柱機聯合浮選工藝在銅鉬礦分選中的應用

宋永勝，曹亦俊，馬子龍

（中國礦業大學化工學院，江蘇徐州 221008）

新疆富蘊縣某銅礦是我國典型的伴生鉬的矽卡巖型銅礦，其自然類型以稀疏浸染狀的黃銅礦為主，其次為稀疏浸染狀含輝鉬礦的黃銅礦礦石。銅礦物含量低，分布不均勻且分散，粒度大多偏細。礦石大部分為不含鉬的和含鉬量很低的浸染型貧礦，輝鉬礦分布很分散且不均勻，與其他礦物間嵌鑲關系很密切，形態復雜，多呈纖維狀，粒度很微細，充分回收輝鉬礦難度很大［1］。該礦選廠一期工程于2008年7月建成投產，整套系統采用浮選機作為分選設備，如何提高低品位礦石的富集比和銅鉬金屬的回收率，是該礦所面臨的主要問題。為了提高生產能力和生產效率，該銅礦選廠在一期的基礎上進行了二期150萬t擴能工程，結合浮選柱高選擇性和回收微細粒級礦粒方面的優勢在擴建工程中采用了浮選柱作為主要分選設備，與浮選機結合形成柱機聯合浮選工藝系統，并取得了滿意的結果。

1 礦石性質

1.1 礦石化學多元素分析

礦石化學多元素分析結果見表1，可以看出礦石主要的的有用金屬是Cu和Mo，含量分別為0.61％和0.042％，脈石礦物主要為SiO2、CaO和Al2O3等。

表1 礦石化學多元素分析結果％

1.2 礦物組成

礦石可利用元素主要為Cu和Mo，其組成礦物為黃銅礦、銅藍、斑銅礦、孔雀石、硅孔雀石、輝鉬礦，脈石礦物有石榴子石、透輝石、方解石、斜長石等，礦物種類繁多，物性差別較大。對礦石中礦物含量進行的測定以3～0 mm綜合樣為準，壓制砂光片在顯微鏡下逐粒測定，其主要礦物含量見表2。

表2 原礦主要礦物組成 ％

由表2可知礦石中黃鐵礦、黃銅礦含量稍高，其他金屬礦物含量均不足0.1％，輝鉬礦含量約為0.04％。

1.3 物相分析

有用礦物物相分析結果見表3和表4，可以看出礦石可回收銅礦物和鉬礦物均以硫化礦物為主，礦石氧化程度不高。

表3 礦石中銅的物相分析結果 ％

表4 礦石中鉬的物相分析結果 ％

2 系統組成與工藝流程

2.1 一期浮選工藝流程

優先浮選、部分混合浮選和混合浮選－再分離3種方法均可進行銅鉬礦的浮選［2］，鑒于該原礦鉬品位很低的特點，且礦石大部分為不含鉬的和含鉬很低的浸染型貧礦，浮選流程確定為銅鉬混合浮選－銅鉬分離方案。按照現場單一銅礦生產工藝所產出的銅鉬混合精礦經過濃縮，進入再磨－分級（再磨細度達到85％－325目以上），分級溢流經一次分離粗選、一次分離掃選所得鉬粗精礦，經過六次精選獲得最終鉬精礦，鉬掃選尾礦即最終銅精礦。一期浮選工藝流程見圖1。

圖1 一期系統浮選工藝流程

2.2 二期浮選工藝流程

銅鉬混合的粗選、精選作業采用FCSMC4000－8000和FCSMC3000－7000浮選柱各2臺，掃選作業采用 BF－24浮選機8槽；鉬精選選用 FCSMC2000－8000、FCSMC1000－7000、FCSMC800－7000、FCSMC600－6000浮選柱各1臺，鉬掃選選用BF－4浮選機4臺。具體的工藝流程見圖2。

2.3 柱機聯合浮選工藝分析

目前旋流－靜態浮選柱采用了PLC自動控制系統，具有先進的礦漿液位穩定和自動調節功能，自動化程度高，設備投資省、建筑費用少、能耗低、選礦效率高、經濟效益好等優點［3］。結合這一現狀，二期浮選工藝流程粗選和精選作業采用浮選柱作為分選設備，掃選作業采用浮選機作為分選設備，從而確保精礦質量和金屬回收率。

原礦經過一次粗選、一次掃選和一次精選得到銅鉬混合精礦，然后經過一次分離粗選、一次分離掃選、三次精選后獲得最終鉬精礦，掃選尾礦即為最終銅精礦。二期系統的柱機聯合分選工藝與一期浮選機生產工藝相比，在銅鉬混合浮選環節，減少了一段精選作業和一段掃選作業，在銅鉬分離環節，減少了三段鉬精選作業，流程得到了明顯簡化。

圖2 二期系統浮選工藝流程

3 分選結果與分析

3.1 條件參數優化

二期工藝系統所添加藥劑有黃藥、2#油、煤油、T17、混合調整劑。銅鉬混合浮選階段采用丁基黃藥作為捕收劑，2#油作為起泡劑，銅鉬分離階段添加煤油作為鉬捕收劑，T17作為銅抑制劑。藥劑的添加依據原礦礦石性質的變化而有所調整，其中鉬含量的變化直接影響銅鉬分離段藥劑的用量。采用浮選柱作為主體分選設備，循環壓力是該設備的重要參數之一，可以通過變頻器調節循環泵的轉速來進行。根據浮選柱的泡沫狀態和快速分析的鉬精礦產品調整鉬精選作業循環壓力來獲得高質量的鉬精礦。

在對二期工藝系統各作業環節的工藝條件、操作參數進行詳細的探索性試驗的基礎上，確定了最優的工藝參數如表5。

表5 二期系統工藝條件

3.2 分選結果

在前期條件參數優化的基礎上，二期工藝系統經過一定的調試，運行穩定后取得的代表性指標如表6。

表6 二期系統運行指標 ％

通過表 6可知在原礦含銅 0.65％、含鉬0.046％的情況下，可取得含鉬0.32％、含銅21.8％的銅精礦和含銅1.32、含鉬50.6％的鉬精礦。銅的回收率可達91.37％，鉬的回收率達到了55.68％。

為了對照驗證二期系統生產工藝效果，在相同的給礦條件下，對一期單純浮選機生產系統進行了跟蹤考察，具有代表性的指標如表7。

表7 一期系統運行指標 ％

表7和表6相比較可以看出，采用柱機聯合浮選工藝后銅精礦品位和回收率均有所提高，鉬精礦品位相當的情況下，鉬回收率提高了將近2個百分點。隨著二期擴能工程調試運行的穩定，二期銅鉬分離的指標明顯優于一期系統，故將一期系統生產的銅鉬混合精礦轉送至二期銅鉬分離系統進行分選，從而提高銅鉬精礦品位及作業回收率。

3.3 藥劑用量對比

柱機聯合工藝浮選系統與單純浮選機浮選工藝系統藥劑用量情況見表8。

表8 兩系統藥劑用量對比 g/t

由表8可以看出柱機聯合浮選工藝的單位藥劑用量少于浮選機工藝，除煤油用量基本相同外，黃藥、2#油、T17的用量分別減少了7.3％、15.6％、5.3％。

3.4 結果分析

采用旋流－靜態微泡浮選柱粗、精選和浮選機掃選相結合的工藝，試驗取得了滿意的分選結果。為了深入考察柱機聯合工藝的分選效果，研究考察了一期系統和二期系統所得最終鉬精礦的粒級分布率，來對比柱機聯合浮選工藝與單純浮選機浮選工藝對鉬的粒級回收效果。

圖3 鉬粒級回收率對比

由圖3鉬粒級回收率的結果可以看出，柱機聯合浮選系統對各粒級的鉬回收率均高于浮選機生產，說明旋流－靜態微泡浮選柱對各個粒級的銅礦物均有良好的適應性。從圖3也可知，柱機聯合系統對+0.074 μm與－0.010 μm兩個粒級的回收率的優勢更明顯，說明柱機聯合系統結合了浮選柱和浮選機各自的分選優勢，對柱機聯合浮選工藝優勢進行分析：

旋流－靜態微泡浮選柱通過逆流碰撞礦化、旋流礦化、管流礦化等多種礦化方式［4］強化細泥含量高、難以礦化顆粒的有效利用回收。在精選作業采用此浮選柱不僅能有效保證通過精選獲得高精礦品位，而且可以適當提高精選作業回收率，減輕浮選機作業在回收能力方面的壓力。與浮選機相比，其沒有劇烈的攪拌作用，礦物競爭附著的影響極弱，顆粒碰撞－附著－脫落的周期很長，在整個浮選過程中，有用礦物粒子競爭附著的幾率大大減小，因此部分粗粒級礦物由于競爭附著機會少而損失于尾礦中。掃選作業采用浮選機作為分選設備，其強烈的機械攪拌作用使礦物顆粒不斷與氣泡碰撞并附著于氣泡，同時又不斷從氣泡上脫落。這種碰撞－附著－脫落的周期很短，因而有用礦物在在氣泡上競爭附著的幾率大大高于脈石礦物，且有用礦物顆粒在氣泡上的附著力強，停留時間也長，競爭的結果就是有用礦物最終附著在氣泡上作為精礦浮出［5］。因此，柱機聯合浮選工藝充分發揮了浮選柱在精選作業和浮選機在掃選作業的分選優勢，從而提高最終精礦品位和回收率。

4 結語

（1）該銅礦是我國典型的伴生鉬的矽卡巖型銅礦，銅礦物含量低，粒度大多偏細，輝鉬礦分布很分散且不均勻，與其他礦物間嵌鑲關系很密切，形態復雜，回收難度很大。

（2）該銅礦選廠在一期工程基礎上實施二期擴能工程，引入旋流－靜態微泡浮選柱進行銅鉬混合浮選粗、精選和銅鉬分離浮選粗、精選，引入浮選機進行銅鉬混合浮選掃選和銅鉬分離掃選，形成浮選柱浮選機聯合的浮選工藝系統，取得了銅精礦銅品位21.8％，銅回收率 91.37％，鉬精礦鉬品位50.6％，鉬回收率55.68％的指標。與一期系統分選指標相比，銅鉬精礦品位和回收率均有所提高，藥劑用量也大大減少。

（3）隨著我國礦產資源貧、細、雜化日趨嚴重，為實現對礦物的高效回收利用，對分選技術的要求也與日俱增。旋流－靜態微泡浮選柱的發明與應用，在浮選領域實現了細粒礦物分選的突破，其較強的回收能力和高選擇性優勢為銅鉬分離作業流程提供了一種新的技術途徑。結合浮選機掃選作業強化回收的優勢形成的柱機聯合浮選工藝在該銅礦選廠的成功應用，使該工藝成為分選該類型礦石的新的發展方向。

［1］張青草.新疆富蘊索爾庫都克銅（鉬）礦石工藝礦物學研究［J］.甘肅冶金，2010，32（3）：39－42.

［2］聶 琪.試論我國鉬礦選礦方法及研究現狀［J］.云南冶金，2010，39（2）：34－36.

［3］李 振，劉炯天，李延鋒，等.旋流－靜態微泡浮選柱在鉬礦分選中的應用［J］.礦山機械，2009，37（17）：92－98.

［4］謝捷敏.柱機聯合流程在大山選礦廠精選段的應用研究［J］.有色金屬（選礦部分），2010（1）：38－41.

［5］史帥星，賴茂河，馮天然，等.適用于粗顆粒選別的浮選機葉輪動力學研究［J］.有色金屬（選礦部分），2011，（4）：47－50.