云南某復(fù)雜多金屬礦選礦廠設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)踐

尤騰勝， 陳名潔， 馮建偉

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

1 前言

云南某大型多金屬礦資源由于有價(jià)元素品位低、嵌布粒度細(xì)、共伴生關(guān)系復(fù)雜、各礦物之間的可選性差異小等稟賦特性原因，其高效綜合回收利用非常困難。長(zhǎng)期以來(lái)，該多金屬礦僅以重選方法回收粗粒錫石為主，且回收率僅30%～40%，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。針對(duì)該多金屬礦的復(fù)雜特性與技術(shù)難題，企業(yè)經(jīng)過(guò)持續(xù)多年的科技攻關(guān)，選礦工藝由單一選錫流程逐步改進(jìn)為“浮- 磁- 重”聯(lián)合流程，實(shí)現(xiàn)了資源高效與綠色回收。

設(shè)計(jì)中充分依托多年研究成果，按照新技術(shù)、新裝備、新工藝的全新定位理念，建成了國(guó)內(nèi)外同類礦石單系列處理量規(guī)模最大的8 000 t/d國(guó)際一流多金屬選礦廠。生產(chǎn)實(shí)踐表明，大型選礦廠的建成投產(chǎn)真正實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；?jīng)營(yíng)，生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，礦產(chǎn)資源綜合利用水平得到有效提高，環(huán)保、節(jié)能效果更為顯著，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力得到進(jìn)一步增強(qiáng)。

2 工藝礦物學(xué)研究

礦石類型為錫石硫化物- 矽卡巖型，礦物組合和化學(xué)成分比較復(fù)雜，具多金屬礦化特點(diǎn)。礦石中主要金屬礦物有鐵閃鋅礦、錫石、黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦和少量的毒砂等；主要脈石礦物為石英、云母、滑石、透閃石、黑柱石、鈣鐵輝石、綠泥石、陽(yáng)起石、綠簾石等。原礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 原礦多元素分析結(jié)果

鐵閃鋅礦是礦石中的主要有用礦物，以閃鋅礦及鐵閃鋅礦形式存在的鋅占總鋅90%以上，礦物中富集一定量的銦和鎘，主要與磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、錫石、石英等礦物共生，結(jié)合形式多樣，有細(xì)粒嵌布、相互連生、密實(shí)包裹。常見(jiàn)粗粒閃鋅礦中包裹黃銅礦、磁黃鐵礦、磁鐵礦、錫石及脈石礦物。

錫石中的錫占全錫的95%左右，錫石的嵌布特點(diǎn)是粒度微細(xì)，主要粒度范圍為5～40um，其中-20um占55%左右，并與硫化礦物緊密共生。大部分錫石呈微細(xì)粒稀疏分布在磁黃鐵礦中，為磁黃鐵礦所包裹，同時(shí)也見(jiàn)微細(xì)粒錫石包裹于與磁黃鐵礦共生的黃銅礦中，少量錫石嵌布在脈石中。

黃銅礦的粒度呈極不均勻嵌布，粒度分布范圍較廣，主要粒度范圍為0.01～0.32mm，與磁黃鐵礦、錫石、鐵閃鋅礦及脈石礦物緊密共生，鐵閃鋅礦中包裹的黃銅礦一般嵌布粒度較細(xì)，多數(shù)呈乳滴狀嵌生的黃銅礦不能充分單體解離。

3 礦石的復(fù)雜特性與技術(shù)難題

根據(jù)多年的礦石性質(zhì)研究及選礦試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，該多金屬礦資源復(fù)雜特性及高效綜合利用的技術(shù)難題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)礦石中主金屬品位普遍偏低，如銅品位只有0.16%左右，導(dǎo)致浮選泡沫層薄，浮選過(guò)程控制較難，而且易浮的脈石礦物易夾帶到泡沫產(chǎn)品中，銅精礦品位提升困難。

(2)工藝礦物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，主金屬礦物嵌布粒度細(xì)且不均勻、共伴生關(guān)系復(fù)雜，不同礦物的可磨性差異大，銅、鋅礦物嵌布粒度細(xì)難解離、連生體多；錫石性脆易碎、礦石泥化嚴(yán)重，且微細(xì)粒錫石含量高；因此，如何實(shí)現(xiàn)多金屬礦物的階段磨礦階段選別是設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。

(3)礦石中主金屬礦物鐵閃鋅礦、微細(xì)粒錫石、黃銅礦、硫化鐵礦物以及脈石礦物可選性差異小，造成銅-鋅分離、鋅-硫分離困難，精礦中金屬互含嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了精礦的質(zhì)量和回收率的提高。

(4)錫石選別的給礦粒度中-19μm含量高達(dá)40%以上，因此，針對(duì)細(xì)粒級(jí)錫石選別作業(yè)含泥量高、粒度分布兩頭多中間少的特征，如何解決寬粒級(jí)錫石分選效果差、提高脫泥率以及錫精礦的質(zhì)量也是技術(shù)難題之一。

4 選礦工藝原則流程

針對(duì)該多金屬礦資源復(fù)雜特性及高效綜合利用的技術(shù)難題，企業(yè)持續(xù)開(kāi)展了多年的科技攻關(guān)，取得了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)突破，解決了多金屬?gòu)?fù)雜伴生礦綜合利用率低的問(wèn)題，為資源規(guī)模化綜合回收利用奠定了基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)中充分吸收及借鑒了最新的研究成果及礦山多年的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，并將近年來(lái)有色金屬行業(yè)選礦新技術(shù)、新裝備融入到設(shè)計(jì)中，充分體現(xiàn)工藝流程的先進(jìn)性。設(shè)計(jì)的選礦工藝原則流程如圖1所示。

5 新工藝、新設(shè)備等關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

5.1 高效碎磨工藝

針對(duì)礦石含泥量較高、嵌布粒度粗細(xì)不均、共生關(guān)系復(fù)雜的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中首次在國(guó)內(nèi)大規(guī)模復(fù)雜錫石多金屬硫化礦選礦廠應(yīng)用半自磨-球磨(SAB)碎磨工藝，不僅解決了礦石含泥高，采用常規(guī)碎磨流程影響了流程的穩(wěn)定通暢、生產(chǎn)過(guò)程中粉塵大等問(wèn)題，還實(shí)現(xiàn)了節(jié)約土地、降低能耗及清潔生產(chǎn)。同時(shí)，引進(jìn)高效立式攪拌磨機(jī)分別對(duì)銅、鋅粗精礦再磨強(qiáng)化目的礦物單體解離，降低了過(guò)粉碎現(xiàn)象，提高了礦物單體解離度和磨礦效率，實(shí)現(xiàn)了多金屬礦物的階段磨礦階段選別以及分步解離，與傳統(tǒng)球磨機(jī)相比可以節(jié)約40%的能耗。

第一，露天礦山開(kāi)采的礦石經(jīng)粗碎后直接給入半自磨機(jī)，半自磨- 球磨回路的磨礦產(chǎn)品細(xì)度為-0.074mm占68%～72%，在該細(xì)度下可以有效地避免錫石礦物的過(guò)粉碎，降低銅- 鋅- 硫浮選分離過(guò)程中錫石的損失。第二，銅粗精礦采用立式攪拌磨機(jī)再磨后的產(chǎn)品細(xì)度為-0.038mm占80%，有效地解決了部分銅礦物與鋅礦物嵌布粒度細(xì)難解離的問(wèn)題，降低了銅精礦中鋅的含量，提高了銅精礦質(zhì)量。第三，鋅粗精礦采用立式攪拌磨機(jī)再磨后，產(chǎn)品細(xì)度為-0.043mm占80%，有效地解決了部分銅礦物與鋅礦物以及鋅礦物與硫化鐵礦物嵌布粒度細(xì)且不均勻的問(wèn)題，降低了鋅精礦中銅、硫的含量，減少了銅礦物和硫化鐵礦物的損失。

圖1 選礦工藝原則流程圖

5.2 “柱- 機(jī)聯(lián)合”的深度精選提質(zhì)新工藝

設(shè)計(jì)中在銅、鋅浮選的粗掃選段均采用充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)，以充分地回收粗粒級(jí)和連生體礦物；然后，采用高效、節(jié)能的浮選柱設(shè)備用于銅、鋅浮選的精選作業(yè)，充分利用浮選柱適合于微細(xì)粒礦物的選別及富集比高的特點(diǎn)，形成“柱- 機(jī)聯(lián)合”工藝，強(qiáng)化對(duì)粗精礦再磨后微細(xì)粒級(jí)礦物的有效回收，實(shí)現(xiàn)了銅、鋅浮選作業(yè)的深度精選，不僅解決了常規(guī)浮選機(jī)機(jī)械夾帶嚴(yán)重而導(dǎo)致銅、鋅精礦品質(zhì)差、金屬互含高的難題；而且節(jié)約了安裝空間、降低了能耗、簡(jiǎn)化了浮選流程。

5.3 “浮- 重聯(lián)合”錫石選別新工藝

細(xì)粒錫石普遍采用搖床重選工藝，其具有生產(chǎn)穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)于粒度小于0.037mm的微細(xì)粒級(jí)錫石，采用搖床處理不僅處理能力低、用水量大增，而且回收率極低[1-2]。本次設(shè)計(jì)針對(duì)微細(xì)粒級(jí)錫石選別作業(yè)含泥量高、粒度分布兩頭多中間少的特征，采用浮- 重聯(lián)合選別工藝，提高了脫泥率，減少了錫石損失和藥劑消耗；設(shè)計(jì)中根據(jù)粗粒級(jí)錫石和細(xì)粒級(jí)錫石可選性的差異，將原礦脫硫除鐵后進(jìn)行水力旋流器分級(jí)，+0.037mm粗粒級(jí)錫石采用螺旋溜槽+搖床全重選工藝回收，-0.037mm細(xì)粒級(jí)采用多級(jí)串聯(lián)的小口徑水力旋流器組預(yù)先高效脫泥，沉砂進(jìn)入錫石浮選作業(yè)，浮選粗精礦再進(jìn)行一次搖床重選得到細(xì)粒錫石精礦，采用浮- 重聯(lián)合工藝強(qiáng)化回收細(xì)粒級(jí)錫石方式，可以顯著提高細(xì)粒級(jí)錫石精礦品位，簡(jiǎn)化流程結(jié)構(gòu)，減少浮選藥劑消耗量，降低生產(chǎn)成本[3-5]。

6 生產(chǎn)實(shí)踐

該選礦廠于2012年6月開(kāi)始動(dòng)工建設(shè)，2013年9月建成，建設(shè)工期16個(gè)月。項(xiàng)目建成后一次試車成功，順利達(dá)產(chǎn)，產(chǎn)出鋅精礦、錫精礦、銅精礦、硫精礦、鐵精礦及錫富中礦共6種產(chǎn)品，并于2014年2月各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)達(dá)到并超過(guò)設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化經(jīng)營(yíng)。目前，其主要產(chǎn)品銅精礦中銅品位和回收率分別達(dá)到17.3%和52.97%、鋅精礦中鋅品位和回收率分別為48.57%和93.32%以及錫精礦中錫品位和回收率分別為41.82%和50.21%，生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)良，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

生產(chǎn)實(shí)踐表明，銅、鋅粗精礦再磨流程中采用高效立式攪拌磨機(jī)成功解決了常規(guī)球磨機(jī)應(yīng)用于細(xì)磨或超細(xì)磨時(shí)能耗高、易造成過(guò)磨等的技術(shù)難題，強(qiáng)化了銅、鋅礦物單體解離，并降低了浮選作業(yè)對(duì)原礦磨礦的細(xì)度要求，原礦磨礦細(xì)度從-0.074mm占75%～80%下降到72%左右，降低了錫石過(guò)粉碎現(xiàn)象，生產(chǎn)能力提高了10%左右，銅精礦品位、回收率分別提高3.04%、13.88%，鋅精礦品位、回收率分別提高0.66%、0.70%。

在銅、鋅浮選流程中，將浮選機(jī)與浮選柱聯(lián)合使用，順應(yīng)了銅、鋅浮選特性，充分發(fā)揮了浮選柱適合于微細(xì)粒礦物的選別及精礦產(chǎn)品富集比高的優(yōu)勢(shì)。生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，浮選柱精礦產(chǎn)品中，不同粒級(jí)目的礦物金屬品位均有不同程度的提高，尤其是-0.037mm粒級(jí)金屬品位和回收率提高顯著，說(shuō)明本項(xiàng)目中浮選柱在降低精礦中雜質(zhì)含量方面優(yōu)于浮選機(jī)，適合于微細(xì)粒礦物的選別。另外，浮選柱的應(yīng)用為低堿性環(huán)境下進(jìn)行鋅- 硫分離創(chuàng)造了有利條件，在改善精礦質(zhì)量的同時(shí)，降低了石灰用量，較好地解決了高鐵閃鋅礦與磁黃鐵礦分選困難的問(wèn)題。銅精礦品位和回收率分別提高2.12%和10.29%，鋅精礦的品位和回收率分別提高了1.16%和2.35%，同時(shí)能夠大幅度降低石灰用量70%左右。

針對(duì)錫石選別作業(yè)礦石含泥量高的物性特點(diǎn)，選用水力旋流器為關(guān)鍵脫泥設(shè)備，采用一次分級(jí)、三級(jí)脫泥閉路循環(huán)強(qiáng)化脫泥工藝，通過(guò)流程考察發(fā)現(xiàn)錫石入選物料中-10μm粒級(jí)含量下降了12.69%，拋尾溢流中錫損失率下降了2.47%，實(shí)現(xiàn)了預(yù)先脫泥拋尾，體現(xiàn)了“能丟早丟”的原則。細(xì)粒錫石浮選精礦品位、回收率分別提高了3.65%、5.12%，同時(shí)降低了浮選藥劑用量。錫石浮選工藝的應(yīng)用，促進(jìn)選礦廠錫綜合回收率從45%提高到了50%以上。

7 結(jié)論

(1)云南某大型多金屬礦以鋅、錫、銅為主，共伴生資源豐富，由于其有價(jià)元素品位低，嵌布粒度細(xì)，共伴生關(guān)系復(fù)雜，各礦物之間的可選性差異小等稟賦特性，屬極其難選礦石，選礦工藝流程非常復(fù)雜。

(2)從生產(chǎn)實(shí)踐來(lái)看，半自磨+球磨+立式攪拌磨高效碎磨工藝完全契合該復(fù)雜多金屬礦的物性特點(diǎn)，不僅解決了礦石含泥高、共伴生關(guān)系復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)難解離等工藝難題，還具有占地面積小、易于生產(chǎn)管理、生產(chǎn)成本低、環(huán)保效果好等優(yōu)點(diǎn)。

(3)本項(xiàng)目中浮選柱在銅、鋅精選段的應(yīng)用非常成功，充分發(fā)揮了其在微細(xì)粒級(jí)礦物的選別優(yōu)勢(shì)，極大簡(jiǎn)化了浮選流程，節(jié)約了占地面積，提高了銅、鋅精礦品質(zhì)，降低了金屬互含，銅精礦品位和回收率分別提高了2.12%和10.29%，鋅精礦的品位和回收率分別提高了1.16%和2.35%。

(4)設(shè)計(jì)中采用浮- 重聯(lián)合選別工藝強(qiáng)化了回收細(xì)粒級(jí)錫石，可以提高脫泥率，減少了錫石損失和藥劑消耗，顯著提高了細(xì)粒級(jí)錫石精礦品位，降低了生產(chǎn)成本。

(5)生產(chǎn)實(shí)踐表明，大型選礦廠的建成投產(chǎn)真正實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?jīng)營(yíng)，生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，礦產(chǎn)資源綜合利用水平得到有效提高。