大山選礦廠選礦工藝改造綜述

謝捷敏,楊 雄,謝衛紅

(江西銅業集團公司德興銅礦,江西德興 334224)

大山選礦廠選礦工藝改造綜述

謝捷敏,楊 雄,謝衛紅

(江西銅業集團公司德興銅礦,江西德興 334224)

綜述了多年來德興銅礦大山選礦廠針對選礦工藝流程存在的問題所進行的多項技術改造,包括低堿度工藝改造、中礦選擇性再磨流程改造、優先 -混合分步浮選工藝應用、對給藥系統進行全面改造、應用新藥劑、選硫改造等等。用生產技術指標驗證了這些不斷完善的工藝有效性和先進性。

工藝改造;分步浮選;選礦藥劑;浮選柱;柱機聯合

1 設計工藝流程簡介

大山選礦廠建設規模為日處理礦石 6萬 t,碎磨工藝采用以實現“多碎少磨”為目的的新常規碎磨流程,破碎采用三段一閉路破碎流程,磨礦采用兩段磨礦,浮選工藝是混合—分離兩段浮選工藝,銅精礦、硫精礦產品通過管路自流到精尾綜合廠過濾。

圖 1 大山選礦廠選礦工藝流程圖

大山選礦廠碎磨工藝采用“多碎少磨”的新常規碎磨流程,優化了中碎前預選篩分作業。采用雙層重型振動篩,以大功率、雙軸振動強力篩分,預先篩去粗碎后礦石中細粒級的粉礦,直接送往粉礦倉,不但減輕了碎礦機的負荷,更重要的是消除濕而粘的粉礦對碎礦作業的影響,不需洗礦而保證中細碎作業和礦石運輸的正常進行。因而能適應于處理一般的濕礦和含泥礦石。采用新型圓錐破碎機,電機功率大,破碎腔平行帶長,破碎力大,破碎產品的細粒級含量高,可使最終產品粒度減小到 P80=7mm,從而可顯著提高磨礦效率,降低磨礦作業的單位電耗和鋼耗。

應用破碎機功率自動控制和可編程序控制新技術,使破碎機在滿負荷條件下穩定運行,既提高破碎效率,又增加系統的生產能力。總之,新常規碎磨流程實現了“多碎少磨”的碎磨原則,提高了碎磨過程的綜合經濟效果,降低了碎磨總能耗,具有工作可靠、生產穩定、易于實現自動控制、經營費用低、基建投資少等特點。

設計采用混合——分離浮選工藝流程,是根據德興銅礦泗洲選廠生產并綜合分析了國內外選礦試驗結果及其它斑巖銅礦選礦實踐確定的,設計銅精礦品位 25%,選銅回收率 89%,強化混合浮選粗選作業是提高銅回收率的關鍵,銅回收率在粗選段達到 91%～92%,對保證銅精礦回收率 89%具有重要意義。

2 流程結構的改進

2.1 粗選段

粗選段設計工藝流程為二粗一掃半開路流程,由于藥劑作用時間短,操作控制困難,一、二段流程無法平衡,后改為一粗一掃半開路流程,中礦返回粗一作業。改造后實現了一、二段流程的平衡,浮選指標明顯上升。1993年上半年,全閉路流程與粗選半開路浮選流程進行對比,進一步證明了半開路混合浮選的合理性。1997年初,隨著一段給藥點前移,粗一作業泡沫礦化情況明顯改善,將中礦返回點由粗一改到粗二,改造后整個粗選作業穩定性明顯提高。

2.2 中礦選擇性再磨流程改造

投產以來,大山選礦廠精選段生產能力緊張的問題較為突出,特別是 1997年以來粗選段 pH值下調后,精選段負荷明顯增加,中礦循環量大,給浮選操作帶來較大的難度。1998年前三萬系統進行的中礦選擇性再磨工藝推廣應用工業試驗獲得成功,1999年上半年完成了前、后三萬系統精一尾礦返回再磨的流程改造,該工藝改善了精選段粒度組成,促進銅硫礦物單體解離,減少中礦循環量,延長了浮選時間,精選段泡沫通過能力緊張的問題得到緩和[3]。

表 1 精選段中礦選擇性再磨工藝流程改造前后選別指標對比

2.3 優先 -混合分步浮選工藝

根據德興銅礦礦石性質和混合 -分離工藝存在的石灰用量大、鉬的回收狀況不理想等問題,進一步提出優先 -混合分步浮選工藝方案:粗選段先用少量高選擇性的銅礦物捕收劑,優先浮出單體銅礦物及富銅連生體,再用強捕收劑回收貧連生體、大部分硫及其它有用礦物;一步粗精礦直接進入精選,產出一步銅精礦,二步粗精礦再磨后進行銅硫分離,產出二步銅精礦。

2001年 6月工業試驗與原工藝相比,銅回收率高 0.31%、鉬回收率高 35.99%,銅精礦銅品位提高了 2.2%,工業試驗中,優先 -混合分步浮選工藝表現了以下特點:在弱堿性環境中,快速回收一段磨礦產品中的單體銅礦物和富連生體,獲得了高品位銅精礦,實現了大部分的銅、金、鉬的回收。為強化貧銅連生體及其它有用礦物的回收(通過提高再磨細度、選用強捕收劑等途徑)創造了條件。黃藥總用量減少,銅硫分離難度下降,石灰用量明顯下降 (比原工藝下降 1～1.5kg/t),有利于金、銀、鉬的綜合回收。原有工藝流程,原礦鉬品位達 0.01%也不能獲得鉬品位超過 0.3%的銅精礦,而優先 -混合分步浮選工藝,只要原礦鉬品位超過 0.0064%,就能獲得鉬品位大于 0.3%的銅精礦。新工藝浮選作業穩定,容易操作,能獲得可靠的浮選指標。2001年 8月底優先 -混合分步浮選工藝在大山選礦廠推廣應用[1]。

圖 2 大山選礦廠優先 -混合浮選新流程圖

表 2 優先 -混合分步浮選工藝推廣應用指標

3 選礦藥劑添加工藝調整及新藥劑的使用

3.1 粗選段給藥點前移

原設計粗選段無藥劑攪拌設施,給藥點設在離第一槽浮選機僅幾米的八流分配器處,藥劑作用時間僅幾秒鐘,因而第一槽浮選作業狀況差、泡沫層薄。為延長藥劑作用時間,1996年將給藥臺遷移到球磨給礦走廊附近,將黃藥添加到大球泵池,起泡劑添加到溢流明渠匯合處,實現了粗選段給藥點前移,使粗一作業浮選狀況得到明顯改善。

3.2 粗選段 pH值調整

受精選段能力緊張、精礦輸送困難的影響,粗選段采用高 pH值和低起泡劑用量工藝條件,黃鐵礦受到強烈的抑制,并造成部分銅、金、銀等有用礦物以連生體的形式從尾礦流失。粗選段泡沫層薄,液面控制困難。由于黃鐵礦在粗選段回收率低,選硫作業無法進行。

1996年下半年開始實施降低粗選段 pH值的工藝,到 1998年底,粗選段工藝條件基本調整到位。調整后礦漿 pH值適合銅硫混合浮選,使黃鐵礦充分上浮、粗選段泡沫層增厚,緩解了粗選段 39m3浮選機液面不穩造成的負面影響,銅、金、銀、鉬的回收率明顯提高。

3.3 實施 CTP低堿度銅硫分離工藝

投產初期,為了緩解流程不暢問題,精選段采取高石灰用量的工藝條件,導致石灰乳制備系統能力不足,且對銅、金、銀、鉬回收率帶來較大影響,造成浮選選硫作業無法進行。

1995年,與中南大學聯合開發的 CTP低堿銅硫分離新工藝,實現了低堿度銅硫分離,提高了銅、金、銀、鉬的回收率,解決了石灰乳制備能力不足的問題,也為浮選選硫創造了條件。

3.4 新藥劑的使用

3.4.1 捕收劑

大山選礦廠設計捕收劑為乙丁基混合黃藥 (1∶1),多年來,為適應礦石性質變化和工藝流程的需要,不斷開展新捕收劑試驗研究。

1993年開始,北山高氧化率和難選礦石出礦量較大,為提高選銅回收率,進行了 Y-89的試驗,Y -89對銅硫等綜合元素的捕收能力強,但銅硫分離的難度也相應增加,對精礦品位帶來一定的影響。

1999年,根據大山選礦廠幾年來藥劑工業試驗取得的成果,采用混合用藥(按 Y-89∶乙基∶丁基 =1∶5∶4比例),既強化了銅、金、銀的綜合回收,又不至于增加銅硫分離難度,在銅精礦品位略有提高的情況下,金回收率比1998年提高4.77%,達67.87%。

2000年快速浮選工藝試驗研究中,北京礦冶研究總院研究開發了一種選擇性好、適合于新工藝的捕收劑 -AP,為成功實施快速浮選工藝奠定了基礎[2]。

針對AP藥劑捕收能力不夠強,尤其是對次生銅回收效果較差、礦石可選性較差對一段回收率影響較大的問題,與中南大學聯合開展《提高大山選礦廠銅精礦品位新藥劑研究》,通過小型探索試驗,開發出一種新型選擇性捕收劑 CSU-A,在 2002年6月工業應用期間,獲得了精礦品位 26.02%、銅回收率 87.9%的指標,創歷史最好水平。

3.4.2 起泡劑

大山選礦廠原設計起泡劑為 2#油。由于 2#油延續起泡性能力強,二段泡沫過粘,對流程的暢通和浮選指標有較大影響。

1993年,根據現場對比試驗結果,選用既能快速起泡又能快速消泡的丁基醚醇代替 2#油,生產實踐表明,醚醇使用效果好,有利于流程暢通和綜合選礦指標的提高,但價格較貴。

1997年進行 204#起泡劑工業試驗,該藥劑是北京礦冶研究總院根據 201#起泡劑工業試驗情況、針對大山選礦廠工藝設備狀況,研制的一種新型醇類起泡劑,試驗結果表明:204#起泡劑起泡力強、脆散性好,不但能保證粗選段指標,而且緩解了精選段泡沫過粘問題,滿足精選段正常運轉和精礦輸送的需要。由于 204#起泡劑價格方面占較大優勢,1998年開始投入生產應用[4-5]。

2000年,在獲得較好的小試結果的基礎上,進行 111#起泡劑工業試驗,試驗結果表明:111#與 204#相比,藥劑性能、價格占一定的優勢。2000年底111#起泡劑開始投入生產應用。

3.5 藥劑添加系統的改造

3.5.1 給藥臺改造

原設計給藥設備為給藥泵,受現場條件限制,泵頭經常堵塞;由于液面沒有穩定控制設施,給藥量不穩定,甚至出現因空泵運行損壞給藥泵的情況。1995年4月,采用長沙礦山研究院生產的電子給藥機,使用效果較好,斷藥現象明顯減少,維護方便,價格低。

1996年,給藥臺從球磨廠房內遷移到粉礦倉旁,實現了粗選段給藥點前移,延長了藥劑作用時間,使粗一作業泡沫礦化情況明顯改善。

1998年年檢期間,對自動給藥系統進行技術改造,使用 PLC-III-64/5程控加藥機和新型電磁閥,并將 CTP添加由手動控制改為氣閥控制,大大提高了給藥的穩定性和準確性,徹底解決了 CTP管路易堵塞的問題,另外還將給藥數據傳送到浮選場大屏幕顯示器,使浮選操作工能及時準確了解藥劑添加情況,為進一步提高浮選自動化水平創造良好條件。

3.5.2 石灰乳化及添加系統改造

投產以來,針對石灰乳系統故障率高、管路頻繁堵塞、添加量難以控制、跑冒滴漏現象嚴重等問題做了許多改造:

取消原設計的 ?9m貯存泵站至浮選場的石灰循環系統,石灰添加位置統一設在大球旋流器平臺上,石灰自流到分配器,再自流到對應的石灰添加點。流量增加后,石灰管堵塞或添加量不穩定現象明顯減少。

改進石灰添加裝置。1997年,為便于調節石灰添加量,將原來的自動密封園盤分配式改成抽屜式, 1999年 5月改為氣閥自動控制,石灰添加的穩定性和準確性明顯提高,實現了石灰的定量添加,減小了操作人員勞動強度。

石灰管路改造。1999年 8-12月,根據地形條件,先后將圓錐廠房到 ?9m貯存泵站管路、石灰自動添加攪拌桶溢流返回管、大球石灰添加管、精一精二石灰添加管改為明渠輸送,解決了原 PVC管路易結鈣、堵塞頻繁問題。

2006年 6月 30日完成了石灰球開路磨礦流程改造,并結合石灰乳定量添加裝置,使浮選作業石灰乳供應更加穩定、準確。降低了石灰乳輸送及管路維護成本,浮選作業的石灰乳添加更加準確、便捷。提高了伴生元素特別是鉬元素的回收。

4 CNNC-39m3浮選機改造及浮選柱應用

CNNC-39m3浮選機葉輪葉片強度嚴重不足,空氣彌散差,葉輪定子極易損壞,導致液面“翻花”嚴重,粗粒級回收效果差。對此大山選礦廠與北京設計院等有關單位進行了長達6年的技術攻關,改造后提高了液面的穩定性,泡沫層增厚,銅回收率提高。

表 3 1996-1998年粗選段指標對比情況

為提高二步精選作業分選精度,從加拿大CPT公司引進了1臺 ?2.4×10m浮選柱開展試驗研究,結果表明:CPT浮選柱分選精度高,一次粗選可達到浮選機2～3次精選的效果,并具有運行費用低、可靠性好、操作維護方便等特點,因此精選作業推廣應用浮選柱代替浮選機。一步精選中的兩次機精選作業改為一次柱精選,而銅硫分離粗選和二步精選中的三次機精選作業改為二次柱精選,而且,粗二精礦預先分級溢流改為柱精選,共新增7臺 ?4.27m浮選柱。

2008年 4月對精選段柱 +機聯合流程進行生產調試,2008年 9月進行了全流程考察,確定精選段柱 +機聯合流程優化后各作業有用礦物的分布走向及回收情況,數據表明精選作業柱 +機聯合流程使二步精礦品位得到大幅度提高。

5 選礦流程中選硫工藝的改進

原設計的酸性水選硫工藝,由于酸性水水質不穩定、酸性水管線鋪設在銅精礦管正上方對銅精礦管造成的腐蝕等原因無法實施。為盡快實現選硫生產,大山選礦廠做了大量試驗研究工作。

1992年開展旋流器選硫工業試驗,由于入選品位低、粒度較細等原因,無法生產合格硫精礦。

1993年,與長沙有色工業高等專科學校合作進行“AO2活化浮選選硫工藝”試驗,試驗指標未能達到合同要求。

1994年,與中南工業大學合作開發的重浮聯合選硫工藝,由于入選品位低、尾礦中游離 CaO含量高,不具備投入生產應用的條件。

1995年,與中南大學聯合開發的 CTP低堿銅硫分離新工藝,為浮選選硫創造了良好條件。工業試驗獲得硫精礦品位、作業回收率分別 40%、80%以上的選硫指標。

1997年下半年以后,粗選段推廣低堿度工藝,使硫鐵礦在粗選段充分上浮,經 2年來的不斷完善,成為一項成熟的工藝得以長期應用,從而為實施旋流器選硫創造了條件。

2001年大山選礦廠采用旋流器選硫工藝,將后三萬二段尾礦自流入濃密池濃縮,濃縮后的礦漿經濃密泵輸送至旋流器分級,沉砂為硫精礦產品。

為確保旋流器選硫作業正常穩定進行,同時使操作更方便,2005年 9月完成了旋流器選硫作業平臺移位改造,實現了選硫生產的長周期運行。

6 結語

(1)大山選礦廠投產以來,針對工藝流程存在的問題進行了一系列改進,通過工藝條件調整,實現了低堿度工藝浮選,有利于銅、硫、金、銀、鉬的綜合回收。中礦選擇性再磨流程改造,穩定提高了二段作業浮選指標。采用優先 -混合分步浮選工藝,綜合選礦指標明顯提高。2005年達到 6.2萬 t/d生產能力和選銅回收率 86.4%、銅精礦品位 25.3%的指標。

(2)優化了 39m3浮選機技術參數,使其工藝性能明顯提高,精選段采用了柱機聯合流程使二步精礦品位得到大幅度提高。

(3)對給藥系統進行全面改造,實現了包括石灰在內的所有藥劑自動添加和精確計量。積極推廣應用新藥劑,以提高選礦技術經濟指標。

(4)在選硫方面做了大量研究實踐工作,產出了合格的硫精礦,實現選硫生產的長周期運行。

(5)對比國外銅選礦廠主要指標,大山選礦廠選銅回收率穩定在 86%左右,比世界一流礦山略低,但與不含次生礦物的礦山相當,在回收低品位資源方面處于領先位置;在穩定選銅回收率的同時,注重金、銀、鉬等伴生元素的綜合回收,回收率達到世界一流礦山水平。原礦含銅、金、銀等有用元素品位均低于已知世界一流同類礦山,受此影響銅、金、銀等精礦品位與世界一流還有差距。

(6)大山選礦廠處理礦石是以黃銅礦為主的斑巖型礦石,原礦含銅品位低、含銅礦物以黃銅礦為主,隨著采礦場作業面不斷下移,原礦品位呈逐年下降趨勢,礦石可選性也出現兩次大的變化,這兩次礦性大的變化對大山選礦廠選別指標造成重大影響。1993年到 1998年,北山采空區高氧化率和難選礦石所占比例大,2007年 7月至今富家塢采區大量出礦,礦石含泥高、呈酸性、氧化率高,從處理富家塢與銅廠礦石的現狀看,須進一步對精選段流程進行優化,力爭提高精選段銅、鉬回收率。

REFERENCES

[1] 朱穗玲,吳熙群,李成必.快速浮選新工藝的研究與應用.有色金屬:選礦部分,2003,(6).

[2] 吳熙群,李成必,等.高效選擇性捕收劑AP的應用[J].有色金屬:選礦部分,2002,(2).

[3] 劉建國,吳一微.中礦選擇分級再磨浮選新工藝的研究與應用[J].有色金屬:選礦部分,2002,(2).

[4] 何慶浪.大山選礦廠浮選工藝的改進[J].礦冶,2001,11(3).

[5] 陳秋蘭.德興銅礦浮選流程沿革評述[J].有色金屬:選礦部分,2001,(2).

Alteration ofM illing Process in Dashan Concentrator

XIE Jie-min,YANG Xiong,XIEWei-hong
(Dexing CopperMine of JCC,Dexing City,Jiangxi Province,334224)

In this article,the writer summarized some technology alterations had been carried out to solve the problems occurred in milling process,which includes lower PH flotation and middling selectivity grinding flow sheet,floatation step process application, improvement to medication feed system,new medicament application and so on.The technology validity and advancement have been proven through production technical index.

Process alteration;step flotation;millingmedicament;flotation column;column and cell flotation

book=14,ebook=84

TD923

B

1009-3842(2010)02-0014-05

2010-01-04

謝捷敏(1969-),男,江西大余縣人,高級工程師,主要從事選礦工藝的研究工作。E-mail:copperxujemn@163.com