小寺溝銅礦選礦試驗(yàn)及優(yōu)化

張鵬 張恒旺 孟航

摘要：小寺溝銅礦礦石具有性質(zhì)復(fù)雜、銅礦物粒度細(xì)、脈石礦物易泥化等特點(diǎn)，選礦難度較大，工業(yè)生產(chǎn)銅精礦品位僅約為12 %，銅回收率在50 %左右。為進(jìn)一步提高銅回收率，在小型試驗(yàn)獲得的最佳條件基礎(chǔ)上，進(jìn)行了半工業(yè)試驗(yàn)及優(yōu)化，通過(guò)優(yōu)化磨礦—分級(jí)系統(tǒng)、浮選系統(tǒng)及藥劑制度，取得了較好的選礦指標(biāo)，銅精礦平均品位17.64 %，銅平均回收率67.06 %，為工業(yè)試驗(yàn)及生產(chǎn)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：銅礦;難選礦石;藥劑制度;磨礦;分級(jí);浮選

中圖分類號(hào)：TD952文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1001-1277（2020）03-0061-05doi：10.11792/hj20200313

平泉小寺溝礦業(yè)有限公司小寺溝銅礦（下稱“小寺溝銅礦”）是20世紀(jì)70年代初開(kāi)始建設(shè)的全國(guó)第一座地下內(nèi)燃無(wú)軌機(jī)械化開(kāi)采試驗(yàn)礦山，現(xiàn)有250 t/d選礦廠、2 500 t/d選礦廠各1座。小寺溝銅礦平均地質(zhì)品位0.61 %，銅礦石出礦品位0.45 %～0.55 %，自建礦以來(lái)選礦廠處理銅礦石的指標(biāo)一直不高，銅精礦品位在12 %左右，銅回收率在50 %左右。小寺溝銅礦礦石屬于極難選礦石，解決小寺溝銅礦礦石的選礦問(wèn)題，不僅能夠解決小寺溝銅礦的生存問(wèn)題，而且對(duì)攻克其他難選礦石具有指導(dǎo)意義。本文在詳細(xì)考察各工藝參數(shù)條件下，確定了合理的半工業(yè)試驗(yàn)流程，并通過(guò)設(shè)備改造及藥劑制度優(yōu)化，提高了銅品位和銅回收率，為銅礦石資源的高效開(kāi)發(fā)利用提供技術(shù)支撐。

1 礦石性質(zhì)

小寺溝銅礦床屬于高中溫?zé)嵋杭?xì)脈浸染型礦床，部分礦體氧化率高，礦石性質(zhì)很復(fù)雜。礦石中金屬礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、磁鐵礦，少量磁黃鐵礦、墨銅礦、輝鉬礦等;脈石礦物主要有蛇紋石、透閃石、方解石，其次是石英，少量綠泥石等。由于黃銅礦嵌布粒度較細(xì)，礦石中還有少量墨銅礦，以及大量易泥化的蛇紋石、方解石，且蛇紋石蝕變強(qiáng)烈，導(dǎo)致礦石難選[1]。

礦石中銅礦物的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與其他礦物的共生關(guān)系密切，微細(xì)粒黃銅礦難以與脈石礦物及磁鐵礦解離，尤其與羽毛狀、細(xì)鱗片狀蛇紋石解離難度更大，黃銅礦中0.003～0.200 mm粒級(jí)占95 %。原礦中0.074 mm 以下粒級(jí)占30 %左右，因此磨礦細(xì)度在很大程度上決定了銅回收率與銅精礦品位。原礦化學(xué)成分分析結(jié)果見(jiàn)表1，原礦銅物相分析結(jié)果見(jiàn)表2。

2 小型試驗(yàn)

2.1 銅礦物分布特征

由于該礦石中大部分脈石礦物易泥化，因此試驗(yàn)首先考察了銅礦物在礦石中的分布情況，結(jié)果見(jiàn)表3。

由表3可知：未磨礦前礦石粗細(xì)分布不均勻，且部分易泥化。隨著磨礦時(shí)間的增加，-37 μm粒級(jí)產(chǎn)率增加速度較快，且-74 μm粒級(jí)中-37 μm粒級(jí)占比較大。從銅礦物的分布情況看，銅基本分布在細(xì)粒級(jí)中，表明該礦石非常難選。

2.2 浮銅開(kāi)路探索試驗(yàn)

磨礦后礦石中泥質(zhì)（主要為-37 μm粒級(jí)）較多，占40 %左右，且可浮性好，很難將其排出選別流程，而且磨礦細(xì)度越高，泥質(zhì)所占比例越大，對(duì)選礦效果影響越大。在獲得的CMC、水玻璃、丁基黃藥等最佳條件基礎(chǔ)上，進(jìn)行了浮銅開(kāi)路探索試驗(yàn)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖1，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知：銅礦物已基本解離，銅精礦品位可達(dá)27.69 %。但是，經(jīng)過(guò)三次掃選，尾礦銅品位才降至0.22 %，選別效果不理想，且尾礦產(chǎn)率僅為29.66 %，表明常規(guī)藥劑對(duì)泥質(zhì)的抑制效果不明顯，不能將主體泥質(zhì)排出。

2.3 抑制劑

利用CMC、水玻璃、六偏磷酸鈉、糊精等常規(guī)抑制劑進(jìn)行了條件試驗(yàn)，但抑制效果并不明顯，為此進(jìn)一步進(jìn)行了選擇性絮凝抑制劑CD-2的條件試驗(yàn)，分別以CD-2用量150 g/t、200 g/t、250 g/t、300 g/t、350 g/t進(jìn)行了兩次粗選試驗(yàn)，確定CD-2用量為250 g/t。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了抑制劑驗(yàn)證試驗(yàn)，以確定粗選和掃選流程結(jié)構(gòu)。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

由表5可知：尾礦銅品位從0.22 %降至0.16 %，尾礦產(chǎn)率增加到56.21 %，可見(jiàn)選擇性絮凝抑制劑CD-2對(duì)泥質(zhì)有明顯的抑制作用。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，使用選擇性絮凝抑制劑CD-2后，出現(xiàn)浮選泡沫清爽、銅礦物上浮較快、泥化物質(zhì)絮凝等現(xiàn)象，試驗(yàn)效果有明顯改善。與此同時(shí)，兩次粗選可將主體泥質(zhì)排出，減弱了粗精礦中泥質(zhì)產(chǎn)物在選別流程中的循環(huán)問(wèn)題[2]，也為后續(xù)中礦再磨提高細(xì)度提供了條件，穩(wěn)定了整個(gè)選別流程。

2.4 粗精礦再磨

由銅礦物分布特征可知，磨礦細(xì)度至少要達(dá)到-37 μm占90 %以上，才能滿足生產(chǎn)需求。但是，即使一段磨礦可以達(dá)到細(xì)度要求，其泥化問(wèn)題和能耗問(wèn)題也很難解決，因此進(jìn)行了二段磨礦試驗(yàn)[3]。試驗(yàn)流程見(jiàn)圖3，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

由表6可知：隨著再磨細(xì)度的增加，銅礦物分離效果越來(lái)越好，但粒度太細(xì)會(huì)影響銅的可浮性，進(jìn)而影響回收率，因此確定再磨細(xì)度-0.037 mm占93 %。

3 半工業(yè)試驗(yàn)及優(yōu)化

3.1 試驗(yàn)流程

在小型試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定了半工業(yè)試驗(yàn)流程（見(jiàn)圖4），半工業(yè)試驗(yàn)規(guī)模為250 t/d。 該流程結(jié)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：

1）經(jīng)過(guò)兩次粗選、兩次掃選，可將大部分泥質(zhì)排出整個(gè)浮選流程，確保泥質(zhì)不會(huì)在流程中積累。

2）兩次粗選獲得的銅粗精礦經(jīng)球磨機(jī)再磨，確保了銅礦物的單體解離度滿足試驗(yàn)要求。

3）優(yōu)先產(chǎn)出銅精礦1，可在一定程度上保證銅精礦產(chǎn)品的品位和回收率。

4）銅精礦2是回收含泥量較大礦漿中銅礦物獲得的產(chǎn)品，其品位較低，但可保證總體銅回收率，即使尾礦2品位稍高，對(duì)總體銅回收率也不會(huì)有較大影響，表明選礦流程的整體適應(yīng)性較強(qiáng)。

5）試驗(yàn)選用抑制劑CD-2，較水玻璃和CMC等抑制劑，對(duì)礦泥的抑制作用有明顯改善。

3.2 試驗(yàn)優(yōu)化

根據(jù)小型試驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)及前期半工業(yè)試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)半工業(yè)試驗(yàn)進(jìn)行了設(shè)備改造和藥劑制度優(yōu)化。

1）一段球磨—螺旋分級(jí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)要求排料細(xì)度-0.074 mm占75 %，但通過(guò)調(diào)整磨礦濃度、分級(jí)機(jī)參數(shù)等，排料細(xì)度-0.074 mm只能達(dá)到55 %～60 %。停機(jī)檢修后發(fā)現(xiàn)，MQG2100×4500球磨機(jī)充填率較低，只有25 %左右，因此對(duì)球磨機(jī)鋼球配比[4]進(jìn)行了優(yōu)化，補(bǔ)加鋼球5 t，其中80 mm鋼球1 t、60 mm鋼球2.5 t，40 mm鋼球1.5 t，球磨機(jī)充填率達(dá)到31 %左右。同時(shí)對(duì)2 m螺旋分級(jí)機(jī)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)降低給料濃度、提高溢流堰的方式增大返砂量。經(jīng)過(guò)一系列調(diào)整后，一段球磨—螺旋分級(jí)系統(tǒng)排料細(xì)度-0.074 mm 占67 %～70 %，濃度26 %～28 %，尾礦銅品位低于小型試驗(yàn)指標(biāo)，說(shuō)明該磨礦細(xì)度下銅礦物單體解離較好。

2）二段球磨—旋流器分級(jí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)要求排料細(xì)度-0.037 mm占93 %以上，但實(shí)際排料細(xì)度與此相差較大，這主要是因?yàn)樾髌鬟M(jìn)料濃度低（僅為14 %）和旋流器給料立泵送料不穩(wěn)導(dǎo)致分級(jí)效果差，從而造成二段球磨機(jī)的給料濃度低，磨礦效果差。但是，由于小寺溝銅礦礦石本身的特性決定了粗選泡沫濃度低，無(wú)法解決旋流器給料濃度低的問(wèn)題，而半工業(yè)試驗(yàn)中粗精礦礦量較小，漿體輸送不穩(wěn)定的問(wèn)題也難以解決。因此，將原MQY900×1800球磨機(jī)改為效能較大的JM1500×300立磨機(jī)[5]，順利解決了二段磨礦細(xì)度問(wèn)題，其排料細(xì)度-0.037 mm占90 %，基本達(dá)到試驗(yàn)要求。

3）浮選系統(tǒng)。浮選系統(tǒng)的調(diào)試優(yōu)化主要在于調(diào)整浮選機(jī)刮泡量。半工業(yè)試驗(yàn)前期，銅精礦（銅精礦1和銅精礦2的混合產(chǎn)品）品位較低，產(chǎn)品不合格。通過(guò)詳細(xì)的流程考查發(fā)現(xiàn)，其原因?yàn)殂~精礦2產(chǎn)率高，在一定程度上影響了成品質(zhì)量。通過(guò)對(duì)銅精礦2刮泡量的控制，提高了銅精礦品位，達(dá)到了銅精礦產(chǎn)品質(zhì)量要求。

4）藥劑制度。半工業(yè)試驗(yàn)過(guò)程中，逐步對(duì)藥劑添加點(diǎn)和藥劑添加量進(jìn)行了優(yōu)化，降低了藥劑總用量。銅粗選二、銅精選四、銅精選五不再添加CaO;銅精掃選一、銅精掃選二和銅精選四不再添加CD-2;銅粗選二不再添加起泡劑CF-1;增加銅精選三抑制劑用量，減少銅精選二抑制劑用量。經(jīng)成本核算，藥劑成本較小型試驗(yàn)降低2.14元/t。藥劑用量對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表7。

5）半工業(yè)試驗(yàn)優(yōu)化指標(biāo)。經(jīng)過(guò)半工業(yè)試驗(yàn)優(yōu)化，銅回收率明顯提高，選礦技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表8。

由表8可知：半工業(yè)試驗(yàn)在原礦銅平均品位0.49 %的條件下，銅精礦平均品位達(dá)到17.64 %，銅平均回收率達(dá)到67.06 %，總體指標(biāo)基本符合小型試驗(yàn)要求，部分指標(biāo)優(yōu)于小型試驗(yàn)指標(biāo)。

4 結(jié) 論

1）選礦流程和藥劑制度的優(yōu)化，較好地解決了泥質(zhì)循環(huán)、銅回收率低和礦石性質(zhì)不穩(wěn)定等問(wèn)題，對(duì)半工業(yè)試驗(yàn)的成功起到了決定性作用。

2）小寺溝銅礦半工業(yè)試驗(yàn)取得了良好的選礦指標(biāo)，銅精礦平均品位17.64 %，銅平均回收率67.06 %，與以前工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)銅精礦品位12 %左右，銅回收率50 %左右相比有明顯提高。

3）半工業(yè)試驗(yàn)指標(biāo)基本達(dá)到小型試驗(yàn)要求，藥劑用量較小型試驗(yàn)有較大幅度降低，增加了企業(yè)效益。本次半工業(yè)試驗(yàn)確定了選礦工藝參數(shù)及藥劑制度，積累了豐富的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，總體達(dá)到了預(yù)期效果，為2 500 t/d選礦廠的改造及工業(yè)生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] 北京礦冶研究總院.小寺溝銅礦Ⅰ號(hào)銅礦體銅礦石選礦試驗(yàn)研究報(bào)告[R].北京：北京礦冶研究總院，1988.

[2] 朱繼生.冬瓜山銅礦選礦技術(shù)攻關(guān)[J].中國(guó)鉬業(yè)，2006，30（5）：24-27.

[3] 舒加強(qiáng)，阮華東.中礦選擇性分級(jí)再磨工藝在武山銅礦的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2011（3）：85-86，89.

[4] 羅春梅，肖慶飛，段希祥.精確化裝補(bǔ)球方法的應(yīng)用研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2008（4）：22-25.

[5] 張國(guó)旺，趙湘，肖驍，等.大型立磨機(jī)研發(fā)及其在金屬礦山選礦中的應(yīng)用[J].有色金屬（選礦部分），2013（增刊1）：191-195.

Abstract：The copper ore of Xiaosigou Mine has the characteristics of complexity，fine copper mineral grains，ea-sily argillous gangue minerals which make the copper ore difficult to treat.The copper grade is only about 12 % and copper recovery rate is around 50 % for industrial copper concentrates.In order to increase the copper recovery，based on the optimal conditions obtained through bench-scale tests，semi-industrial tests and optimization are carried out，which optimizes grinding-grading system，flotation system and reagent regime and obtains good ore-dressing index：the average copper grade in concentrates is 17.64 % and the average copper recovery rate is 67.06 %.The study lays foundation for industrial tests and production optimization.

Keywords：copper ore;refractory ore;reagent regime;grinding;grading;flotation