)05-0052-04

中圖分類號(hào)：TD952

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A