CSM-1120 型立式攪拌磨機在多寶山二期選礦廠的工業應用

黑龍江多寶山銅業股份有限公司 黑龍江黑河 161416

我國銅礦石資源普遍存在原礦品位低、礦物嵌布特征復雜、有用礦物單體解離度差等問題，在選礦過程中常需采用細磨或超細磨技術才能獲得理想的選礦指標。近年來，國內外研發的超細粉磨設備主要有立式攪拌磨、振動磨、膠體磨和離心磨等，其中振動攪拌磨具有能量密度高、粉磨效率高和產品粒度分布均勻等優勢而備受關注[1-4]。中信重工機械股份有限公司(以下簡稱“中信重工”)自主研發的立式攪拌磨具有高減速比、高可靠性、高適應性和高產量等技術優勢，廣泛應用于選礦領域。例如，CSM-250型立式攪拌磨機在老廠選礦廠應用后，相比原磨礦設備，磨礦產品-38 μm 粒級含量由原來的 80%～85%提高到 95%，原礦處理量由 1 100～1 200 t/d 提高至1 450～1 550 t/d，銅精礦品位和回收率均得到不同程度的提高[5-7]。

多寶山銅礦屬于大型低品位斑巖型銅礦，礦石中銅礦物嵌布粒度極度微細，與石英、云母等脈石礦物嵌連緊密，在工藝設計入浮磨礦細度 -74 μm 粒級含量占 68% 的條件下，銅礦物單體解離情況較差，銅與脈石的連生體礦物容易上浮進入銅精礦中，嚴重影響銅精礦品位。為此，多寶山銅業股份有限公司二期5.5 萬 t/d 選礦廠引進了中信重工研制的大型 CSM-1120 型立式攪拌磨機用于銅粗精礦再磨，強化含銅連生體礦物的深度解離，為銅金屬礦物與脈石礦物的浮選分離創造了有利條件，有效提高了銅精礦質量及精礦品位。

1 立式攪拌磨結構參數及工作原理

立式攪拌磨機是一種可用于細磨或超細磨的新型磨機，主要由筒體、螺旋攪拌器、傳動裝置和機架等部件組成。CSM-1120 型立式攪拌磨機結構參數如表 1 所列。

表1 CSM-1120 型立式攪拌磨機結構參數Tab.1 Structural parameters of CSM-1120 vertical stirring mill

立式攪拌磨機筒體內裝有螺旋型的攪拌裝置，并填充一定的磨礦介質，在電動機驅動下，減速器帶動螺旋攪拌器低速恒速旋轉。磨礦介質和物料在筒體內作多維循環運動和自轉運動，當磨礦介質上升到螺旋襯板外邊緣后從筒體與螺旋的間隙處拋落，從而向下運動；下降到底部后再次被螺旋提升，周期循環運動，磨礦介質上下循環運動的同時自身還在轉動。物料在磨礦介質重力和螺旋回轉共同產生的研磨、擠壓、剪切和沖擊力的作用下被細磨。研磨后的小于切割粒徑的合格物料隨料漿流上升，大于切割粒徑的不合格物料則循環回磨機底部進行新一輪的研磨，實現了攪拌磨內部分級的目的，過粉磨現象和顆粒的團聚效應都大為減少。立式攪拌磨機在生產應用過程中可以通過給料量、礦漿流速、給料壓力的調整以及水力旋流器工藝參數的變化來實現產品細度和質量分數的調整[8-11]。

2 在選礦廠的生產應用流程

多寶山銅礦二期選礦廠共有 2 個磨浮系列，設計的浮選工藝流程為“1 次粗選、銅粗精礦再磨后 3次精選、3 次掃選”，其中每個系列浮選處理能力可達 3 萬 t/d。投產初期，采用“1 次粗選、3 次精選、3 次掃選”流程進行選別，獲得的銅精礦銅品位僅有17% 左右，銅精礦質量差且浮選流程中含銅連生體礦物偏多，影響選銅回收率。原流程經過 4 個月選礦生產后，將立式攪拌磨機投入應用并進行生產工藝調試，選礦工藝流程如圖 1 所示，磨礦分級設備聯系圖如圖 2 所示。生產過程中立式攪拌磨機配套的旋流器型號為 FX-150，旋流器壓力控制在 80～100 kPa，旋流器給料礦漿質量分數為 37.19%，旋流器沉砂質量分數為 59.47%，旋流器溢流質量分數為 18.90%。

圖1 立式攪拌磨機用于多寶山銅礦二期選礦廠銅粗精礦再磨的工藝流程Fig.1 Process flow of vertical stirring mill for regrinding of coarse copper concentrate in second-stage concentrator of Duobaoshan Copper mine

3 生產應用效果

3.1 磨礦產品粒度特性

CSM-1120 型立式攪拌磨機應用于多寶山銅礦二期選礦廠銅粗精礦再磨后，針對磨礦分級回路中攪拌磨出料、旋流器沉砂、旋流器溢流產品進行粒度分布考察，分析結果如圖 3 所示。由圖 3 可知，旋流器沉砂依次經立式攪拌磨機再磨，再經 FX-150 型旋流器強化分級后，+28 μm 各粒級含量依次降低，-28 μm含量顯著上升，說明立式攪拌磨機的強攪拌超細磨效果明顯，使銅精選有益粒級含量增多。

圖2 立式攪拌磨機用于銅粗精礦再磨的設備聯系圖Fig.2 Connection diagram of equipments for regrinding of coarse copper concentrate with vertical stirring mill

圖3 CSM-1120 型立式攪拌磨機磨礦分級回路產品粒度分布Fig.3 Size distribution of products from grinding classification circuit involving CSM-1120 vertical stirring mill

圖4 所示為 CSM-1120 型立式攪拌磨機用于銅粗精礦再磨前后的產品粒度特性曲線，可見通過立式攪拌磨機對銅粗精礦進行再磨后，銅粗精礦產品粒度P80由原工藝流程的 183 μm 變為 25.3 μm，大幅度降低了精選前入浮粒度，實現了含銅連生體礦物的深度解離，為銅與石英等脈石礦物的浮選分離創造了有利條件。

圖4 銅粗精礦再磨前后產品粒度特性曲線Fig.4 Size characteristic curve of products before and after regrinding of coarse copper concentrate

3.2 選礦工藝指標

自2019 年 4 月 CSM-1120 型立式攪拌磨機投入生產以來，針對該機及配套的旋流器分級設備進行了工藝調試，摸索了與礦石性質、浮選質量分數等相匹配的操作條件，獲得了合適的銅粗精礦產品粒度，為銅精選過程目的礦物的高效富集創造了良好條件，同時還解決了浮選回路銅礦物欠磨的問題，在一定程度上改善了難浮銅礦物浮游特性。表 2 所列為 CSM-1120 型立式攪拌磨機生產應用工藝指標，可見立式攪拌磨機用于銅粗精礦再磨后，獲得了較高品位的銅精礦，相比原工藝銅精礦銅品位提高了 6.31 個百分點，銅回收率增加了 0.73 個百分點。

表2 CSM-1120 型立式攪拌磨機應用前后工藝指標Tab.2 Technical indexes before and after application of CSM-1120 vertical stirring mill

4 結語

根據多寶山銅礦礦石性質以及一期選礦工藝流程特點，多寶山二期選礦廠設計中引入了大型立式攪拌磨機用于銅粗精礦再磨，經 CSM-1120 型立式攪拌磨機再磨后產品粒度P80可達 25.3 μm，再磨后 3 次精選獲得了銅精礦銅品位 22.83%、銅回收率 89.44% 的選礦指標。工業生產應用結果表明，CSM-1120 型立式攪拌磨機極大地解決了含銅連生體礦物解離不充分的問題，實現了銅與脈石礦物的物性分離，減少了脈石礦物在浮選流程中的惡性循環，顯著改善了選礦技術指標，為國內外大型低品位斑巖型銅礦資源的高效綜合回收提供了很好的選礦技術借鑒。