內蒙古某銅礦分選工藝優化選擇

董風芝， 姜春志

(山東理工大學 資源與環境工程學院， 山東 淄博 255049)

內蒙古某銅礦分選工藝優化選擇

董風芝， 姜春志

(山東理工大學 資源與環境工程學院， 山東 淄博 255049)

摘要：分選工藝是影響礦物分選指標的重要因素.在對內蒙古某銅礦礦物性質深入研究的基礎上，通過磨礦細度、精選次數、掃選次數、礦漿pH值等浮選主要工藝因素進行單因素條件試驗，確定合理的分選流程為：一次粗磨，粗精礦再磨，一次粗選兩次精選兩次掃選. 閉路試驗結果表明，該工藝流程可以獲得良好的分選指標，精礦品位23.12%；回收率86.73%.

關鍵詞：黃銅礦； 浮選； 工藝流程； 單因素試驗； 閉路試驗

銅是應用最為廣泛的工業原料之一，用量僅次于鋼鐵和鋁，在國民經濟中占有重要地位[1].目前世界銅儲量60%集中在美洲.中國銅資源儲量占世界總儲量的4.36%，人均擁有量不足世界平均水平的24%，資源量十分緊缺.近年來中國銅需求量持續增長，進口量不斷增加，目前銅精礦進口量約為國內產量的5倍[2].我國銅資源的緊缺，對國民經濟安全運行構成一定威脅.加強對銅資源開發利用工藝技術的研究，不斷提高資源利用效率，成為我國銅資源開發中的重要內容[2-3]. 我國銅礦資源以黃銅礦為主，普遍采用浮選工藝. 具體的分選工藝流程需要在對礦石性質進行相關研究的基礎上，通過可選性研究試驗優化主要工藝參數，確定最佳分選工藝. 內蒙某銅礦儲量豐富，亟待開發，研究合理的工藝流程對該礦的開發利用具有極大的指導意義.

1礦石性質

內蒙古某銅礦屬于蝕變巖型銅礦，主要有用礦物為黃銅礦，主要脈石礦物為綠簾石，礦物組成分析結果見表1.黃銅礦粒徑一般0.01～0.1mm，多呈不規則粒狀集合體嵌布于脈石中，脈壁不平直，向兩側呈浸染狀擴散，常與黃鐵礦伴生.黃銅礦的嵌布特征是粒度微細、與脈石礦物的交生關系十分復雜，需要很高的磨礦細度才能使其得到較為充分的解離.

表1　原礦礦物組成分析結果　%

原礦樣多元素化學分析結果見表2，由表2可以看到，原礦中銅金屬含量比較高，為回收利用的主要成分，其它元素含量較低，達不到綜合回收要求；砷等雜質元素含量低，對分選極為有利.銅的物相分析結果見表3，物相分析結果表明，銅礦物氧化程度低，對銅金屬的分選有利[4].

表2　原礦多元素化學分析結果　%

表3　銅金屬物相分析結果　%

2粗磨磨礦細度

原礦樣混合均勻后，用顎式破碎機碎至0～2mm，進行磨礦細度試驗. 一粗一掃流程，粗選添加石灰600g/t、丁黃藥160g/t、2號油60g/t，粗選時間6min. 掃選添加丁黃藥40g/t，2號油15g/t，掃選時間3min. 浮選試驗結果見圖1.

從圖1浮選結果看，隨著磨礦時間的延長，精礦回收率逐漸提高，粗精礦品位則比較接近.磨礦時間12～14min時精礦指標較高，之后開始下降.其原因是隨著磨礦細度提高，細粒嵌布的黃銅礦得以解離，更多的黃銅礦被分選到精礦中從而提高了回收率。磨礦過細，則由于脈石礦物的泥化使得浮選過程惡化，影響了藥劑對黃銅礦的捕收，回收率反而下降。由此確定粗磨磨礦時間為12min，經測定此時磨礦細度小于0.075mm占65.6%.

圖1　磨礦細度試驗結果

根據試驗結果，磨礦時間12min時粗精礦回收率87.26%，粗掃選總回收率91.29%，回收率指標偏低[5]，分析其原因，應該是由于部分銅礦物嵌布粒度微細，常規浮選工藝回收較為困難.

3石灰用量(pH值)試驗

浮選礦漿的pH值對浮選過程有較大影響，其一是影響到礦物顆粒表面的物理化學反應，進而影響顆粒表面可浮性；其二是影響浮選藥劑的解離狀態及各類離子的濃度，進而影響到藥劑與礦物表面的作用，最終影響浮選指標. 黃藥通常在堿性條件下使用，試驗中選用石灰調整礦漿pH值，合理的石灰用量通過試驗來確定.

主要分選條件：磨礦時間12min，丁黃藥160g/t、2號油60g/t，分選時間6min.分別在不同石灰用量(不同pH值)條件下分選，根據最終精礦指標確定粗選石灰用量(最佳pH值)。分選結果見圖2.

由圖2試驗結果看出，不使用石灰時，回收率較低.隨著石灰用量增加，礦漿pH值提高，回收率呈現先升后降的變化趨勢，用量過多回收率隨之下降.精礦品位則隨著石灰用量增加，呈現下降趨勢，但變化不大. 分析其原因，主要是石灰的凝聚作用，使得浮選泡沫保持一定粘度，有利于提高回收率，但過高則使泡沫過粘，浮選過程惡化，反而降低了回收率. 泡沫粘度增大，脈石礦物夾雜增多，品位則略有下降.綜合考慮確定石灰用量600g/t，經測定，此時礦漿pH值=8.1.

圖2　石灰用量試驗結果

4再磨磨礦細度與精選次數

為獲得高品位精礦，黃銅礦的分選通常采用兩段磨礦流程，對粗精礦進行再磨，充分解離后再精選獲得高品位精礦產品，同時再磨的礦量可以大大減少，降低生產成本[6-7]. 為確定合理的再磨細度，進行了粗精礦再磨試驗.

粗磨礦時間12min，粗選條件同前；粗精礦不進行任何處理，直接采用XMB-70輥筒棒磨機磨礦，一次精選3min，二次精選2min.試驗結果見圖3.

圖3　再磨時間與精礦品位關系

由圖3試驗結果看，粗精礦不經再磨直接精選2次，精礦品位可達到21%，考慮到閉路流程中由于中礦返回的影響精礦品位將有所下降，說明要獲得品位20%以上的銅精礦必須采用再磨作業. 顯微鏡下觀測不再磨條件下的精礦產品，發現存在較多連生體，黃銅礦單體解離度為74%，也印證了這一分析結論.

隨著再磨時間的延長，黃銅礦解離度提高，最終精礦品位提高.再磨15min時，精礦品位達到30.89%，說明再磨細度對精礦品位影響顯著. 再磨5min后，二次精選精礦即可達到25%，按一般規律推測閉路分選精礦品位可保持在20%以上，由此可以初步確定再磨時間5min，精選次數兩次即可. 顯微鏡下觀測再磨5min條件下的精礦產品，黃銅礦單體解離度為85%，單體解離度的與精礦品位同步提高. 由于閉路分選中礦返回的影響，閉路分選時精礦品位將有一定的下降，所以合理的再磨細度需通過閉路試驗驗證[8].

5掃選次數試驗

為盡可能提高銅的回收率，掃選作業需要強化，合理的掃選次數通過試驗確定. 粗選條件同前. 掃選條件：丁黃藥40g/t，2號油15g/t，掃選時間3min. 分選結果見表4.

表4　掃選次數試驗結果　%

表4試驗結果表明，第三次掃選精礦回收率已經很低，確定選次數為兩次.

6閉路試驗

在開路試驗所確定的最優條件的基礎上，用單槽浮選機進行模擬閉路分選試驗，以確定中礦返回對精礦指標的影響.分選工藝流程：一次粗磨，一次粗選，兩次掃選，粗精礦再磨，兩次精選，中礦循序返回. 每份礦樣1kg，連續分選6份礦樣. 閉路流程如圖4.

圖4　閉路浮選流程

粗精礦再磨5min，第5、6個試驗的精礦指標基本穩定，分選的第5、第6份樣的平均指標見表5.

表5　再磨5分鐘閉路試驗結果

由表5可看出，第5、6個試驗的精礦指標基本穩定，礦量達到平衡，但金屬量沒有達到平衡，原礦計算品位只有1.086%(損失5.57%銅金屬回收率)，分析主要原因是礦物解離度不夠，連生體較多，連生體在中礦中累積，導致金屬量不平衡，實際生產中這部分中礦將會機械地分配到精礦、尾礦中，造成精礦品位的下降，回收率則會比閉路試驗中精礦回收率有所提高.根據一般規律，品位將略有下降，回收率約在90%左右[6，8].由于精礦品位已達到23.12%的較高水平，再提高磨礦細度已無必要，所以確定再磨時間為5min.經測定此時細度小于0.045mm占96.52%.

7結論

通過對內蒙某銅礦的試驗研究，可以得到以下結論：(1)要獲得品位20%以上的銅精礦，必須進行粗精礦再磨，再磨細度對精礦品位有顯著影響；(2)對該礦最合理的浮選流程為一次粗磨、粗精礦再磨，一次粗選兩次精選兩次掃選，可獲得品位20%以上、回收率90%左右的銅精礦;(3)該礦銅礦物嵌布粒度不均勻，部分銅礦物嵌布粒度微細，回收困難.要進一步提高回收率，必須對這部分微細粒采取特別的工藝措施.

參考文獻:

[1] 周平，唐金榮，施俊法，等. 銅資源現狀與發展態勢分析[J]. 巖石礦物學雜志, 2012(5):750-756.

[2] 顧曉薇，胥孝川，王 青，等. 世界銅資源格局[J].金屬礦山, 2015(3):8-126.

[3] 王威. 中國銅投資戰略選擇[J].國土資源情報, 2014(9):38-43.

[4] 王毓華，鄧海波. 銅礦選礦技術[M]. 長沙：中南大學出版社，2012.

[5] 羅良烽，劉俊，郭素紅. 國外某銅礦選礦試驗研究[J]. 中國礦山工程，2015(3):22-24.

[6] 彭會清，趙鵬鵬，周海歡，等. 青海某銅礦選銅工藝優化的試驗研究[J]. 礦業研究與開發, 2012(6):53-56.

[7] 焦科誠. 云南羊拉某低品位細粒級難選銅礦選礦試驗研究[J]. 有色礦冶，2013(1):23-26.

[8] 許時. 礦石可選性研究[M]. 2版. 北京：冶金出版社，2007.

(編輯：姚佳良)

Optimized selection of separation process of a chalcopyrite in Inner Mongolia

DONG Feng-zhi, JIANG Chun-zhi

(School of Resources and Environmental Engineering, Shangdong University of Technology, Zibo 255049, China)

Abstract:Separation process is one of the important factors affecting mineral separation index. Base on deep study in mineral properties for a chalcopyrite in Inner Mongolia, we made single-factor experiments such as grinding fineness, numbers of concentration and scavenging and pH value. The reasonable separation process is: one coarse grinding,one regrinding for primary concentrate, one roughing and two concentrations and two scavengings. Closed-circuit test results show that the process could get good separation indexes. Concentrate grade reached 23.12%, and the recovery rate was 86.73%.

Key words:chalcopyrite; flotation; process flow; single-factor experiment; closed-circuit experiment

收稿日期：2015-07-22

作者簡介：董風芝，男，dongfz@sdut.edu.cn

文章編號：1672-6197(2016)05-0052-04

中圖分類號：TD952

文獻標志碼：A