銅精礦降硅提銅工藝改進研究

賴桂華

（黑龍江多寶山銅業(yè)股份有限公司，黑龍江 黑河 161416）

我國是銅資源儲備生產(chǎn)大國，同時也是銅資源消費大國。目前，我國銅資源對進口依賴較大，今年受疫情影響，美洲的智利、巴西等主要銅出口國出口量大幅降低，我國由于疫情控制較早，已經(jīng)開始復(fù)工復(fù)產(chǎn)，銅需求量巨幅增加，目前銅金屬價格已超50000元/t[1-4]。多寶山銅業(yè)是紫金礦業(yè)全資子公司，是國內(nèi)主要的銅生產(chǎn)礦山之一，2020年年產(chǎn)銅可達10萬t，但近期下游冶煉廠對精礦銅品位提出要求，需要將銅精礦中SiO2含量控制在15%以下，減輕冶煉壓力，對精礦銅品位與SiO2含量關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，若要將SiO2含量控制在15%以下，精礦銅品位需控制在25%以上，當(dāng)前精礦銅品位（20%）距此有一定差距，因此，研究提高銅精礦品位的方法，對精選工藝進行改進是目前的重點研究項目。

目前，多寶山銅礦由兩個選礦分廠，四個選礦系列，四個選礦系列工藝有所差異但可以互通，其中一分廠130m3選礦系統(tǒng)處理礦量為25000t/d，無再磨工藝，生產(chǎn)的銅精礦品位在18%～19%；一分廠70m3選礦系統(tǒng)處理礦量為5000t/d，粗精礦經(jīng)ISA磨再磨，生產(chǎn)的銅精礦品位為20%～21%；二分廠320m3選礦系統(tǒng)1系列與2系列的處理礦量分別為30000t/d和25000t/d，粗精礦經(jīng)立磨機再磨，生產(chǎn)銅精礦品位在20%左右，合計處理礦量達85000t/d，生產(chǎn)的銅精礦銅平均品位約為20%。

1 礦石性質(zhì)

多寶山銅礦所生產(chǎn)的銅精礦中主要礦物為黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦，次要礦物為輝鉬礦和輝銅礦，主要脈石礦物為石英、絹云母、方解石、白云石、鈉長石等硅酸鹽礦物，具體礦物組成見表1。

表1 多寶山銅精礦礦物組成成分表

2 現(xiàn)有精選工藝流程分析

目前，多寶山銅業(yè)有三種精選工藝，其一是一分廠130m3系統(tǒng)的三精一精掃工藝，如圖1所示；其二是一分廠70m3系統(tǒng)的粗精礦ISA磨再磨三精一精掃工藝，如圖2所示；其三是二分廠320m3系統(tǒng)的粗精礦經(jīng)旋流器—立磨機閉路分級磨礦系統(tǒng)的溢流三精一精掃工藝，如圖3所示。

圖1 130m3系統(tǒng)精選作業(yè)流程圖

圖2 70m3系統(tǒng)精選作業(yè)流程圖

表2 精礦各粒級金屬分布表

圖3 320m3系統(tǒng)精選作業(yè)流程圖

三種工藝可以看作兩類，第一類為粗精礦不再磨直接精選，即一分廠130m3系統(tǒng)，銅精礦品位較低，僅18%～19%；第二類為粗精礦經(jīng)超細磨后再精選，即一分廠70m3系統(tǒng)和二分廠320m3系統(tǒng)，粗精礦品位有所提升，但提升幅度不大，銅精礦品位在20%～21%之間。

取各作業(yè)精礦篩析，測其粒度分布和銅金屬分布，篩析結(jié)果見表2。

由表2分析，影響銅精礦品位的主要因素是精礦中+0.074mm粒級含量偏高，且+0.074mm粒級中銅品位偏低，不到10%，與粗精礦品位相近。對比130m3精礦-0.074mm粒級與70m3、320m3精礦-0.074mm粒級銅品位發(fā)現(xiàn)，沒有再磨的130m3精礦在同粒級銅品位明顯較結(jié)果超細磨的70m3、300m3精礦高，由此可見，超細磨造成了過磨現(xiàn)象，導(dǎo)致細粒級精礦中含泥增加，這也是導(dǎo)致銅精礦品位難以提升的因素之一。

3 工藝改進方案

方案一：粗精礦直接進行一次精選，精選1精礦進行分級，分級溢流作為精礦1，分級沉砂經(jīng)超細磨再磨后再進行兩次精選作業(yè)，獲得銅精礦2，中礦依次返回上一級精選作業(yè)，精礦1與精礦2合并為最終精礦，具體試驗流程見圖4。

方案二：粗精礦直接進行兩次精選，精選2精礦進行分級，分級溢流作為精礦1，分級沉砂經(jīng)超細磨再磨后再進行一次精選作業(yè)，獲得銅精礦2，中礦依次返回上一級精選作業(yè)，精礦1與精礦2合并為最終精礦，具體試驗流程見圖5。

方案三：粗精礦直接進行兩次精選，精選2精選進行分級，分級溢流作為精礦，分級沉砂與精掃精礦合并經(jīng)超細磨再磨后進行一次精選3，精選3精礦打入精選2進行精選，精選3尾礦打入精掃進行掃選，具體試驗流程圖見圖6。

以上三種方案分級的設(shè)備選擇有兩種，第一種是高頻細篩，該設(shè)備在山達克MRDL選礦廠應(yīng)用效果較好，分級后精礦中-0.074mm粒級占比達到91.2%[5]；第二種是正在使用的150mm水力旋流器，該設(shè)備現(xiàn)場應(yīng)用分級效果波動較大，分級后精礦中-0.074mm粒級占比在85%～95%之間。

以上三種方案超細磨的設(shè)備選擇有兩種，第一種是ISA磨磨機，多寶山銅礦選礦一分廠在2019年引進的500L艾砂磨磨機對粗精礦再磨，可獲得P80=25μm的產(chǎn)品[6]；第二種是立磨機，立磨機為最早應(yīng)用于金屬礦山的攪拌磨機，主要用于獲得P80為20μm～40μm的礦物再磨或者二段磨礦，處理的礦物包括銅、鉛鋅、鎳、金、鉑族金屬等有色、稀貴金屬礦物。國外，立磨機主要由美國美卓（Metso）礦業(yè)公司和日本愛立許（Nippon-Eirich）公司提供，在礦業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用于獲得P80為15μm～30μm的礦物再磨回路[7]。

圖4 方案一工藝改造流程圖

表3 130m3各精選作業(yè)精礦銅金屬分布表

圖5 方案二工藝改造流程圖

圖6 方案三工藝改造流程圖

4 試驗驗證

為驗證工藝改造的可行性，取現(xiàn)場未再磨的130m3系統(tǒng)精選1精礦、精選2精礦、精選3精礦進行篩析，查看銅金屬在三個精礦中的分布情況。篩析結(jié)果見表3。

篩析結(jié)果表明粗精礦未再磨三次精選作業(yè)對精礦品位提升較小，+0.074mm粒級低品位精礦一直殘留在精礦泡沫中難以脫掉。-0.074mm粒級精選一次銅品位已超過20%，因此，對精選1、精選2精礦進行先分級，溢流作為精礦1，沉砂再磨再選理論上是可行的，能有效提高精礦品位。

取現(xiàn)場粗精礦，按圖4、5、6所示流程圖進行精選閉路試驗，將試驗結(jié)果統(tǒng)計于表4。

表4 三種精選改造工藝閉路試驗結(jié)果

閉路試驗表明三種改造方案均是可行的，方案三能將精礦銅品位提高至28.68%，考慮到現(xiàn)場分級效果與實驗室分級效果的差異，現(xiàn)場分級后溢流-0.074mm粒級在90%左右，精礦銅品位最低仍約有24.85%*90%+7%*10%=23.065%，品位超過23%。2020年上半年現(xiàn)場精掃尾礦銅品位在0.5%左右波動，方案二與方案三試驗的精掃尾礦銅品位方分別為0.19%與0.29%，由此可推測工藝改造后能一定幅度提高精選作業(yè)流程銅回收率。

5 結(jié)論

（1）多寶山銅精礦品位難以提升的主要原因有兩點：一是精礦中+0.074mm粒級低品位精礦含量較高，且難以通過浮選脫去；二是-0.074mm粒級精礦經(jīng)超細磨后存在過磨現(xiàn)象，精礦輕微泥化，影響精礦銅品位的提升。

（2）通過分級替代浮選可有效的將粗粒級低品位精礦與高品位細粒級精礦分離，達到精選的目的，獲得較高品位的銅精礦，且實現(xiàn)能收早收的目的。

（3）精礦分級后粗粒級低品位精礦再磨既能有效避免過磨現(xiàn)象，又能降低再磨物料量，提高超細磨設(shè)備磨礦效率，使礦物充分單體解離。

（4）通過本文設(shè)計的三種工藝改造方案，可在一定程度上提高精選作業(yè)銅回收率情況下將精礦銅品位提高至23%以上，較原工藝流程提高約3%。