某混合礦浮選中礦、尾礦再磨再選提高銅回收率的研究*

袁喜振，蘇 敏，鄧林欣，胡欽印

（中國有色礦業(yè)集團(tuán) 非洲礦業(yè)有限公司，贊比亞 基特韋 22592）

1 引言

謙比希銅礦位于世界著名的中非新元古代沉積型銅（鈷）礦帶上，由主礦區(qū)（主礦體）、西礦區(qū)（西礦體）和東南礦區(qū)（東南礦體）三部分組成，礦權(quán)區(qū)面積107.6km2，其中主-西礦區(qū)面積29.05 km2。謙比希銅礦三大礦體按主礦體-西礦體-東南礦體順序依次組織開發(fā)。目前，東南礦體正處于試生產(chǎn)階段，主礦體和西礦體仍是主要的生產(chǎn)資源。隨著主礦體原生硫化銅礦的銳減，如何利用主礦體已有的生產(chǎn)條件更經(jīng)濟(jì)有效的開發(fā)利用西礦體，成為謙比希銅礦發(fā)展的重點(diǎn)［1-3］。主礦體礦石以斑銅礦為主，有用礦物易解離、泥化程度及氧化率均低，選礦指標(biāo)穩(wěn)定，而西礦體礦石以黃銅礦為主，其可浮性較斑銅礦差，且礦石易碎使得粉礦含量高，其選礦指標(biāo)較低、波動幅度大［4-6］。因此，開展主、西礦體混合礦石的選礦試驗(yàn)研究［7-8］是優(yōu)化選礦生產(chǎn)指標(biāo)，提高公司效益的關(guān)鍵。大量研究表明中礦再磨再選工藝一定程度上能提高選礦綜合回收率［9-12］。本研究將重點(diǎn)開展西礦體配入主礦體礦石的適宜比例，并以該配比方案下得到的混合礦為研究對象，開展浮選中礦、浮選尾礦的再磨工藝再選的試驗(yàn)，為進(jìn)一步提高銅回收率提供技術(shù)支持。

2 礦石性質(zhì)

2.1 礦物的元素分析及礦物組成

試樣分別為謙比希西礦體礦樣和主礦體礦樣。不同礦石樣品多元素分析結(jié)果見表1，不同礦樣的主要礦物組成見表2。由表1 可知，主、西礦體礦石主要有價元素為銅，其品位分別為1.82%、2.07%。

表2 表明，主礦體銅的主要礦物為斑銅礦，其次為輝銅礦、自然銅，及極少量的黃銅礦；西礦體銅的主要礦物為黃銅礦，其次為少量輝銅礦、自然銅，極少量的斑銅礦。主礦體脈石礦物則主要是石英及云母；西礦體主要脈石礦物有石英、鉀長石和云母以及微量的鐵氧化物。

2.2 主要含銅礦物的嵌布粒度

對主礦體和西礦體在同等磨礦細(xì)度的條件下（-74μm 含量占65%），采用線段法對重要含銅礦物進(jìn)行解離粒度統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表3。

表1 不同樣品化學(xué)多元素分析結(jié)果

表2 礦石的主要礦物組成及相對含量

表3 重要含銅礦物的解離粒度

3 試驗(yàn)

針對兩種礦樣組成的混合銅礦石，結(jié)合現(xiàn)場情況，首先采用一次粗選-二次掃選-三次精選的開路浮選流程，考察不同配比對選礦指標(biāo)的影響。然后，以適宜配比時所得混合礦為研究對象，并以該配比方案下得到的混合礦為研究對象，進(jìn)行浮選中、尾礦再磨工藝的試驗(yàn)研究。

3.1 磨礦時間與磨礦細(xì)度

在同等磨礦條件下分別對主、西礦體礦樣（-2mm）開展了磨礦時間與磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。考慮現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中磨礦細(xì)度指標(biāo)為-0.074mm 含量占65%～70%，由圖1 可知，西礦體礦石與主礦體礦石相比，礦石硬度較大，較難磨。

圖1 磨礦時間與磨礦細(xì)度關(guān)系曲線

當(dāng)兩種礦樣磨到-0.074mm 占70%的細(xì)度時所需磨礦時間之比為K1=2.5/3.5=0.71；當(dāng)兩種礦樣磨到-0.074mm 占85%時的細(xì)度時所需磨礦時間之比則為K2=5.2/6.1=0.85。

3.2 混合礦的不同配比試驗(yàn)

采用-0.074mm 含量占85%的磨礦細(xì)度分別以西礦體：主礦體=0∶10，2∶8，3∶7，4∶6，3∶4，5∶5 等6 個不同配比的混合礦為原礦，進(jìn)行同等條件下的全流程浮選開路試驗(yàn)，考察不同配比對浮選效果的影響。試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。（注：圖2 中Cao 為pH 值調(diào)整劑，Mac-12 為捕收劑，2#油為起泡劑；下同）。

由圖3 可知，在細(xì)磨條件下，西礦體礦石的混入會導(dǎo)致混合礦精礦品位及回收率下降，且下降程度隨西礦體所占比例的增加而加大。其中精礦品位的變化趨勢，體現(xiàn)了主礦體礦石以斑銅礦為主，西礦體礦石以黃銅礦為主的礦石性質(zhì)，即隨著西礦體礦石比例在混合礦中的增加，精礦中黃銅礦的比例隨之上升，從而導(dǎo)致精礦品位逐漸下降。

結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)需要，4∶6 和3∶4 是重點(diǎn)考察的配比方案。4∶6 條件下精礦回收率和品位均優(yōu)于3∶4 的配比，故后續(xù)試驗(yàn)的礦樣應(yīng)在西礦體：主礦體=4∶6 的配比條件下獲得為宜，該配比條件下所得混合礦的銅品位為1.97%，氧化率為5.58%。

圖2 不同配比方案試驗(yàn)流程圖

圖3 不同配比方案試驗(yàn)結(jié)果

3.3 再磨條件試驗(yàn)

考慮現(xiàn)場采用的是三段一閉路及一段閉路磨礦設(shè)備，很難達(dá)到-0.074mm 含量占85%的磨礦細(xì)度。試驗(yàn)將對西礦體：主礦體=4∶6 配礦方案下的混合礦在磨礦細(xì)度-0.074mm 含量占70%條件下，按照圖2 所示的藥劑制度和流程進(jìn)行開路試驗(yàn)。將所得中礦1、中礦2、中礦3、中礦4、中礦5 合并為一個綜合中礦產(chǎn)品，并分別對磨礦產(chǎn)品、浮選精礦、浮選尾礦及中礦進(jìn)行篩析，根據(jù)銅金屬在各產(chǎn)品中隨粒度分布情況來確定再磨條件。浮選試驗(yàn)見表4。各產(chǎn)品篩析結(jié)果分別見表5、表6、表7、表8。

表4 粗磨混選試驗(yàn)結(jié)果

表5 粗磨磨礦產(chǎn)品粒度篩析結(jié)果

表6 浮選精礦粒度篩析結(jié)果

表7 浮選綜合中礦粒度篩析結(jié)果

表8 浮選尾礦粒度篩析結(jié)果

表4 試驗(yàn)結(jié)果表明，混合礦在粗磨條件下所得尾礦品位為0.28%，回收率達(dá)13.63%，因而不能直接拋尾，有必要開展尾礦再磨再選。表8 尾礦篩析結(jié)果表明，尾礦中+0.097mm 粒級占尾礦總量的23.39%，該粒級金屬在尾礦中占比高達(dá)51.64%。表7 結(jié)果表明，中礦中+0.074mm 粒級產(chǎn)率占比48.66%，該粒級金屬在中礦中占比達(dá)到52.8%。因而非常有必開展再磨再選試驗(yàn)對這部分粗粒級中的銅金屬予以回收，進(jìn)而提高選礦綜合率。

根據(jù)篩析結(jié)果，以下再磨再選試驗(yàn)中將綜合中礦分級粒度選為0.074mm，尾礦分級粒度則選為0.097mm。

3.4 粗粒中尾礦再磨細(xì)度試驗(yàn)

圖4 再磨細(xì)度試驗(yàn)流程圖

重復(fù)再磨條件試驗(yàn)，分別產(chǎn)出精礦、尾礦及中礦，然后中礦按-0.074mm 分級，尾礦按-0.097mm 分級，將粗粒中礦及粗粒尾礦混勻后進(jìn)行再磨細(xì)度條件試驗(yàn)。試驗(yàn)條件及流程如圖4 所示，試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 再磨細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果

由圖5 可知，不再磨時細(xì)度為13.95%，作業(yè)回收率為63.53%，當(dāng)再磨細(xì)度為81.41%時，作業(yè)回收率和品位均增加，達(dá)到85.22%和8.54%。隨著細(xì)度的繼續(xù)增加，回收率無明顯變化，且精礦2品位逐漸降低。所以，選擇再磨細(xì)度為-0.074mm占81.41%為宜。

3.5 再磨再選閉路試驗(yàn)

在再磨細(xì)度為-0.074mm 占81.41%的條件下，按照圖4 所示試驗(yàn)條件和流程，并將中礦1 返回掃一作業(yè)、中礦2 順序返回、精礦2 返回到精一作業(yè)，開展再磨再選閉路試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表9。

表9 再磨再選閉路試驗(yàn)結(jié)果

由表9 可知，經(jīng)粗磨-浮選-粗粒中尾礦再磨-再選流程，可得到品位為34.41%，回收率為90.46%的最終精礦；尾礦銅金屬損失由粗磨開路條件下的13.63%也降低到了9.54%。

3.6 粗粒中尾礦再磨單獨(dú)再選試驗(yàn)

由于在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，中礦量及指標(biāo)波動較大將極大影響最終精礦指標(biāo)，因而在再磨細(xì)度為-0.074mm 占81.41%的條件下開展粗粒中、尾礦再磨-單獨(dú)再選工藝的開路、閉路試驗(yàn)。開路試驗(yàn)條件及流程見圖6，開路試驗(yàn)結(jié)果見表10。

圖6 再磨單獨(dú)再選開路試驗(yàn)流程

表10 再磨單獨(dú)再選開路試驗(yàn)結(jié)果

在開路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對單獨(dú)再選流程所得中礦按照順序返回進(jìn)行再磨單獨(dú)再選的閉路流程，試驗(yàn)條件和流程參照圖6，試驗(yàn)獲得一個品位為37.95%，回收率為72.89%的高品位精礦，和一個品位為20.91%，回收率為18.26%的低品位精礦。兩個精礦合計可得到綜合品位為32.63%，綜合回收率為91.15%的混合精礦產(chǎn)品。比再磨再選試驗(yàn)所得精礦回收率提高了0.69 個百分點(diǎn)。

4 結(jié)論

（1）主、西礦體礦石主要有價元素為銅，其中主礦體銅的主要礦物為斑銅礦，其次為輝銅礦、自然銅，及極少量的黃銅礦；西礦體銅的主要礦物為黃銅礦，其次為少量輝銅礦、自然銅，極少量的斑銅礦。西礦體主要脈石礦物有石英、鉀長石和云母以及微量的鐵氧化物；主礦體脈石礦物主要是石英及云母。

（2）試驗(yàn)所得混合礦的適宜配礦比例為西礦體礦樣∶主礦體礦樣=4∶6。

（3）根據(jù)粗磨條件下浮選產(chǎn)品的篩析結(jié)果，將綜合中礦分級粒度選為0.074mm，尾礦分級粒度則選為0.097mm。分級所得粗粒中尾礦再磨適宜細(xì)度為-0.074mm 占81.41%。

（4）經(jīng)粗磨-浮選-粗粒中尾礦再磨-再選流程，可得到品位為34.41%，回收率為90.46%的銅精礦。經(jīng)粗磨-浮選-粗粒中尾礦再磨-單獨(dú)再選流程可得到綜合產(chǎn)率為5.28%，綜合品位為32.63%，綜合回收率為91.15%的混合銅精礦。