俄羅斯某銅鉛鋅多金屬礦超細磨工藝應用實踐

魯 軍

（1.紫金礦業集團股份有限公司，福建上杭364200；2.北京科技大學土木與資源工程學院，北京100083）

隨著易選礦產資源逐步消耗殆盡，現開采礦石呈現貧、細、雜等特點，磨礦細度成為影響精礦品位的關鍵因素之一，礦石需要磨到更細才能實現單體解離。當礦物嵌布粒度超細時（P80＜15 μm），傳統磨礦很難實現目的礦物的充分單體解離，使得浮選工藝無法經濟有效地獲得滿足冶煉要求的原料。

俄羅斯克孜爾—塔什特克銅鉛鋅多金屬礦金屬儲量為鋅129.46 萬t、鉛20.29 萬t、銅8.27 萬t、伴生金15.14 t、銀674.9 t，平均品位鋅10.02%、鉛1.57%、銅0.64%、金1.17 g/t、銀52.24 g/t，為國內外少見的高品質多金屬礦。該礦礦物種類繁多，礦物之間共生關系復雜，嵌布粒度細，選冶難度大［1］。原設計采用“三段一閉路破碎+兩段一閉路磨礦”和“銅鉛混浮—粗精礦再磨—銅鉛分離—混浮尾礦選鋅”的磨選工藝，選礦廠日處理礦石4 000 t，年處理礦石100萬t。銅鉛混浮粗精礦采用一臺2 700×4 000溢流型球磨機（現場編號為3號球磨機）與YD-φ350×8旋流器組構成閉路磨礦，自投產以來生產指標未達預期，金屬回收率低，精礦互含高。通過對銅鉛精礦進行鏡下鑒定，發現銅鉛精礦中閃鋅礦與黃銅礦、方鉛礦、黃鐵礦相互間的連生體占比較高，未解離的礦物粒度基本在-10 μm，若繼續采用常規球磨工藝很難滿足對礦物單體解離度的要求，嚴重影響分選指標和精礦質量［2］。通過大量試驗研究，最終確定選擇超細磨工藝作為解決方案，可使礦石充分細磨達到單體解離，并在保證精礦質量的同時提高金屬回收率［3］。

1 礦石性質

1.1 礦石化學成分分析及銅、鉛、鋅物相分析

該多金屬礦為氧化鋇-碳酸鹽交代變質作用產生的交代巖，礦石主要化學成分分析結果見表1，銅、鉛、鋅物相分析分別見表2、表3、表4。

注：帶“*”單位為g/t

1.2 礦石礦物組成及嵌布關系

表5為礦石礦物組成及其含量分析結果。

由表5可知，礦石中主要有用礦物為閃鋅礦、黃鐵礦、黃銅礦、方鉛礦，少量磁鐵礦和磁黃鐵礦，次生礦物有白鉛礦、銅藍和孔雀石。脈石礦物主要為白云石、石英、重晶石、綠泥石，礦石中白云石含量為24.980%，給礦石的細磨浮選帶來困難［4］。

顯微鏡下結果表明，閃鋅礦、黃銅礦、方鉛礦的嵌布粒度屬于細粒或微細粒，銅、鉛、鋅礦物粒度幾乎全部在-37 μm，其中-10 μm粒級分別約占10%、20%、25%。部分閃鋅礦與黃銅礦構成固溶體分解結構，嵌布關系復雜，有少量粒度在-2 μm的黃銅礦以固溶體析出物形式分散在閃鋅礦中。方鉛礦有氧化現象，邊緣形成殘余方鉛礦和白鉛礦、鉛釩等混合物的氧化殼，加大分選難度。

2 工藝改造及調試過程

2.1 不同改造方案及調試結果

在超細磨實驗室研究的基礎上，綜合對比使用超細磨和常規球磨進行再磨，結果表明超細磨能夠使嵌布粒度細小的金屬礦物得到充分解離，對降低精礦互含效果顯著［5］。已有其他礦山應用實踐同樣證實超細磨機在細磨領域較傳統磨機表現出節電節球、磨礦產品粒度分布窄、不過磨不欠磨、粒度連續可控等優點。據此，該礦于2018年6月從國內浙江艾領創礦業科技公司引進了一臺ALC-1 500L艾砂超細磨機，于7月中旬進行現場安裝，8月初開始投產運行調試。初期采用了4種方案進行對比調試，具體調試工藝流程見圖1～圖4。

方案一保留3號球磨機磨銅鉛混浮粗精礦，用超細磨機磨銅鉛混合精選1作業的精礦；方案二用超細磨機替代3號球磨機，對銅鉛混浮粗精礦進行全粒級開路磨礦；方案三用超細磨機替代3號球磨機，對銅鉛混浮粗精礦的旋流器分級沉砂開路磨礦；方案四保留3號球磨機，用超細磨機對球磨機旋流器分級溢流進行開路磨礦。方案一調試期間給礦流量不穩定，設備磨礦效率低，用電單耗高。方案二、方案三電耗低、球耗高，但排礦產品粒徑均未達到工藝要求［6］。

四種不同工藝方案及設備運行參數情況見表6。根據四種方案的初步調試結果，在目前生產條件下以方案四的磨礦效果最好，能夠滿足最終產品P80粒徑小于10 μm的工藝要求。

2.2 最終改造方案和設備運行參數分析

在方案四調試后期，工藝設備處于穩定階段，對超細磨運行參數進行了采集考查，根據生產參數數據繪制磨礦濃度和排礦粒度、磨礦破碎比關系，見圖5。

圖5結果表明，超細磨機處理量隨磨礦濃度增加呈上升趨勢，磨礦能耗則逐步增加，磨礦效率高的磨礦作業濃度范圍為29%～37%。根據上述分析，在目前工藝條件下，適宜的磨礦濃度為29%～37%，選取作業濃度在此范圍內的生產數據，繪制排礦粒度和給礦粒度、電耗的關系圖，見圖6。

根據圖6，在目前給礦作用條件下，擬合電耗、給礦粒度、排礦粒度的關系為

通過上式計算出在給礦粒度F80為20 μm，排礦產品粒度P80為10 μm時，磨礦電耗約為44 kW·h/t；在給礦粒度F80為 15 μm，排礦產品粒度P80為 10 μm時，磨礦電耗約為38 kW·h/t。

3 改造后流程及運行指標

新再磨流程建成投產后，經過前期多方案的生產調試，至9月中旬生產運行平穩，達到設計要求。按方案四進行改造后的再磨—浮選流程為：原礦經二段磨礦至-0.071 mm占90%～95%，抑鋅硫優先浮銅鉛，銅鉛混浮粗精礦經3號球磨機磨礦+3號旋流器分級溢流超細磨再磨再選產出銅鉛混合精礦，混合精礦抑鉛浮銅產出單一銅、鉛精礦，銅鉛浮選尾礦抑硫活化選鋅產生鋅精礦，鋅尾礦為最終尾礦，具體流程見圖7。浮選藥劑制度：銅鉛浮選添加石灰、硫化鈉、硫酸鋅、丁基黃藥；銅鉛分離添加氫氧化鈉，Z-200或丁基黃藥；選鋅作業添加石灰、硫酸銅、丁基黃藥［7］。

改造后的再磨系統產品粒度組成分析結果見表7、表8，改造前后的生產技術指標見表9。

由表9可知，與改造前相比，在原礦品位相近的情況下，改造后鋅、銅和鉛精礦的指標都有較大提高，鉛精礦品位提高了14.11%，鉛回收率提高了16.84%，鋅精礦品位提高了1.26%，鋅回收率提高4.96%，銅精礦品位提高了3.50%，銅回收率提高了2.70%，說明增加超細磨對穩定產品質量作用明顯，金屬回收率也得到大幅度提高。

4 經濟效益分析

超細磨再磨流程改造后，短時間內實現了穩定運行，綜合排礦粒度P80處于9～10 μm。雖然采用超細磨后運行成本相應增加，但效益提升更加顯著。對比改造前，鉛回收率提高16.84%，鋅回收率提高4.96%，銅回收率提高2.70%。按全年處理100萬t礦量計算，新增鋅金屬量4 960 t/a，新增鉛金屬量2 910 t/a，新增銅金屬量208 t/a，按當前產品價格計算，新增銷售收入12 550萬元/a，扣除超細磨運行成本（磨礦電耗+球耗+備品備件消耗）約550萬元/a，新增利潤12 000萬元/a。

5 結論

（1）克孜爾—塔什特克多金屬礦金屬礦物呈微細粒嵌布，銅、鉛、鋅礦物粒度在-10 μm的粒級占較大比例。原設計產品細度達不到工藝要求，嚴重影響分選指標和精礦質量。將球磨機與超細磨機串聯使用，即新增超細磨機對原流程中球磨機經旋流器分級后的溢流進行開路再磨再選，滿足了最終產品P80粒徑小于10 μm的工藝要求，提高了礦石中金屬礦物的單體解離度。新再磨流程平穩運行后，對穩定產品質量作用明顯。對比改造前，鉛回收率提高16.84%，鋅回收率提高4.96%，銅回收率提高2.70%，可實現新增經濟效益12 000萬元/a。

（2）超細磨工藝為難處理金屬礦物實現充分解離提供了技術保證，推動了細粒級難選金屬礦處理技術的進步，在難處理鐵礦、鉬礦、銅礦、銅鉬礦、鉛鋅礦、黃金礦等選礦領域中應用前景廣闊。