某銅硫選廠銅粗精礦再磨工藝優(yōu)化研究*

程建農(nóng)，付廣欽，周曉彤，鄧麗紅，關 通

1.廣東省大寶山礦業(yè)有限公司，廣東 韶關 512127；2. 廣東省資源綜合利用研究所，稀有金屬分離與綜合利用國家重點實驗室，廣東省礦產(chǎn)資源開發(fā)和綜合利用重點實驗室，廣東 廣州510650

某銅硫礦原礦礦物組成復雜，黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦等礦物致密共生.該銅硫選礦廠采用“銅浮選-硫浮選-磁選”工藝流程回收銅硫，磨礦作業(yè)為一段磨礦，磨礦細度為60%～65%-0.074mm，銅單體解離度僅84%，未達到銅浮選適宜的磨礦細度，影響了銅礦物的高效回收.為了提高銅礦物的單體解離度，在銅浮選作業(yè)增加了銅粗精礦再磨工藝，但銅的回收指標仍未達到預期目標.本研究針對該銅硫選廠銅粗精礦再磨工藝存在的問題，開展再磨工藝參數(shù)優(yōu)化的研究，以提高銅回收指標.

1 礦石性質(zhì)

原礦品位Cu 0.5%～0.7%、S 16%～23%，主要有價元素為銅、硫、鐵等，主要礦物組成列于表1.該礦石中的銅礦物以黃銅礦為主，其次有少量至微量銅藍、斑銅礦和黝銅礦；其它硫化礦物主要為磁黃鐵礦和黃鐵礦，其次有少量至微量閃鋅礦、方鉛礦及微量毒砂等.脈石礦物主要是云母和石英，其次是方解石、綠泥石、長石、角閃石和輝石等.原礦中黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦以及脈石礦物致密共生.黃銅礦主要粒度范圍是0.010～0.32 mm，分布范圍較寬.解離度測定結(jié)果表明，在磨礦細度為70%-0.074 mm時，銅的單體解離度為92%.因此，要達到較高的銅單體解離度，磨礦細度應在70%-0.074 mm以上.

2 問題討論與分析

該銅硫選礦廠的選礦系統(tǒng)分為2個系列，本研究針對該選礦廠的Ⅱ系列生產(chǎn)系統(tǒng)進行優(yōu)化.Ⅱ系列原礦處理量約1400 t/d，銅粗精礦再磨處理量約120 t/d，銅選礦生產(chǎn)的工藝原則流程如圖1所示.原礦經(jīng)磨礦后，采用浮選機進行銅粗選、掃選，銅浮選尾礦進入硫浮選.銅粗選精礦經(jīng)再磨工藝后，進入銅浮選柱精選，浮選柱精選尾礦進入浮選機精選，分別獲得銅柱精礦、銅機精礦.銅柱精礦的粒級較細、品位較高，銅機精礦的粒級較粗、銅品位較低，兩者合并作為銅精礦產(chǎn)品[1].再磨工藝由CZFWF-20型水力旋流器和JM-1000型立磨機組成，銅粗精礦首先進入旋流器分級，旋流器溢流進入銅精選，旋流器底流經(jīng)立磨機再磨后返回旋流器分級，形成再磨回路.

表1 原礦主要礦物組成及相對含量Table 1 Main mineral compositions of raw ore

圖1 銅硫選廠II系列銅選礦生產(chǎn)工藝原則流程Fig.1 The principle flowsheet of copper beneficiation in II system of copper-sulfur plant

該銅硫選礦廠原生產(chǎn)工藝的磨礦為一段磨礦，銅單體解離度僅84%左右，影響了銅礦物的有效回收.銅單體解離度偏低是制約銅生產(chǎn)指標的關鍵因素之一，同時也造成銅浮選作業(yè)生產(chǎn)波動較大.這是因為銅浮選作業(yè)中添加了大量石灰作抑制劑，在黃鐵礦等硫礦物受到抑制的同時，黃銅礦與黃鐵礦、磁黃鐵礦等的連生體也一起被抑制，降低了銅的回收指標.

受生產(chǎn)現(xiàn)場廠房空間位置的限制，改造原礦磨礦作業(yè)的難度較大，因此，對銅粗精礦再磨工藝進行了優(yōu)化研究.通過對銅粗精礦再磨工藝進行流程查定，測得銅粗精礦濃度為15.83%，旋流器給礦壓力為0.18 MPa，旋流器溢流濃度僅為11.90%，導致銅精選作業(yè)濃度偏低(小于12%)，影響了銅礦物的有效回收.旋流器溢流-0.074mm粒級占79.8%，旋流器底流-0.074mm粒級占50.47%，旋流器分級效果不佳.立磨機再磨前后-0.074mm粒級含量僅增加4.47%，立磨機再磨效果較差.在原礦磨礦作業(yè)、銅浮選作業(yè)控制穩(wěn)定的前提下，原礦Cu品位0.70%，獲得銅精礦Cu品位18.22%，銅回收率81.41%.為進一步提高銅選礦指標，應對銅粗精礦再磨工藝的各項參數(shù)進行優(yōu)化，以提高銅粗精礦分級效率和再磨效果.

3 再磨工藝參數(shù)優(yōu)化研究

為提高銅粗精礦的分級和再磨效果，分別對該再磨工藝流程中的旋流器分級作業(yè)和立磨機再磨作業(yè)進行工藝參數(shù)優(yōu)化研究.

3.1 旋流器分級作業(yè)的優(yōu)化

旋流器的給礦濃度和給礦壓力是旋流器分級作業(yè)的重要操作參數(shù)，直接影響到旋流器分級產(chǎn)品濃度和分級粒度[2-3].如果給礦濃度過高，將造成礦漿粘度增加，阻力增加，溢流粒度變粗，同時沉砂和溢流濃度都增高，處理量增大，分級效率下降；如果給礦濃度太低，分級效率提高，但處理量下降，水電消耗增大.給礦壓力越大，礦漿流速越高，旋流器的處理量就越大.但在一定范圍內(nèi)，隨著給礦壓力增加，礦漿在旋流器中旋轉(zhuǎn)速度和離心力也越大，分級粒度也越細.當給礦壓力超過限定值，旋流器的濃縮作用加強，粘度增加，分選環(huán)境不穩(wěn)定，使分級效果惡化.如果給礦壓力過低，旋流器內(nèi)達不到一定的負壓，會導致無法分級.因此，合適的給礦濃度和給礦壓力是提高旋流器分級效率的必要措施.

為了確定合適的旋流器分級參數(shù)，在原礦磨礦作業(yè)、銅浮選作業(yè)控制穩(wěn)定的前提下，對旋流器的給礦濃度和給礦壓力等參數(shù)進行調(diào)試：①嚴格控制銅粗選的泡沫沖洗水量和補加水量，以穩(wěn)定銅粗精礦濃度和旋流器給礦濃度，旋流器的給礦濃度由20%～25%調(diào)整為30%～35%；②旋流器的給礦壓力由0.15～0.20 MPa調(diào)整為0.10～0.15 MPa.

3.2 立磨機再磨作業(yè)的優(yōu)化

立磨機是一種節(jié)能高效型磨礦設備.磨礦介質(zhì)作為磨礦過程中能量傳遞的媒介，是影響立磨機磨礦效果的關鍵因素之一，其大小、填充率等都會影響磨礦效率.在一定范圍內(nèi)，磨礦介質(zhì)加載量越大，磨礦效率就越高，但是加載量過大，將導致磨機內(nèi)部球運動的干擾和礦漿的內(nèi)部循環(huán)，從而降低磨礦效率，增加功耗[4-5].

為了提高立磨機的磨礦效果，制定了以下優(yōu)化措施：①立磨機每日補加鋼球量(Φ20mm)由10 kg調(diào)整為20 kg；②立磨機的給礦濃度由50%～70%調(diào)整為50%～60%.

3.3 再磨工藝的優(yōu)化結(jié)果

在原礦磨礦作業(yè)、銅浮選作業(yè)穩(wěn)定的前提下，對銅粗精礦再磨工藝的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化調(diào)整，穩(wěn)定后的再磨工藝對比結(jié)果列于表2.由表2可知，旋流器分級作業(yè)和立磨機再磨作業(yè)效果均得到優(yōu)化，再磨工藝獲得的旋流器溢流中-0.074mm粒級含量提高至85.68%，-0.010mm粒級含量降低至15.25%.立磨機再磨前后-0.074 mm粒級產(chǎn)率增加6.47%，較優(yōu)化前提高2.00%.

為了考查工藝參數(shù)優(yōu)化對再磨工藝的優(yōu)化效果，對優(yōu)化前后再磨工藝的磨礦技術效率、合格粒級銅金屬占有率進行了比較.

表2 銅粗精礦再磨工藝優(yōu)化前后結(jié)果對比Table 2 Contrastive results of regrinding process after optimization

(1)磨礦技術效率

磨礦技術效率(Et)是從技術上評價磨礦過程的重要評價參數(shù)[6]，反應了合格粒級的生產(chǎn)效率.當粒度介于x和y之間的粒級為合格粒度時，磨礦技術效率即粒度x的磨礦效率減去粒度y的磨礦效率，數(shù)學表達式見式(1).

(1)

式(1)中Ex為粒度x的磨礦效率，%；Ey為粒度y的磨礦效率，%；γ為磨礦產(chǎn)品中小于粒度x的產(chǎn)率，%；γ1為給礦中小于粒度x的產(chǎn)率，%；γ2為給礦中小于粒度y的產(chǎn)率，%；γ3為磨礦產(chǎn)品中小于粒度y的產(chǎn)率，%.根據(jù)銅浮選對粒度的要求，設定銅粗精礦再磨合格粒級為0.010～0.074 mm.根據(jù)式(1)計算，再磨工藝參數(shù)優(yōu)化前后，再磨工藝的磨礦技術效率由32.90%提高至47.37%，提高14.47%.

(2)合格粒級銅金屬占有率

合格粒級銅金屬占有率(F)是評價各產(chǎn)品中銅金屬分布情況的重要指標，其數(shù)學表達式見式(2).

F=F-0.074-F-0.010.

(2)

式(2)中F-0.074為-0.074 mm粒級的銅金屬占有率，F(xiàn)-0.010為-0.010 mm粒級的銅金屬占有率.再磨工藝參數(shù)優(yōu)化前后，旋流器溢流和銅粗精礦之間的合格粒級銅金屬占有率(F)差值由14.73%提高至16.30%，提高1.57%.

磨礦技術效率表征合格粒級量的累計效果，金屬占有率表征合格粒級中金屬品位比重大小[7].與優(yōu)化前相比，磨礦技術效率與合格粒級金屬占有率均有提高，再磨工藝磨礦效果明顯改善.

將再磨工藝參數(shù)優(yōu)化后，對平均品位為Cu 0.70%的原礦，獲得銅精礦品位Cu 19.62%、銅回收率83.92%的指標.與優(yōu)化前相比，銅精礦Cu品位提高1.40%，銅回收率提高2.51個百分點.

4 結(jié) 論

通過提高旋流器給礦濃度(調(diào)為30%～35%)、降低旋流器給礦壓力(調(diào)為0.10～0.15 MPa)、增加立磨機裝球量(補加鋼球量為20 kg/日)、調(diào)整立磨機給礦濃度(調(diào)為50%～60%)等措施，對再磨工藝參數(shù)進行優(yōu)化，有效地提高了磨礦技術效率等指標.銅粗精礦再磨工藝的磨礦技術效率提高14.47%，旋流器溢流和銅粗精礦之間的合格粒級銅金屬占有率差值提高1.57%，銅精礦Cu品位提高1.40%、銅回收率提高2.51個百分點，為銅礦物的高效回收提供了有力保障.

參考文獻：

[1] 周曉彤，鄧麗紅，付廣欽，等.酸性尾礦水回用于全流程的銅硫選礦新技術研究[J].材料研究與應用，2017，11 (4)：269-273.

[2] 龐學詩.水力旋流器理論與應用[M].長沙：中南大學出版社，2005：52-76.

[3] 汪勇，莊故章，周韶，等.給礦濃度和入口壓力對水力旋流器分級效率的影響[J].礦冶，2012，21(1)：83-86.

[4] 周宏喜，盧世杰，何建成.立磨機磨礦機理研究[J].中國礦業(yè)，2014，23(5)：146-148.

[5] 韓登峰，盧世杰，張躍軍.介質(zhì)大小及添加量對立磨機磨礦效果影響的研究[J].礦產(chǎn)保護與利用，2014(1):36-40.

[6] 段希祥. 碎礦與磨礦[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2006：134-136.

[7] 楊金林，周文濤，馬少健，等.基于磨礦技術效率錫石多金屬硫化礦磨礦優(yōu)化研究[J].有色金屬：選礦部分，2017(5):18-22.