高壓輥終粉磨條件下含銅銀多金屬礦的分選及其機理研究

張千新

(紫金礦業集團武平紫金礦業有限公司，福建 龍巖364305)

在選礦領域中，碎磨成本占總成本的50%以上，研究新型高效礦石粉碎設備對整個礦山的節能降耗具有重要意義［1］。高壓輥磨機是一種新型高效的破碎設備，具有單位破碎能耗和鋼耗低、處理能力大、占地面積小等特點［2-6］，經高壓輥磨機粉碎的產品粒度小、分布均勻，且多沿解理面發生碎裂，產品單體解離度高［7-9］。

近年來，國內外許多研究者針對高壓輥磨機破碎過程進行了研究，Van der Meer E.P.等［9］總結了在破碎流程中高效使用高壓輥磨機的基本原則，袁致濤等［10］研究了高壓輥磨機操作因素對粉碎產品粒度特性的影響，李麗匣等［11］研究了高壓輥磨超細碎對釩鈦磁鐵礦分選指標的影響。結果表明，將高壓輥應用于礦石粉碎流程，可改善選別指標、提高作業效率。

本研究針對武平某含銅銀多金屬礦樣，制備出常規碎磨樣(顎式破碎—球磨)和高壓輥終粉磨產品(高壓輥破碎—分級)，對兩種礦樣分別進行了銅銀混合浮選—混合精礦銅銀分離浮選閉路試驗，并通過擬合粒度分布曲線和金屬量分布曲線、利用MLA 礦石自動分析儀測定礦物單體解離度，對試驗結果進行分析，以期對高壓輥磨機在含銅銀多金屬礦選礦工藝中的應用提供參考依據。

1 試樣性質

對試驗礦樣進行化學多元素分析和礦物組成分析，結果分別見表1、表2。

表1 試樣化學多元素分析結果Table 1 Main chemical composition analysis results of the sample %

表2 試樣礦物相對含量分析結果Table 2 The relative content of minerals in the ore%

由表1 和表2 可知:原礦中主要有用元素為銅、銀;礦石中金屬礦物主要有黃銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦、銅藍、輝銀礦、螺狀硫銀礦，非金屬礦物有石英、絹云母、綠泥石等。

2 試驗設備和藥劑及礦樣制備

2.1 試驗設備和藥劑

(1)試驗設備:實驗室CLM25/10 型高壓輥磨機，PEX－150 mm×250 mm 型顎式破碎機，XPC －60 mm×100 mm 型顎式破碎機，XPC －200 型對輥破碎機，ZBSX－92A 型振擊式兩用振擺篩選機，XMQ －240 mm ×90 mm 型錐形球磨機，XFG 系列掛槽浮選機，MLA (FEI)礦物自動分析儀，實驗室自制V 形選粉機。

(2)試驗藥劑:捕收劑丁基黃藥、丁胺黑藥、Z －200，起泡劑松醇油，調整劑氧化鈣、硫酸鋅;捕收劑和起泡劑均為工業品。試驗用水為自來水。

2.2 試驗礦樣制備

(1)常規碎磨產品制備。原礦經顎式破碎機粗碎—對輥破碎機細碎，兩段閉路破碎至－3.2 mm，破碎產品經XMQ－240 mm×90 mm 型錐形球磨機磨礦后作為浮選給礦。

(2)高壓輥終粉磨產品制備。原礦經顎式破碎機粗碎后，進入高壓輥磨機與V 形選粉機閉路干法分級組成的終粉磨系統進行粉碎，控制高壓輥終粉磨產品細度為－0.074 mm 占65%。

3 試驗結果與討論

3.1 銅銀混合浮選試驗

3.1.1 常規碎磨產品銅銀混合浮選試驗

在對常規碎磨流程制得礦樣進行不同磨礦細度、銅銀混合浮選藥劑制度條件試驗的基礎上，確定的最佳工藝見圖1，獲得的試驗結果見表3。

圖1 常規碎磨產品銅銀混合浮選試驗流程Fig.1 Flowsheet of Cu-Ag bulk flotation for conventional crushing and grinding products

表3 常規碎磨產品銅銀混合浮選試驗結果Table 3 Results of Cu-Ag bulk flotation for CCG products %

3.1.2 高壓輥終粉磨產品銅銀混合浮選試驗

考察高壓輥終粉磨是否可放粗磨礦細度，即高壓輥終粉磨產品可否在磨礦細度較粗條件下獲得優于常規破碎磨礦產品分選指標，以為將來工業應用時放粗磨礦細度提供依據。在對高壓輥終粉磨產品進行銅銀混合粗選條件試驗的基礎上，確定的工藝流程及藥劑制度見圖2(在試驗過程中發現對高壓輥終粉磨產品浮選時采用黃藥和黑藥組合藥劑為捕收劑的效果更好，而常規碎磨產品在黃藥為單一捕收劑作用下的效果更好，由于不同破磨方式下產品特性存在差異，因此藥劑制度也應作適當調整)，獲得的試驗結果見表4。

圖2 高壓輥終粉磨產品銅銀混合浮選試驗流程Fig.2 Flowsheet of Cu-Ag bulk flotation for final HPGR products

表4 高壓輥終粉磨產品銅銀混合浮選試驗結果Table 4 Results of Cu-Ag bulk flotation for final HPGR products %

表3、表4 表明:在各自最佳藥劑制度下，高壓輥終粉磨產品的選別指標優于常規碎磨產品，與常規碎磨產品相比，高壓輥終粉磨產品浮選所得銅銀混合粗精礦銅回收率由92.94%提高到95.18%，銀回收率由89.95%提高到95.77%，且尾礦中銅和銀的回收率分別降低了2.24 和5.82 個百分點。

3.2 銅銀浮選分離試驗

銅銀混合浮選試驗得到的混合粗精礦沒有達到精礦質量標準，由于銅銀嵌布關系緊密，粒度微細，需再磨以達到銅、銀礦物單體解離，因此繼續進行了混合粗精礦銅銀分離試驗，在再磨細度、捕收劑和抑制劑種類及用量條件試驗的基礎上，確定的常規碎磨產品和高壓輥終粉磨產品的最佳浮選流程和藥劑制度分別見圖3、圖4。獲得的試驗結果見表5。

由表5 可知:常規碎磨產品和高壓輥終粉磨產品閉路試驗均得到了合格的銅精礦和銀精礦;高壓輥終粉磨產品浮選尾礦銅回收率5.35%、銀回收率5.71%，比常規碎磨產品浮選金屬損失率要小很多;高壓輥終粉磨產品選礦效率大于常規碎磨產品，說明高壓輥終粉磨產品性質更適合于后續的選礦分離。試驗結果分別是在各自最優條件下獲得的，采用高壓輥終粉磨工藝時，所需再磨細度較常規碎磨工藝略粗，表明采用高壓輥終粉磨工藝可放粗磨礦細度，有利于工業化生產時的節能。

圖3 常規碎磨產品浮選閉路試驗流程Fig.3 Flowsheet of closed-circuit flotation process for CCG products

圖4 高壓輥終粉磨產品浮選閉路試驗流程Fig.4 Flowsheet of closed-circuit flotation process for final HPGR products

4 機理分析

4.1 產品粒度分布曲線擬合

對磨細至－0.074 mm 占65%的常規碎磨產品及高壓輥終粉磨產品分別進行粒度分布曲線擬合，結果如圖5、圖6 所示。

表5 不同碎磨方式對浮選閉路試驗指標的影響Table 5 Comparison of comminution method on index of closed circuit flotation process %

圖5 常規破碎磨礦產品粒度分布曲線擬合結果Fig.5 Particle size distribution curve fitting for CCG products

圖6 高壓輥終粉磨產品粒度分布曲線擬合結果Fig.6 Particle size distribution curve fitting for final HPGR grinding products

圖5 和圖6 中45°對角線為理想狀態下物料均勻分布的極限狀態，通過最小二乘法擬合圖中物料磨礦至－0.074 mm 含量為65%時粒度分布曲線，其中Y 代表實際粒度分布曲線，Y極限代表極限狀態下粒度分布曲線。常規碎磨產品粒度分布曲線擬合方程為

即

高壓輥終粉磨產品粒度分布曲線擬合方程為

即

由于粒度過粗或過細時浮選效果都會變壞，所以中間粒級產品越多，浮選效果越好。本研究認為0.01 ～0.1 mm 粒級為中間適宜浮選粒級，+0.1 mm為過粗粒級，－0.01 mm 為過細粒級。中間粒度產品的產率Y中可通過公式Y中= Y0.1mm－Y0.01mm計算(常規碎磨產品和高壓輥終粉磨產品的Y0.1mm，Y0.01mm可分別代入公式(2)、(4)求得)。

通過應用數學方差的方法分析實際粒度分布曲線與極限狀態粒度分布曲線，以此來分析粒度分布均勻程度。用Q 表示。

4.2 產品金屬量分布曲線擬合

對磨細至－0.074 mm 占65%的常規碎磨產品及高壓輥終粉磨產品分別進行金屬量分布曲線擬合，結果如圖7、圖8 所示。

圖7 常規碎磨產品金屬量分布曲線擬合結果Fig.7 Metal volume distribution curve fitting for CCG products

圖8 高壓輥終粉磨產品金屬量分布曲線擬合結果Fig.8 Metal volume distribution curve fitting for final HPGR grinding products

圖7 和圖8 中45°對角線為理想狀態下金屬量均勻分布極限狀態，通過最小二乘法擬合圖中礦樣磨細至－0.074 mm 含量為65%時的金屬量分布曲線，其中P 代表實際金屬量分布曲線，P極限代表極限狀態下金屬量分布曲線。對于常規碎磨產品中，

對于高壓輥終粉磨產品中，

中間粒度產品的金屬量P中可通過代入公式

計算(常規碎磨產品和高壓輥終粉磨產品的P0.1mm，P0.01mm可分別代入公式(8)、(11)求得)。

通過應用數學方差的方法分析實際金屬量分布曲線與極限狀態金屬量分布曲線來分析金屬量分布均勻程度，用R 表示。

本研究認為0.01 ～0.1 mm 粒級為中間的適宜浮選粒級礦樣，將其定義為適合浮選粒級，中間粒級金屬量定義為易回收金屬量，將粒度分布與金屬量分布擬合結果列于表6。

表6 數據擬合結果Table 6 Date fitting results

從表6 可以看出:高壓輥終粉磨產品易回收粒級金屬量分布率遠大于常規碎磨產品，所以高壓輥終粉磨產品能取得更好的選別指標;高壓輥終粉磨產品粒度分布方差僅為1.69 ×10－4，近似與45°對角線完全擬合，常規碎磨產品粒度分布方差為54.46 ×10－4，遠大于高壓輥終粉磨產品，說明高壓輥終粉磨產品粒度分布十分均勻，而且高壓輥終粉磨產品中適合浮選粒級產率高，因此高壓輥終粉磨產品選礦指標優于常規碎磨產品;高壓輥終粉磨產品金屬量分布方差遠小于常規碎磨產品，高壓輥終粉磨產品金屬量分布較均勻，常規碎磨產品金屬量分布不是很均勻，在過粗過細級別中金屬量分布較多。因高壓輥終粉磨產品適合浮選粒級產率較高，再加上金屬量的均勻分布，則相應分布在易選粒級中的金屬量也較高，所以，高壓輥終粉磨產品的選礦指標優于常規碎磨產品，與銅銀混合浮選—銅銀分離閉路對比試驗結果完全一致。

4.3 單體解離度測定

為了進一步說明不同碎磨方式產品浮選所得指標不同的機理，用MLA 礦石自動分析儀對磨細至－0.074 mm 占65%的常規碎磨產品及高壓輥終粉磨產品分別進行了單體解離度測定，結果如表7。

表7 單體解離度測定結果Table 7 Liberation degree comparison results on different communition method

從表7 可以看出:高壓輥終粉磨產品的0.010 ～0.1 mm 易浮選粒級單體解離度遠高于常規碎磨產品，高壓輥終粉磨產品中處于易選粒級的顆粒有用礦物單體解離度高，所以高壓輥終粉磨產品浮選特性要優于常規碎磨產品。從適合浮選粒級的礦物單體解離度角度來看，高壓輥終粉磨流程的浮選指標要優于常規碎磨產品。

5 結 論

(1)分別采用常規碎磨流程和高壓輥終粉磨流程對武平某銅品位為0.24%、銀品位為85.00 g/t 的銅銀多金屬礦進行選礦試驗。結果表明:在各自的最佳浮選閉路流程和藥劑制度下，高壓輥終粉磨產品的選礦指標優于常規碎磨產品;高壓輥終粉磨產品尾礦中金屬損失量比常規碎磨產品要低很多;高壓輥終粉磨產品選礦效率大于常規碎磨產品，高壓輥終粉磨流程所得物料性質更適合于選礦分離。

(2)高壓輥終粉磨產品適合浮選粒級產率、易回收粒級金屬量分布率均大于常規碎磨產品，高壓輥終粉磨產品粒度分布方差與金屬量分布方差均遠小于常規碎磨產品，高壓輥終粉磨產品0.01 ～0.1 mm 的易浮選粒級單體解離度遠高于常規碎磨產品，因此，高壓輥終粉磨產品選礦指標優于常規碎磨產品，與浮選試驗結果一致。

(3)高壓輥終粉磨技術的應用為降低選礦領域磨礦作業能耗、在較粗磨礦粒度下獲得更好選礦指標提供了可能。

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