國內(nèi)某銅礦鉬精選作業(yè)CCF浮選柱的應(yīng)用研究

李 紀(jì)

中際山河科技有限責(zé)任公司 湖南長沙 430100

鉬 在地殼中的平均含量約為十萬分之一，是自然界分布較少的一種元素[1]。據(jù)統(tǒng)計，世界上近 75% 的銅和 50% 的鉬產(chǎn)自于銅鉬礦石[2]。銅鉬浮游性質(zhì)相近，選別困難，銅鉬分離已成為選礦領(lǐng)域的難題[3]。目前，行業(yè)專家學(xué)者主要從選礦工藝、選礦藥劑、選礦設(shè)備以及包括超導(dǎo)磁選和選冶聯(lián)合技術(shù)在內(nèi)的選礦新技術(shù)等方面進(jìn)行研究[4-6]。國內(nèi)某銅礦以原生的浸染狀矽卡巖型銅礦石為主，礦區(qū)平均銅品位約為0.71%，鉬平均含量約為 0.02%。近年來，該礦銅鉬分離作業(yè)中鉬的選礦指標(biāo)一直較差，平均鉬精礦品位約為 36%、回收率約為 65%。

1 問題分析

原礦泥化嚴(yán)重，且礦泥中有用金屬含量與塊礦相當(dāng)，原洗礦工藝因維護(hù)復(fù)雜和金屬流失量大而停用。礦泥不僅消耗大量選礦藥劑，增大了泡沫黏度，使其流動性變差，影響物料循環(huán)流動[7]，而且還會對目的礦物顆粒形成罩蓋和包圍[8]，導(dǎo)致精礦泡沫夾帶較多脈石，影響分選效果。大量礦泥隨礦漿進(jìn)入浮選系統(tǒng)，導(dǎo)致礦漿管路堵塞、攪拌和浮選設(shè)備結(jié)垢、精礦泡沫冒槽，對生產(chǎn)作業(yè)穩(wěn)定性和選礦指標(biāo)影響很大。此外，給礦鉬品位低和原分選設(shè)備選別效率不高，也是影響該礦鉬選別指標(biāo)的重要原因。

2 原礦性質(zhì)

該銅礦為一大型原生的浸染狀矽卡巖型銅礦床，礦石以原生硫化礦石為主，約占礦石總量的 95% 以上，氧化礦及混合礦石占比較小。脈石礦物占礦石物質(zhì)組成的 90% 以上，金屬礦物種類少，占比不大。礦區(qū)平均銅品位為 0.71%，鉬品位為 0.02%，礦石中有害雜質(zhì)砷、磷等含量較低。金屬礦物主要有黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦及輝鉬礦，其他的金屬礦物含量很少；脈石礦物主要為石英、方解石、白云石、斜長石、高嶺石、云母、綠泥石等，其次為透閃石、陽起石、綠簾石、石榴子石等。在礦石中，金屬礦物黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦主要呈均勻的中細(xì)粒浸染狀分布，少數(shù)呈脈狀、條帶狀、塊狀。主要有用金屬礦物為黃銅礦、斑銅礦，粒度為0.01～0.20 mm，脈石礦物粒度為 0.1～5.0 mm。礦石中主要礦物成分如表 1 所列，銅的化學(xué)物相分析結(jié)果如表 2 所列，鉬的化學(xué)物相分析結(jié)果如表 3 所列。

表1 原礦多元素分析結(jié)果Tab.1 Multi-element analysis results of raw ore %

表2 礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果Tab.2 Chemical analysis results of copper phase in ore %

表3 礦石中鉬的化學(xué)物相分析結(jié)果Tab.3 Chemical analysis results of molybdenum phase in ore %

由表 1 可知，礦石中主要的有用組分是 Cu，品位為 0.71%；其次為 Mo，含量為 0.02%，可綜合回收。礦石中含量最高的脈石組分主要是 SiO2、CaO，含量分別為 31.90%、28.60%。

由表 2 可知，礦石中的銅主要賦存于原生硫化銅，分布率為 70.42%；其次為次生硫化銅，分布率為25.35%；賦存于自由氧化銅和結(jié)合氧化銅中的銅含量較少，分布率分別為 2.82%、1.41%。

由表 3 可知，礦石中的鉬主要賦存于硫化鉬，分布率為 95.00%；其次為氧化鉬，分布率為 5.00%。

3 選礦試驗(yàn)與技改調(diào)試

原鉬精選作業(yè)矮柱浮選槽有 2 個規(guī)格：1 臺精選Ⅰ用?1.5 m×2.4 m 矮柱浮選槽；3 臺精選Ⅱ～ Ⅳ用?1.0 m×2.0 m 矮柱浮選槽。矮柱浮選槽主要由礦漿分配器、進(jìn)氣管、礦化器釋放噴頭和槽體組成，其主要工作原理是：壓縮空氣在礦化器中被微孔管分割成微氣流后，與選礦藥劑、礦漿相互作用實(shí)現(xiàn)礦化，再通過釋放噴頭進(jìn)入分選槽；因壓力變化，溶解在礦漿中的過飽和空氣以微氣泡的形式從礦物疏水表面析出，同時高紊流流態(tài)驟變?yōu)榈臀闪鳡顟B(tài)，在浮選槽體內(nèi)實(shí)現(xiàn)分選；精礦從泡沫收集槽排出，尾礦從槽體下端排出。

CCF 型逆流充氣式浮選柱作為一種新型高效分選設(shè)備，具有高富集比、短流程、低能耗、基建成本低等優(yōu)點(diǎn)，其工藝流程如圖 1 所示。CCF 型浮選柱中上部給料，底部通過氣泡發(fā)生器沖入壓縮氣體。礦漿在重力作用下下沉，與底部上升微氣泡逆向接觸，發(fā)生碰撞，目的礦物在藥劑作用下黏附在上升的微氣泡上，被帶至泡沫溢流面溢出成為精礦，尾礦從柱體底部排出。柱體頂端安裝有噴淋水裝置，可根據(jù)泡沫現(xiàn)象、精礦品位進(jìn)行淋洗，將精礦泡沫中夾帶的脈石和礦泥沖洗脫落，達(dá)到二次富集的效果。相較于矮柱浮選槽，CCF 型浮選柱具有更長的捕收區(qū)間和精礦富集區(qū)間，分選效率更突出。

圖1 CCF 浮選柱的工藝流程Fig.1 Process flow of CCF flotation column

基于原礦性質(zhì)和問題分析，結(jié)合選廠現(xiàn)場實(shí)際和同類礦山考察結(jié)果，決定用 CCF 型逆流充氣式浮選柱替代現(xiàn)場矮柱式浮選槽，同時優(yōu)化作業(yè)流程、工藝參數(shù)和藥劑制度，以達(dá)到鉬精礦提質(zhì)增量的要求。

3.1 作業(yè)流程和藥劑制度的優(yōu)化

該銅礦銅鉬分離工藝流程為 1 次粗選、1 次掃選、4 次精選，中礦順序返回。改造前的工藝流程和藥劑制度如圖 2 所示。利用浮選柱替代原有矮柱浮選槽，縮短了作業(yè)流程，提高了泡沫精礦傳輸效率，基本解決了泡沫冒槽造成的跑冒滴漏。同時，針對浮選柱選別效率高、藥劑用量省的特點(diǎn)，對銅鉬分離的藥劑制度進(jìn)行了優(yōu)化完善。改造后的工藝流程和藥劑制度如圖 3 所示。

圖2 改造前的銅鉬分離工藝流程及藥劑制度Fig.2 Process flow and agent system of copper-molybdenum separation before reconstruction

圖3 改造后的銅鉬分離工藝流程及藥劑制度Fig.3 Process flow and agent system of copper-molybdenum separation after reconstruction

3.2 班次作業(yè)時長試驗(yàn)

現(xiàn)場銅鉬分離為間歇性生產(chǎn)，每天給礦的干質(zhì)量為 80～ 100 t，從?6 m 濃縮池底流泵入攪拌桶，加藥調(diào)漿后進(jìn)入浮選機(jī)。相較于連續(xù)性生產(chǎn)作業(yè)，間歇性生產(chǎn)作業(yè)指標(biāo)易受到更多因素影響，如作業(yè)時長、停開車頻次、料流的均勻性和流暢性等。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，班次作業(yè)時長控制在 8～ 12 h，并進(jìn)行作業(yè)時長試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所列。

表4 作業(yè)時長試驗(yàn)結(jié)果Tab.4 Resultsof test for operation duration

分析試驗(yàn)結(jié)果，班次作業(yè)時長過短，濃縮池底流質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，影響鉬精礦作業(yè)回收率；班次作業(yè)時長過長，濃縮池底流質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，易堵塞，影響料流均勻性和流暢性，也對鉬精礦品位產(chǎn)生不利影響。由表 4 可知，銅鉬分離班次作業(yè)時長控制在 10 h，鉬精礦品位為 46.85%，回收率為 72.59%，作業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)最佳。

3.3 浮選柱參數(shù)調(diào)試及流程考察

研究表明，浮選柱充氣量、充氣壓力和泡沫層高對鉬精礦品位和回收率有顯著影響?，F(xiàn)場進(jìn)行了浮選柱充氣量、充氣壓力、泡沫層厚度等參數(shù)條件調(diào)試研究。技改前數(shù)質(zhì)量流程如圖 4 所示。調(diào)試研究確定 CCF 浮選柱最佳條件參數(shù)為：精選Ⅰ浮選柱充氣量為 30 m3/h，充氣壓力為 0.31 MPa，泡沫層高 450 mm；精選Ⅱ浮選柱充氣量為 22 m3/h，充氣壓力為0.23 MPa，泡沫層高 650 mm。鉬精選作業(yè)指標(biāo)品位為46.70%、回收率為 72.36%。技改后數(shù)質(zhì)量流程如圖 5所示。

圖4 改造前的數(shù)質(zhì)量流程Fig.4 Quantity-quality process flow before reconstruction

圖5 改造后的數(shù)質(zhì)量流程Fig.5 Quantity-quality process flow after reconstruction

4 改造效果

利用 2 臺 CCF 浮選柱替代 4 臺矮柱浮選槽，縮短了作業(yè)流程，保障了料流的穩(wěn)定性，使 CCF 浮選柱選別鉬的高效性得以到充分驗(yàn)證和發(fā)揮，鉬精礦生產(chǎn)指標(biāo)得到了明顯改善。連續(xù) 3 個月的累計生產(chǎn)指標(biāo)為：鉬精礦品位為 46.82%，回收率為 72.75%。相較于技改前的生產(chǎn)指標(biāo)，精礦品位提高了 10.82 個百分點(diǎn)，回收率提高了 7.75 個百分點(diǎn)。

利用浮選柱替代矮柱浮選槽后，在年使用周期內(nèi)，其動力成本節(jié)省 35%，約為 11 萬元；設(shè)備維護(hù)成本減少約 3 萬元；藥劑成本節(jié)省約 12 萬元。此外，因選別指標(biāo)的提升，年增加利潤約為 179 萬元，年綜合增加利潤約 205 萬元。采用 CCF 浮選柱，鉬精選作業(yè)達(dá)到了增產(chǎn)增效的目的。

5 結(jié)論

(1) 國內(nèi)某銅礦鉬精礦指標(biāo)較差的主要原因是原礦含泥量大、給礦品位低和原分選設(shè)備效率不高。

(2) 對比分析了 CCF 浮選柱與矮柱浮選槽兩者的分選原理，CCF 型浮選柱具有更長的捕收區(qū)間和精礦富集區(qū)間，對含泥高的鉬精選分選優(yōu)勢更突出。

(3) 利用浮選柱替代浮選槽，同時優(yōu)化了流程工藝參數(shù)和藥劑制度，鉬精礦品位由 36% 提高至46.5%，作業(yè)回收率由 65% 左右提高到 72% 以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著，年增加利潤約 205 萬元。