金堆城鉬礦選礦工藝與技術

朱永安，王漪靖，王永超

(金堆城鉬業股份有限公司，陜西 西安 710077)

0 引 言

金堆城鉬礦為一特大型斑巖鉬礦床，露天開采，選礦設計及生產規模已從建礦初期的500 t/d 擴大到現在的4萬t/d。與此同時，金堆城向河南汝陽、安徽金寨擴充資源，先后在汝陽東溝鉬礦新建5 kt/d、2萬t/d選礦廠，成為陜西有色的主干礦山，在國內鉬爐料工業生產中占有極其重要的地位。礦產資源不可再生，鉬資源儲量日趨減少，總結探討金堆城鉬選礦技術進展歷程和發展方向，對企業可持續發展和中國選鉬技術進步具有重要的現實意義，對同類礦山生產建設具有很好的借鑒作用。

1 礦巖類型及礦石性質

金堆城鉬礦是典型的的斑巖型鉬礦床，礦體分北露天和南露天。北露天礦巖類型主要為花崗斑巖和安山玢巖，南露天上部主要礦巖類型為石英巖，下部主要為安山玢巖。南北露天礦石中主要金屬礦物有輝鉬礦、黃鐵礦及少量黃銅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦、輝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦，脈石礦物以石英為主，并有少量長石、螢石、云母、綠泥石等。輝鉬礦呈細脈浸染狀嵌布，粒度一般在0.027～0.045 mm，與石英、黃鐵礦、黃銅礦、閃鋅礦等關系密切。

金鉬汝陽東溝鉬礦礦巖類型為花崗斑巖，礦石中主要金屬礦物有輝鉬礦、磁鐵礦、黃鐵礦，另有少量的赤鐵礦、鈦鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦；主要脈石礦物有長石、石英、角閃石、綠泥石、高嶺石，另有少量的黑云母、絹云母、方解石、螢石、滑石及碳質物等。輝鉬礦主要呈片狀集合體嵌布，嵌布粒度相對較粗，在+0.074 mm 粒級中輝鉬礦的占有率為36.61%，與石英、綠泥石、長石和方解石的嵌布關系十分密切。

金堆城鉬礦和汝陽東溝鉬礦礦石主要元素分析見表1。

表1 金堆城和汝陽原礦主要元素分析結果 %

2 選礦廠建設及擴產改造概況

2.1 金堆城本部建設概況

金堆城鉬礦始建于1958年，1966～1983年先后建成投產了一選廠、二選廠及三選廠，設計日處理礦量2.05萬t，年產鉬精礦標量1.34萬t。一選廠1966年9月建成投產，設計規模500 t/d。根據礦山發展戰略，1993年一選廠停產拆除。二選廠1971年9月建成投產，設計規模5 000 t/d。經過1973年和1980年2次擴建，二選廠形成了4個磨礦與粗選系列，保留原1個精選系列，設計規模增加至6 600 t/d，現實際生產能力為8 000 t/d。三選廠1983年11月建成投產，設計規模1.5萬t/d，9個磨礦與粗選系列，3個精選系列。1996年三選廠實施達產改造，2011年在預留場地新建1萬t/d生產線，目前實際處理礦量為3.2萬t/d。

2.2 金鉬汝陽建設概況

2004年初，金堆城聯合別的企業收購了汝陽東溝鉬礦，成立了金鉬汝陽公司。2011年12月，金鉬汝陽5 kt/d選礦廠建成投產，目前處理量已達到6.2 kt/d[1]。2015年6月，金鉬汝陽2萬t/d選礦廠建成投產，目前正在進行達產達標工藝攻關，達產達標后，年產57%鉬精礦1.32萬t，63%鐵精礦14.52萬t。

3 選礦工藝及技術進步

3.1 改混合浮選為優先浮選，奠定了大工業生產的基礎

一選廠原設計浮選工藝為鉬硫混合浮選(見圖1)，混合精礦抑硫浮鉬，分離浮選的尾礦即為硫精礦，分離浮選的鉬精礦經1段再磨和8次精選獲得最終鉬精礦，當年生產的鉬精礦品位僅34%～40%，鉬回收率50%～65%。1967年6月，將混合浮選改為鉬優先浮選(見圖2)，鉬精礦品位達到46.62%,回收率提高到72.4%，這一工藝被二、三選礦廠改造或設計時采用[2]。

圖1 金堆城鉬礦混合浮選原則流程

圖2 金堆城鉬礦優先浮選原則流程

3.2 提高鉬精礦品位工藝攻關，鉬精礦質量達到國際先進水平

為了提高鉬產品競爭能力，打入國際市場，1980年金堆城首先與北京礦冶研究總院合作，在一選廠增加粗精礦濃縮脫藥、1段再磨旋流器串聯，使鉬精礦品位由46%提高到51%，各項含雜也相應降低。1981年到1992年，又與西安冶金研究所等單位合作，在西德專家協助下，增加2段再磨，使鉬精礦品位達到53%。

3.3 新藥劑應用研究

3.3.1 磷諾克斯降鉛成效顯著

金堆城設計抑鉛采用重鉻酸鉀，一般情況下鉬精礦中鉛含量不超標，但有時高達1%，影響產品出廠。1987年在三選廠進行了磷諾克斯降鉛工業試驗研究，在鉬精選段加藥 8.3 g/t，使鉬精礦中的鉛含量由 0.916%降至 0.078%，遠遠優于國標(0.15%)的要求。1991年，選礦廠推廣應用磷諾克斯后鉬精礦中鉛含量降至0.042%以下，滿足了外商要求[3]。

3.3.2 首創無氰選鉬社會經濟效益巨大

氰化鈉一直是選鉬的“王牌”抑制劑，但因其毒性大，對環境污染嚴重，無氰選鉬一直是選礦界關注的技術難題。金堆城和西北有色金屬研究院合作，經過長達10年的反復試驗研究，于1994 年率先在國內實現了無氰選礦，用巰基乙酸鈉代替了氰化鈉，在不影響鉬品位、回收率的前提下，各項含雜符合要求，該技術的應用，年直接經濟效益顯著，并有巨大的社會效益[4]。

3.3.3 YC 藥劑代替煤油效果明顯

2005年，對 YC捕收劑選鉬進行了系統的小型試驗和工業試驗。試驗結果表明，在相同條件下，YC捕收劑選鉬技術指標與煤油相當，個別指標優于煤油，尤其適合于選別低品位難選礦石，可以替代煤油。2006 年5月YC藥劑在金堆城鉬礦推廣應用，選鉬回收率提高1.68 個百分點[5]。

3.3.4 泡沫調整劑研究初見成效

針對現用雜醇起泡劑粗選起泡速度慢、精選段發粘的問題，2016年與中南大學合作，研發并篩選出泡沫調整劑ZF-68，該藥劑可明顯改善粗選起泡速度慢、精選泡沫不易破的問題，粗選泡沫量增大，精選泡沫流動性變好。目前ZF-68泡沫調整劑正在三選廠進行工業試驗，有望應用成功。

3.4 57%鉬精礦新工藝填補國內空白

1999年，對二選廠精選工藝進行了改進，將深度浮選工藝直接設置于精選之后(見圖3)，使鉬精礦品位由51%提高到57%以上[6]。2006年，三選廠進行了57%鉬精礦新工藝及產業化研究，首次在鉬精選段聯合采用浮選柱和浮選機及立式攪拌磨擦洗工藝(見圖4)，在保證回收率不降低的情況下，實現了采用單一浮選法全部生產57%鉬精礦[7]，為我國鉬產業鏈后續產品工藝優化和質量提升奠定了基礎。

3.5 難選細粒鉬資源回收效果顯著

隨著礦產資源的開發，金堆城鉬礦石趨向于貧、細、雜，生產高品位鉬精礦時精選尾礦鉬含量高達0.4%～0.6%，其中-20 μm粒級含量達到50%以上，年損失鉬金屬約900 t。2012年開展了鉬精選尾礦再選技術研究，2014年采用礦泥分散—選擇性絮凝—強力抑銅浮鉬工藝技術及旋流靜態微泡浮選柱分選設備，實現了難選微細粒級高銅精選尾礦的綜合回收[8]，年回收鉬精礦標量1 000 t，新增利潤2 000余萬元。

圖3 57%鉬精礦深度浮選原則流程

圖4 57%鉬精礦機柱聯合浮選原則流程

3.6 碎磨工藝及選礦裝備升級技術改造

3.6.1 水力旋流器代替螺旋分級機

2007年，二選廠采用FX-710水力旋流器代替一段磨礦用2FLG-3000型螺旋分級機，分級效率提高5.41個百分點，溢流濃度和細度提高 3.04和9.57 個百分點，粗選段浮選回收率提高1.04個百分點[9]。2014年，三選廠采用FX-500水力旋流器對3臺2FLC-2400型螺旋分級機進行了改造，年增產鉬精礦標量105 t,創效益300萬元。

3.6.2 高壓輥磨開創有色礦山應用先河

2009年，三選廠在選礦工藝升級改造中，碎礦采用3段閉路+高壓輥磨新工藝，碎礦產品粒度P80降至6.8 mm、-0.074 mm含量達到17%，磨礦功指數由13.6 kWh/t降至12.2 kWh/t，球磨機處理能力提高33%，實現了“多碎少磨”和節能降耗[10]，開創了高壓輥磨機在有色行業應用的先河。

3.6.3 半自磨工藝代替常規碎磨工藝

2015年，金鉬汝陽新建2萬 t/d選礦廠碎磨采用“粗碎+半自磨+球磨+頑石破碎”工藝流程代替傳統的“3段閉路破碎+球磨”工藝流程，實現了我國鉬選廠碎磨工藝的重大突破。半自磨工藝不僅簡化了選礦廠的工藝流程，更有利于環境保護，也為實現自動化智能調節奠定了基礎。

3.6.4 大型浮選設備應用有所創新

1993年，三選廠采用XCF/KYF-24浮選機聯合機組對鉬硫粗選A型浮選機進行了改造，在國內首次實現了該類型浮選機的水平配置[11]。2011年，該廠新建1萬t/d生產線粗掃選采用CCFφ5.0×10 m浮選柱+KYF-100浮選機聯合機組，提高選鉬回收率0.48個百分點。2015年，金鉬汝陽新建2萬t/d選礦廠粗掃選采用KYF-260浮選機，選礦裝備水平大幅提升。

3.6.5 鉬精礦脫水工藝簡化

2010年，三選廠經過試驗研究，首次在鉬礦山成功應用拉羅克斯壓濾機，將鉬精礦傳統的3段脫水工藝簡化為2段脫水工藝，使濾餅水分控制在10%左右[12]，省去了干燥環節，杜絕了物料飛揚損失及環境污染現象，提升了裝備水平。

3.7 綜合回收效果顯著

金堆城鉬礦床中含銅礦物為黃銅礦，地質品位僅0.028%，由于鉬銅伴生，銅在選鉬過程中富集而進入鉬精選段，鉬精選尾礦含銅0.5%～0.8%。在小試成功的基礎上，1985年起，即投入銅的工業生產，采用一粗、一掃、三精的工藝流程，獲得了銅精礦品位16%以上、銅作業回收率75%～80%的選別指標，年回收銅金屬1 000 t，經濟效益顯著。在我國開創了低品位銅的綜合回收先例。

鉬礦床中磁性鐵含量分布均勻，平均品位0.921%，幾乎全部進入鉬硫尾礦。從1991年起和鞍鋼礦山公司研究所合作，采用磁選—再磨—細篩自循環工藝，獲得了TFe品位63.70%、回收率55%的鐵精礦[13]，突破了超細低貧磁鐵礦用常規工藝品位難以達到60%的難題，填補了國內該領域的空白。目前，鐵精礦產量已達到5.5萬t/a，年創效益1 000萬元。

3.8 總結及簡評

金堆城鉬礦依靠科技進步，不斷進行技術改造，使選礦流程結構不斷優化，藥劑制度逐漸合理，工藝指標不斷提高，取得了明顯的經濟、社會效益。

“優先浮選”原則流程的改進，為鉬硫分離、提高鉬精礦品位奠定了基礎，結束了我國鉬精礦質量長期徘徊不前的歷史；隨著對“輝鉬礦原品位低、粒度細、選礦比大、浮選過程中油藥富集”等特點的認識和發現，研究采用“粗精礦脫藥—多段磨礦—多次精選”流程，將鉬精礦品位從46%提高到53%，是選鉬工藝進步的里程碑，也是針對礦石性質而確定選礦工藝的成功典范；“深度浮選”和“機柱聯合—立式擦洗”工藝是針對下游工廠需要超高品質鉬精礦而研究開發的，這種單一浮選法突破了國內外用濕法冶金法生產高品質鉬精礦的傳統工藝，達到國際領先水平；磷諾克斯、巰基乙酸鈉、YC藥劑的推廣應用，打破了選鉬用傳統藥劑的觀念, 在選礦藥劑應用方面取得重要突破；高壓輥磨機、半自磨機、大型浮選機、拉羅克斯壓濾機的研究應用，提升了我國鉬選礦工藝及裝備水平，銅、鐵等有價元素得到綜合回收，提高了資源利用率，安置了企業富余人員。

經過50多年的發展, 金堆城鉬礦選礦工藝與技術裝備處于國內同行業領先地位, 已成為當代中國鉬選礦工業的代表。建礦以來，金堆城選礦生產技術指標不斷提高，具體變化見圖5～圖7。

圖5 金堆城選礦處理礦量變化

圖6 金堆城鉬精礦產量變化

圖7 金堆城鉬選礦回收率及精礦品位變化

4 存在問題及努力方向

4.1 粗精礦濃縮脫藥問題

金堆城現有2個選礦廠工藝設計都考慮了粗精礦濃縮脫藥，由于濃密機脫藥效果有限，加之底流管堵塞及生產管理等因素，濃密機始終未能正常運行而改作他用，影響再磨細度和選別指標。研究應用新的脫水工藝及設備是金堆城鉬選礦面臨的技術難點之一。

4.2 57%鉬精礦工藝適應性問題

目前，金堆城生產57%鉬精礦采用深度浮選或機柱聯合新工藝，這兩種工藝都依賴于礦石性質，對礦石巖性、品位及可浮性要求較高。同時，還存在著精選流程長、中礦反復循環和精尾跑高等問題，尤其是礦石品位下降時問題更為突出，難度更為加大。因此，研發一種高效節能、靈活簡捷的57%鉬精礦生產工藝很有必要。

4.3 浮選新工藝研究深度不夠

由于多種原因，對當前選礦技術前沿的浮選工藝，如閃速浮選、電化學浮選、分支浮選、無捕收劑浮選等還沒有進行深入研究和應用，選礦自動化和信息化程度不高。今后要加強新工藝研究應用，提高自動化和信息化水平，力爭使浮選工藝發生新的變革。

4.4 金堆本部碎磨工藝及裝備落后

金堆城本部碎磨工藝為傳統的3段破碎+磨礦，碎礦產品粒度粗，裝備水平落后，與國外大型有色礦山有較大差距。目前，正在研究整體升級改造，擬拆除現有2個老選廠，保留新建1萬 t選礦廠，采用露天礦半移動破碎-膠帶輸送結合與SABC工藝，新建一個3萬t/d選礦廠。

4.5 金鉬汝陽半自磨工藝面臨的問題

金鉬汝陽2萬t/d選礦廠半自磨工藝歷經一年多的調試，仍存在半自磨機生產能力低、電耗高、鋼球消耗大、襯板消耗快的問題，亟待研究確定適宜的鋼球尺寸、襯板材質及工藝操作參數，盡快實現達產達標。

4.6 選礦回收率與國外差距大

雖然金堆城鉬選礦技術取得了可喜的進展，但與西方先進企業相比選礦回收率較低，美國克萊邁克斯(Climax)選鉬回收率可達到91%～92%，而金堆城目前選鉬回收率最高僅為87%。尋求一種簡單有效的方法如新工藝、新藥劑提高選礦回收率,是提高金堆城選礦技術乃至中國鉬選礦技術水平亟待解決的重要問題。

4.7 選礦自動化和信息化程度較低

金堆城選礦自動化僅限于微機核子秤、自動加藥機、自動磨礦控制、自動采樣等系統，這些自動化作業不能有機結合、相互協作、相互補充。另外，生產指標實時信息采集、數據處理及傳遞系統不夠完善，信息不能共享。隨著礦山專用檢測儀表的研究與開發，模型預測控制、智能控制、優化控制將成為選礦過程控制的主要發展方向。從礦山實際出發，需要把以信息技術為核心的“數字礦山”作為選礦信息化的目標和方向。

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