武山銅礦磨浮工藝指標考查分析及其優化

郭靈敏，胡建國，阮華東，繆亞兵

（1.長沙礦冶研究院有限責任公司，湖南 長沙 410012；2.江西銅業集團有限公司 武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

露江西銅業股份有限公司武山銅礦是國內大型井下銅硫礦山，采選設計規模5000t/d，目前礦山以6000t/d能力組織生產；在磨礦臺效大幅度提升之后，現有的碎磨效能、選礦工藝、設備性能等問題逐步顯現，為查明磨礦臺效大幅度提升后的工藝狀況，探討選礦廠影響選銅指標的主要因素，對武山銅礦磨浮工藝流程進行了考查，重點對磨浮流程各主要節點產品進行粒度分析和工藝礦物學等方面深入研究，在此基礎上，開展了優化選銅指標的試驗研究并提出了其優化方案［1-3］。

2 設計流程及生產現狀

2.1 設計流程

武山銅礦磨礦設計采用半自磨+球磨+旋流器分級流程，浮選工藝采用優先浮選—中礦再磨—銅尾活化選硫流程，粗選段優先浮選流程采用兩次粗選半閉路的流程結構—中礦順序返回流程，部分中礦產品經過球磨機再磨后返回原礦分級作業，選銅粗精礦經三次精選，最終得到銅精礦，選銅尾礦經旋流器粗細分級后分別采用酸性水活化進行粗、細粒分開浮選硫獲得硫精礦。

2.2 生產現狀

武山銅選礦車間2012 -2013年先后采用2臺φ5.8m×1.8m半自磨機代替2臺φ5.5 m×1.8m半自磨機后，處理能力進一步提高。

2016年1-12月生產現場指標統計數據：原礦銅品位0.751%、硫品位9.78%，選銅尾礦含銅0.075%、含硫為3.31 %；銅精礦銅品位 24.55%、回收率87.09%，硫精礦品位40.00%、回收率63.63%。

3 磨浮工藝指標考查分析結果

3.1 考查與當班生產指標

為查明武山銅礦現選礦工藝流程所存在的系統性瓶頸制約問題，提升銅硫選別指標。流程考查取樣從2017年2月18日早班組織開展了磨浮流程考查工作，此次流程考查連續取樣6個小時（9:00～15:00），每間隔半小時取一次樣。考查期間，南礦帶與北礦帶配礦比為1.56∶1，礦石性質總體相對穩定。

表1 考查指標與當班生產指標對比 %

考查相關數據與當班生產指標基本吻合，說明考查取樣具有代表性。從表1可以看出,考查中處理量較高，銅的回收率明顯偏低。

3.2 磨礦分級作業及產品分析

半自磨機給礦（皮帶給礦）粒度測定-185mm粒級產率占 95.00%(185mm為最大入磨粒度)，其中-0.075mm含量為 4.81%（其中-0.019mm含量為 1.87%），說明原生礦泥量為2.00%左右。1#、2#半自磨磨礦濃度分別為69.61%、68.35%，均與設計值（75%）相比要低；按新生-0.075mm 產品量計算半自磨機利用系數1#為0.733t /m3·h，2#為0.827t /m3·h，表明有提高的空間，而1#、2#所對應用的球磨機磨礦利用系數分別為1.72t /m3·h、1.48t /m3·h相對較高；從磨礦分級溢流單體解離情況看，銅礦物單體解離度僅為63.8%，有必要提高磨礦細度并對粒度組成進行優化，以進一步提高單體解離度。

經測定再磨機利用系數為0.219t /m3·h。從銅礦物單體解離度測定結果可知，中礦產品中銅礦物的解離度由再磨給礦的18.2%提高到再磨排礦43.6%，表明銅礦物解離度通過再磨作業有了較大幅度的提高。

3.3 選礦工藝分析

浮選工藝以石灰為pH調整劑、也作黃鐵礦抑制劑，MOS-2、MA-1為粗選段選銅捕收劑、JT2000為起泡劑［4］。粗選段浮選濃度為40%～43%，考查期間，藥劑給入量相對穩定。

由于現場工藝采用抑硫浮銅工藝，為此進行各作業礦漿中有效氧化鈣濃度測定，見表2。

表2 各作業礦漿中有效氧化鈣濃度測定結果

由表2可看出，粗選段中有效氧化鈣濃度較高，符合采用高鈣抑硫浮銅的優先浮選工藝要求，而在精選段有效氧化鈣濃度顯著降低，說明石灰是武山銅礦黃鐵礦高效抑制劑。

3.4 主要產品分析

銅精礦、選銅尾礦與再磨分級溢流產品中銅的粒級分配率、粒級回收率及粒級金屬分布率分別如圖1～圖3所示。

從圖1～圖3可看出：

（1）對于浮選銅精礦來說，粒級回收率均大大高于粒級分配率，這說明通過浮選作業使銅礦物與黃鐵礦及脈石的分離效果好；其中+0.038～-0.045mm粒級回收率最高，達到83.93%以上，+0.075～-0.15mm粒級回收率次高，-0.019mm粒級回收率一般在79%上下，+0.15mm粒級回收率最低。

（2）浮選作業的技術指標：對品位23.15%的銅精礦、-0.075mm金屬分布率占78.87%、單體解離度79.60%，粒度分析及鏡下分析結果表明，影響精礦品位是細粒級硫及脈石的影響所致。

（3）浮選尾礦品位0.135%，-0.075mm分布率占50.96%，銅礦物單體解離度19.5%；粒度分析結果表明：+0.15mm粒級全部損失在尾礦中沒有得到回收，其次+0.15～-0.18mm粒級，表明粗粒級回收率較低，-0.019mm粒級產率占24.25%，分布率占20%，說明浮選尾礦損失近一半以上是-0.019mm微細粒級及+0.15mm粒級以上粗粒級。

（4）要進一步提高銅礦物回收率。建議①可從改變入選物料組成入手，降低+0.15mm粗粒級產率，以降低粗粒級損失率。②強化微細粒浮選效果。

圖1 銅精礦中銅粒級分配率、粒級回收率及金屬分布率曲線圖

圖2 再磨分級溢流中銅粒級分配率、粒級回收率及金屬分布率曲線圖

圖3 選銅尾礦中銅粒級分配率、粒級回收率及金屬分布率曲線圖

3.5 產品物相分析及相回收分析

浮選各產品物相分析及相回收情況見表3。

表3 產品物相分析及相理論回收率情況 %

本次考查中所處理入選原礦氧化率為13.41%，其中氧化銅回收率偏低，僅為35%左右，而硫化銅的回收率較高，從相回收情況來看，礦石銅氧化率高低是影響銅回收率主要因素之一。

3.6 產品工藝礦物學分析

入浮給礦與選銅尾礦中銅礦物和黃鐵礦的解離度測定結果如表4所示。

表4 產品中銅礦物及黃鐵礦的解離度 %

原礦磨至-0.075mm占65%時，銅礦物的解離度為63.8%，加上富連生體合計為73.1%。預計在此細度下適合進行銅礦物的粗選，不能獲得高品位的銅精礦。黃鐵礦的解離度遠高于黃銅礦，在合適的選別工藝中可以到大部分分離。尾礦礦樣中選銅尾礦中殘留的銅礦物主要以貧連生體狀態存在，在含銅礦物小于1/4的連生體中分布率占58.8%。但仍有19.5%的單體銅礦物呈單體狀態，在掃選作業中未能回收。殘留的銅礦物種類較為復雜，礦樣中黃銅礦形態多為不規則粒狀，粒度十分細小，一般0.01～0.05mm，部分小于0.01mm。大部分黃銅礦是以連生體狀態存在，且大部分為貧連生體，部分緊密包裹在脈石中。斑銅礦、銅藍等其他銅礦鏡下特點不明顯，沒有明顯的顆粒形態，常呈泥化現象，部分呈分散狀嵌布在脈石裂隙中。

4 實驗室選銅工藝優化試驗

4.1 礦石性質

本次試驗樣進行在磨機給礦皮帶采取為期一個星期，配礦情況為南礦帶：北礦帶按1.29∶1進行配比。

對樣品進行了化學多元素分析和鐵的化學物相分析，結果分別見表5和表6。

表5 礦石的主要化學成分 %

表6 礦石中銅的化學物相分析結果 %

原礦中銅品位為0.84%，是主要回收對象。硫含量為8.64%，鉛、鋅含量分別為0.088%和0.18%，金、銀含量分別為0.39 g/t和15.30g/t，可作為綜合回收對象區內礦石為含金銀鉛鋅的原生硫化銅礦。

主要的礦物組成及含量參見表7。

表7 樣品中主要礦物的含量 %

經鏡下鑒定、X射線衍射、掃描電鏡和MLA（礦物參數自動分析系統）分析綜合研究查明，礦樣的組成礦物種類復雜：銅礦物主要為黃銅礦，其次為斑銅礦、銅藍和少量輝銅礦、黝銅礦，但未發現孔雀石或赤銅礦等氧化銅礦物。鋅礦物主要為閃鋅礦；鉛礦物主要為方鉛礦。其它金屬硫化物主要為黃鐵礦，偶見磁黃鐵礦。少量鐵物為磁鐵礦和褐鐵礦。脈石礦物種類較多，含量較高的是石英、方解石、白云石、石榴石、輝石，其次有角閃石、長石、綠泥石等，此外尚有少量云母、蒙脫石、磷灰石、金紅石等。

4.2 優化入浮粒度組成試驗

研究表明不同尺寸鋼球配比的精確化既能提高礦物的解離度，同時也可防止過粉碎，改善磨礦產品的粒度組成，降低電耗及球耗等。為此主要從磨礦介質不同尺寸鋼球配比、介質充填率等方面進行優化。試驗結果參見表8、表9及圖4。

表8 不同鋼球配比方案磨礦產品粒度組成 %

表9 磨礦介質配比優化前后主要目的礦物的解離度對比%

圖4 不同鋼球充填率與磨礦粒度（-0.075mm+0.019mm）關系圖

從表8、表9、圖4可知采用φ35mm、φ30mm、φ25mm、φ17mm等四種尺寸鋼球作磨礦介質，基本按30∶40∶30（其中φ35mm+φ30mm兩種尺寸鋼球合并計算）這一比例進行配比、介質充填率為35.2%與實驗室磨機原配球方案相比，在所測磨礦細度-0.075mm均占65%時，銅礦物單體解度由優化前的64.6%提高到優化后的66.7%，單體解離度提高了2.1個百分點。

4.3 優化試驗結果

通過考查中得知，現場粗一作業精礦產率為3.92%、銅品位為18.43%，而粗二作業精礦產率為3.23%、銅品位只有4.65%，兩次粗選精礦合并成粗精礦含銅品位為12.21%。為貫徹優先浮選能收早收原則，對現場工藝進行局部的流程結構優化，將粗一作業精礦由原給入精一作業改給入精二作業，使得這部分較高品位的精礦減少了精選次數，其中的銅及伴生金銀達到能收早收的目的［5-6］。現場工藝及新浮銅工藝試驗流程見圖5、圖6，試驗結果對比見表10。

圖5 現場工藝全流程閉路試驗流程圖

圖6 現場工藝流程結構優化閉路試驗流程圖

新浮銅工藝閉路試驗結果表明，可獲得含銅22.75%、含金3.99g/t、含銀229.91g/t的銅精礦，銅回收率達到91.76%、其中金回收率為34.79%、銀回收率為51.96%。

由于對現場工藝局部流程結構進行了調整優化，遵守了能收早收的原則，將品位較高的粗一精礦減少精選次數，強化了銅及其伴生元素的回收。與現場工藝相比較，獲得的銅精礦品位提高了1.79個百分點，銅、金、銀回收率分別提高0.57個百分點、3.92個百分點、1.73個百分點。

表10 現場工藝與新浮銅工藝試驗結果對比 %

5 結語

（1）影響武山銅礦選銅指標的主要因素：①入浮給礦銅礦物解離度偏低；②尾礦中的斑銅礦、銅藍、孔雀石等這些銅礦物未見明顯的顆粒狀形態，多呈泥化狀態或以微粒狀混雜在褐鐵礦中難于有效回收；③中粗粒級銅礦物回收率偏低；④礦石氧化銅礦物中的銅回收率不高。

（2）針對現場工藝存在的問題，為提高選銅指標，建議采取的措施有：①在現有工藝的基礎上，優化磨礦分級工藝，減少欠磨過磨現象，改善入浮物料粒度組成，降低+0.15mm粗粒級產率，并降低粗粒級銅金屬損失；②加強配礦作業，控制入選礦石氧化率；③完善現有的藥劑制度、工藝流程及工藝參數等，以強化銅礦物微細粒浮選效果。

（3）在不改變現有選礦流程大背景下，通過局部流程結構優化，將品位較高的粗一精礦返到精二作業以減少精選次數，貫徹優先浮選能收早收原則，實現提高選銅及伴生金銀指標的目的。