棒磨機(jī)在銅精礦樣品制備中的應(yīng)用

謝中科

（江西華贛瑞林稀貴金屬科技有限公司，江西豐城 331100）

中國銅礦資源從規(guī)模、品位、物質(zhì)組成看，具有礦床小、品位低、共伴生礦多等特點(diǎn)，銅資源不足，特別是富銅資源短缺[1]。 隨著富礦資源越來越少，國內(nèi)多家銅冶煉企業(yè)的礦類原料除自產(chǎn)礦和進(jìn)口礦以外，冰銅粉、混合礦（通常是由冰銅粉、冶煉渣等與銅精礦混合而成的礦種，以下稱“地方礦”）也逐漸成為企業(yè)冶煉的原料之一。

銅精礦樣品制備粒度是化驗(yàn)分析準(zhǔn)確度的重要指標(biāo)。 銅精礦分析標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試樣的粒度應(yīng)不大于100 μm[2]。 對于品位低、雜質(zhì)高的銅精礦，特別是冰銅粉、地方礦類的物料（其雜質(zhì)成分高），當(dāng)使用普通的制樣粉碎機(jī)進(jìn)行研磨，研磨時(shí)間短，粒度難以滿足分析標(biāo)準(zhǔn)的要求；研磨時(shí)間過長，研缽易發(fā)熱，樣品會發(fā)生氧化，影響樣品的品質(zhì)。鑒于棒磨機(jī)研磨效果好，作業(yè)效率高，目前，已有多家企業(yè)開始用實(shí)驗(yàn)室棒磨機(jī)替代普通的制樣粉碎機(jī)作為銅精礦的研磨設(shè)備。 為確保棒磨機(jī)在銅精礦樣品制備過程中工作效率和研磨質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)，本文依據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，對棒磨機(jī)的最佳研磨時(shí)間以及研磨過程中精礦品質(zhì)的變化情況等進(jìn)行總結(jié)。

1 實(shí)驗(yàn)樣本及實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)樣本為：1）地方礦，品位約17%；2）浮選銅精礦，品位25%～30%。

設(shè)備及主要工具包括：1）電子天平（精度0.1g）；2）棒磨機(jī)；3）制樣粉碎機(jī)，150 目（0.1 mm）標(biāo)準(zhǔn)篩、180 目（0.088 mm）標(biāo)準(zhǔn)篩；4）不銹鋼盛樣盤、毛刷等。

2 實(shí)驗(yàn)方法與數(shù)據(jù)

2.1 研磨時(shí)間與粒度的實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證不同品級的銅精礦用棒磨機(jī)研磨時(shí)，其粒度達(dá)到分析要求的最佳研磨時(shí)間。樣本選用地方礦和浮選銅精礦；制樣過程按照銅精礦取制樣標(biāo)準(zhǔn)要求采用份樣縮分法和四分法對樣品進(jìn)行勻樣、縮分、過篩[3]，并按棒磨機(jī)操作要求研磨。實(shí)驗(yàn)方法具體步驟如下：1）將浮選銅精礦和地方礦兩個(gè)樣品分別進(jìn)行混勻、縮分，均勻分成6 個(gè)試樣，每個(gè)試樣500 g，并進(jìn)行編號標(biāo)識。 浮選銅精礦編號為A-1～A-6；地方礦編號為B-1～B-6。 2）將試樣按順序全部裝入棒磨筒內(nèi)。開啟棒磨機(jī)電源，設(shè)備啟動穩(wěn)定后，在達(dá)到設(shè)定的研磨時(shí)間后，關(guān)閉設(shè)備。 按照編號依次取出試樣使用150 目（即100 μm）標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行粒度測試實(shí)驗(yàn)（篩分過程中可用毛刷輕刷以輔助過篩），實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1、表2。

表1 浮選銅精礦在不同研磨時(shí)間過150 目篩篩上余物量

表2 地方礦在不同研磨時(shí)間過150 目篩篩上余物量

由表1、表2 可以看出，在設(shè)定的6 個(gè)不同的研磨時(shí)間，浮選銅精礦在研磨15 min 時(shí)，試樣研磨粒度基本達(dá)到了150 目；而地方礦在同樣的研磨時(shí)間里，試樣粒度通過率要比浮選銅精礦差得多，在研磨30 min時(shí)，試樣篩上余物仍有約1.5%不能通過150 目篩。

為確定地方礦100%通過150 目篩所需的研磨時(shí)間，繼續(xù)對地方礦樣品進(jìn)行研磨測試實(shí)驗(yàn)。重復(fù)上述勻樣縮分步驟，縮分出12 個(gè)試樣，每個(gè)試樣500 g（編號B-7～B-18）分別放入棒磨機(jī)內(nèi)研磨，設(shè)定3 個(gè)研磨時(shí)間。其中試樣B-7～B-10 研磨40 min；試樣B-11～B-14 研磨50 min；試樣B-15～B-18 研磨60 min。取出后用150 目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，篩分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3。

表3 地方礦研磨40 min、50 min、60 min 后150 目篩篩分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表3 可以看出，地方礦試樣經(jīng)過50～60 min的研磨，平均通過率為99.95%，基本能通過150 目標(biāo)準(zhǔn)篩（因篩上余量對精礦品位影響非常小，可忽略不計(jì)），符合分析標(biāo)準(zhǔn)要求，因此地方礦試樣在棒磨機(jī)內(nèi)研磨60 min 左右，粒度可達(dá)到要求。

地方礦雖然經(jīng)60 min 左右研磨后，樣品的粒度已達(dá)到銅精礦分析標(biāo)準(zhǔn)要求；但在實(shí)際的化驗(yàn)分析過程中，因其與浮選銅精礦相比，成分更為復(fù)雜，其化驗(yàn)分析的多組數(shù)據(jù)顯示出其波動較大。 為了保證品質(zhì)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性， 現(xiàn)將銅精礦樣品的制備粒度統(tǒng)一從150 目提高至180 目， 再進(jìn)一步對浮選銅精礦和地方礦粒度滿足180 目進(jìn)行研磨實(shí)驗(yàn)。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，C-1～C-3 試樣為浮選銅精礦，將研磨時(shí)間分別設(shè)定20 min、25 min、30 min；C-4～C-6 為地方礦， 研磨時(shí)間分別設(shè)定70 min、75 min、80 min。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 浮選銅精礦和地方礦研磨180 目篩篩分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

從表4 中可以看出，在確定能通過150 目標(biāo)準(zhǔn)篩的研磨時(shí)間基礎(chǔ)上再適當(dāng)延長精礦的研磨時(shí)間進(jìn)行180 目粒度測試實(shí)驗(yàn)：浮選礦研磨時(shí)間在20～30 min，地方礦研磨時(shí)間在70～80 min 時(shí)，就能確保試樣幾乎全部通過180 目篩。 該粒度比分析標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的粒度要求更細(xì)，且實(shí)驗(yàn)證明，精礦粒度越細(xì)，化驗(yàn)檢測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性越好。

2.2 銅精礦研磨時(shí)間對品位影響

本實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證銅精礦在保證滿足分析粒度的條件下，不會對品位產(chǎn)生影響的最佳時(shí)間。

選取5 批不同來源、品位在23%～30%之間的浮選銅精礦作為樣本進(jìn)行研磨實(shí)驗(yàn)，觀察不同時(shí)間內(nèi)精礦品質(zhì)變化和波動情況，確定在滿足粒度要求前提下的最佳研磨時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)操作步驟： 將每批樣品均勻縮分成8 個(gè)試樣，共40 個(gè)樣品，依次編號后放入棒磨機(jī)內(nèi)研磨，每批樣品對應(yīng)的8 個(gè)試樣分別設(shè)定在15 min、25 min、35 min、55 min、75 min、90 min、100 min、120 min 8個(gè)不同的研磨時(shí)間里進(jìn)行研磨。研磨結(jié)束，依次取出試樣篩分裝袋后送監(jiān)測分析銅。 觀察其品位變化情況，結(jié)果見圖3。

圖3 銅精礦樣品不同研磨時(shí)間Cu 品位走勢

從圖3 中可以看出，5 批不同的浮選銅精礦在不同的時(shí)間內(nèi)研磨，在90 min 時(shí)間內(nèi)時(shí)，銅精礦Cu品位變化不大，且設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，無發(fā)熱現(xiàn)象。 但研磨時(shí)間超過90 min 后，品位會出現(xiàn)輕微變化，Cu 品位呈現(xiàn)下降趨勢。分析其原因是研磨時(shí)間較長，棒磨機(jī)內(nèi)研磨棒相互間因摩擦發(fā)熱，使樣品發(fā)生了輕微的氧化，對精礦品位產(chǎn)生影響。 因此為防止品質(zhì)變化，銅精礦在棒磨機(jī)內(nèi)研磨時(shí)間應(yīng)設(shè)定不超過90 min。

3 結(jié)論

上述實(shí)驗(yàn)表明，采用棒磨機(jī)研磨銅精礦，在其品質(zhì)不發(fā)生變化，精礦試樣能100%通過180 目篩的最佳研磨時(shí)間為：浮選銅精礦20～30 min；地方礦70～80 min。 這樣有效解決了銅精礦制備粒度的難題，而且可以做到將試樣加工至比銅精礦分析標(biāo)準(zhǔn)中要求更細(xì)的粒度，提高了樣品加工質(zhì)量，進(jìn)一步提高了銅精礦元素分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1 臺實(shí)驗(yàn)室棒磨機(jī)1 次可以同時(shí)加工20~45 個(gè)樣品（依據(jù)棒磨機(jī)大小而定或根據(jù)企業(yè)的情況專門定制），而普通的制樣粉碎機(jī)1 次只能加工1～2 個(gè)樣品，因此使用棒磨機(jī)代替普通制樣粉碎機(jī)，節(jié)省了時(shí)間成本，提高了作業(yè)效率，同時(shí)也降低了工作人員的勞動強(qiáng)度。