廣東某礦山選廠選銅技術(shù)改造*

胡文英，姚衛(wèi)豐

（廣東省大寶山礦業(yè)有限公司，廣東 韶關(guān) 512127）

1 引言

礦區(qū)地處粵北南嶺地區(qū)，為國有大型露天開采多金屬礦山，其上部為褐鐵礦帽，底部為伴生鎢鉬銅硫礦床。長(zhǎng)期以來主要開采褐鐵礦，銅硫礦石采選規(guī)模僅為2500 t/d，受多種因素影響，銅選礦未能得到重視，銅回收率僅為65%左右。當(dāng)前由于鐵礦石開采已基本枯竭，新建7000t/d規(guī)模的大型銅硫選礦廠即將投產(chǎn)，銅選礦技術(shù)攻關(guān)顯得尤為重要，為此礦山選礦部組織工程技術(shù)人員開展了為期5個(gè)月的從原礦工藝礦物學(xué)分析到工藝流程改造的選礦技術(shù)改造工作，成效顯著。

2 礦石性質(zhì)

2.1 礦石組成

礦床屬高、中溫?zé)嵋旱V床，礦石中銅礦物絕大部分為黃銅礦，另有微量蝕變［1］產(chǎn)生的銅藍(lán)等；硫礦物主要為磁黃鐵礦，其次為黃鐵礦；此外，礦石中還有少量的赤鐵礦、閃鋅礦、白鎢礦以及微量的方鉛礦、輝鉍礦等其它金屬礦物。脈石礦物主要為石英、正長(zhǎng)石、白云母、透閃石、方解石、綠泥石，其次為榍石、鈣鋁榴石、鈣鐵榴石以及微量輝石等。礦石中的銅、硫主要以獨(dú)立硫化礦物形式存在。黃銅礦的嵌布粒度呈粗、中、細(xì)粒極不均勻分布。磁黃鐵礦、黃鐵礦以及硫化鐵礦物集合體的嵌布粒度以粗粒為主。黃銅礦、磁黃鐵礦、黃鐵礦、硫化鐵礦物集合體在0.074mm粒級(jí)以上的分布率分別為66.16%、90.09%、89.91%及91.47%；在0.010mm粒級(jí)以下的分布率分別為1.97%、0.22%、0.18%及0.20%。礦石中黃銅礦與磁黃鐵礦等硫礦物的嵌布關(guān)系密切，常嵌布在一起或呈黃銅礦被磁黃鐵礦包裹等形式的復(fù)雜嵌布關(guān)系，且部分黃銅礦以微粒包裹于磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦以及其它脈石礦物中，這部分黃銅礦在磨礦過程中很難完全單體解離［2］，并對(duì)銅最終的回收會(huì)造成一定的影響。

2.2 礦石多元素化學(xué)分析

原礦化學(xué)多項(xiàng)分析結(jié)果見表1，銅、硫物相分析結(jié)果分別見表2、3。

表1 原礦多元素化學(xué)分析結(jié)果 %

表2 銅物相分析結(jié)果 %

表3 硫物相分析結(jié)果 %

礦石中的銅主要以原生硫化銅的形式存在，分布率為87.60%，其次以次生硫化銅的形式存在，分布率為11.81%，而次生氧化銅的分布率僅為0.59%，因此礦石為硫化礦，但因該礦石屬于典型的高硫礦石，這可能是影響銅精礦品質(zhì)的主要原因［4］。礦石中硫主要以非磁性硫化物的形式存在，分布率為62.12%，其次以磁性硫鐵礦的形式存在，分布率為37.52%，另有0.36%以其它礦物包裹形式存在。

3 技術(shù)改造工作主要內(nèi)容

2016年1月以前，選廠選銅指標(biāo)較差，全年平均銅回收率在68%以下，上半年雨季指標(biāo)更差，銅精礦銅品位也基本在18%以下，而長(zhǎng)沙礦冶研究院曾評(píng)定該礦石選礦難度為中等，選廠指標(biāo)遠(yuǎn)低于正常值。究其原因，主要是受下列四個(gè)方面因素影響：工業(yè)用水質(zhì)量差、磨礦細(xì)度差、選銅藥劑制度不合理、選礦設(shè)備工藝落后。

3.1 工業(yè)用水

3.1.1 存在的問題——水質(zhì)差

由于本礦區(qū)銅鐵采選廢水集中排至尾礦庫，導(dǎo)致尾礦庫水酸性強(qiáng)（pH值低至3.0）、重金屬離子含量高（Cu2+濃度高達(dá)10mg/L）、懸浮物量多，礦區(qū)無新水補(bǔ)充，僅有此尾礦水未經(jīng)任何處理直接回用，對(duì)銅的選礦造成了極大的困擾［3］：石灰添加量極大，14kg石灰僅能將銅粗選礦漿pH值調(diào)整至8.0，大量的石灰對(duì)銅礦物造成了一定的抑制；重金屬離子對(duì)硫礦物活化作用明顯，捕收劑難以添加，添加少量的捕收劑即會(huì)引起硫的上浮，降低銅精礦品位，如水質(zhì)不能得到改善，則只能采用“重壓輕拉”的浮選操作方法，銅回收率低。

3.1.2 解決方案——沉淀改造

解決循環(huán)回用工業(yè)水質(zhì)的措施分兩步：（1）尾礦水入庫前初步添加石灰；（2）尾礦庫入選廠高位水池前另建沉淀池，采用中和滴定法定量添加石灰。采用石灰中和的方法提高了工業(yè)水pH值、降低了Cu2+、Fe3+等有害離子含量；通過工業(yè)水池的改造降低了懸浮物含量。工業(yè)水質(zhì)改善后，銅選廠石灰用量從以前的14kg/t大幅下降到了5kg/t左右，選廠選銅捕收劑用量明顯增加，精礦泡沫顏色好轉(zhuǎn)，銅回收率提高3.5個(gè)百分點(diǎn)。

3.2 磨礦細(xì)度

3.2.1 存在的問題——解離不充分

銅選廠設(shè)計(jì)原礦處理量2000t/d，受原礦品位逐年下降、生產(chǎn)任務(wù)增加，原礦處理量高達(dá)2700～2800t/d，且2.70m×2.70m格子型球磨機(jī)本身具有筒體短、磨礦時(shí)間短的缺陷，因此，技術(shù)改造前磨礦細(xì)度-0.074 mm含量?jī)H為58%左右，有用礦物單體解離度嚴(yán)重不足。對(duì)不同磨礦細(xì)度下黃銅礦的單體解離度進(jìn)行測(cè)定，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。

表4 不同磨礦細(xì)度下黃銅礦的解離度特征 %

3.2.2 解決方案——磨礦精細(xì)控制

技術(shù)改造工作開展以后，銅選廠單臺(tái)球磨原礦處理量嚴(yán)格控制在20±0.5 t/h范圍內(nèi)；合理提前安排球磨機(jī)檢修計(jì)劃，球磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率高達(dá)97%；適當(dāng)提高磨礦、分級(jí)機(jī)溢流濃度，并對(duì)磨礦流程各環(huán)節(jié)濃細(xì)度進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控，磨礦細(xì)度從-0.074 mm不足58%提高到了65%左右，黃銅礦單體解離度提高了4.6個(gè)百分點(diǎn)，為銅礦物浮選提供了更好的條件。

3.3 選礦藥劑

3.3.1 存在的問題——捕收劑不適宜

技術(shù)改造工作開展以前，受多方面因素限制，選銅方案以“重壓輕拉”為主，銅浮選捕收劑以DY-1為主，輔以極少量的丁基黃藥。該藥劑方案在磨礦細(xì)度和選礦工藝流程改進(jìn)之后已不適用，因此安排了捕收劑小型試驗(yàn)，并在工業(yè)上得到驗(yàn)證實(shí)施。

3.3.2 解決方案——更換主捕收劑

為了確定浮銅捕收劑的種類，對(duì)該礦原礦進(jìn)行了捕收劑的種類條件試驗(yàn)，分別對(duì)丁基黃藥、MOS-2、Z-200、DY-1 四種捕收劑進(jìn)行了藥劑對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)和工藝流程見圖1，試驗(yàn)結(jié)果見表5。由表5結(jié)果可知，丁基黃藥 20 g/t + Z-200 60 g/t對(duì)銅礦物具有較強(qiáng)的選擇性捕收作用。通過更換選銅主捕收劑后，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比2016年8-12月銅精礦銅品位同比提高了0.5個(gè)百分點(diǎn)，回收率提高2個(gè)百分點(diǎn)。

圖1 捕收劑種類試驗(yàn)流程圖

表5 銅浮選捕收劑試驗(yàn)結(jié)果

3.4 選礦設(shè)備和工藝

3.4.1 存在的問題——設(shè)備流程陳舊

技術(shù)改造工作開展以前，銅選廠一直沿用20世紀(jì)90年代陳舊選銅設(shè)備、工藝流程（詳見圖2），全流程采用SF-4型浮選機(jī)進(jìn)行浮選，無論是對(duì)-0.010mm的微細(xì)粒級(jí)還是對(duì)-0.074 mm細(xì)粒級(jí)，采用浮選機(jī)的選銅指標(biāo)均不如浮選柱，且陳舊的SF-4型浮選機(jī)還有故障率高、充氣能力不足，流程存在中礦返回位置超前等諸多缺陷。磨礦細(xì)度差，而得到單體解離的部分回收效果又不好，這已和當(dāng)前“節(jié)能降耗、綠色礦山”相悖，選礦設(shè)備工藝流程改革勢(shì)在必行［5］。3.4.2 解決方案——更換新設(shè)備、開發(fā)新工藝

圖2 技術(shù)改造前銅選廠選銅流程

圖3 立磨-浮選柱探索性試驗(yàn)原則流程

（1）引入并改進(jìn)浮選柱工藝。選礦技術(shù)小組通過與科研院所合作進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)行了銅硫礦石立磨-浮選柱精選探索性試驗(yàn)（圖3），試驗(yàn)

圖4 技術(shù)改造后銅選廠選銅流程

新工藝投入生產(chǎn)后選銅指標(biāo)獲得大幅提高，銅精礦銅品位達(dá)18%、回收率達(dá)82.22%，與2016年同比增長(zhǎng)12個(gè)百分點(diǎn)。

4 技改前后選礦指標(biāo)對(duì)比

2016年技術(shù)改造工作開展后銅選廠選銅回收率與2015年同期提高了12.18個(gè)百分點(diǎn)，選礦技術(shù)全面邁上新臺(tái)階，達(dá)到國內(nèi)高硫銅礦領(lǐng)先水平，與2015年同期生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比見表6。結(jié)果證明：浮選柱選銅精銅品位、回收率、各粒級(jí)回收率均明顯高于浮選機(jī)，浮選柱1次精選作業(yè)指標(biāo)優(yōu)于浮選機(jī)2次精選作業(yè)，使用浮選柱可以簡(jiǎn)化浮選工藝流程。該技術(shù)于2016年4月在銅選廠投產(chǎn)后，銅精礦銅品位基本能達(dá)到18%，且流程運(yùn)行平穩(wěn)，銅回收率比以前浮選機(jī)精選流程提高了9%左右。

（2）浮選機(jī)-浮選柱聯(lián)合—增加精掃作業(yè)。經(jīng)試驗(yàn)分析，浮選柱精選尾礦品位過高，返回主流程拉高了給礦品位，導(dǎo)致銅尾礦偏高，通過工業(yè)試驗(yàn)增加了浮選柱精掃作業(yè)，充分解決了該問題。浮選機(jī)-浮選柱聯(lián)合工藝既發(fā)揮了浮選柱的細(xì)粒級(jí)銅礦物回收率高、富集比高的優(yōu)勢(shì)，又充分結(jié)合了浮選機(jī)對(duì)粗粒連生體回收效果好的特點(diǎn)，采用浮選機(jī)-浮選柱聯(lián)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的原則，推出了技術(shù)改造后銅選廠選銅新工藝流程，詳見圖4。

表6 2015年與2016年銅選廠9-12月銅選礦指標(biāo)

5 結(jié)論

（1）原礦工藝礦物學(xué)研究表明，礦石中銅礦物絕大部分為黃銅礦，另有微量銅藍(lán)等；硫礦物主要為磁黃鐵礦，其次為黃鐵礦。脈石礦物主要為石英、正長(zhǎng)石、白云母、透閃石、方解石、綠泥石，其次為榍石、鈣鋁榴石、鈣鐵榴石以及微量輝石等。另外，礦石中含有一定量的白云母、綠泥石等硅酸鹽礦物，在浮選過程中易浮，可能也會(huì)影響銅精礦品位提高。

（2）礦石中黃銅礦與磁黃鐵礦等硫礦物的嵌布關(guān)系密切，常嵌布在一起或呈黃銅礦被磁黃鐵礦包裹等形式的復(fù)雜嵌布關(guān)系，且部分黃銅礦以微粒包裹于磁黃鐵礦、黃鐵礦、閃鋅礦以及其它脈石礦物中，這部分黃銅礦在磨礦過程中很難完全單體解離，并對(duì)銅最終的回收率提高會(huì)造成一定的影響。

（3）技術(shù)改造工作開展前，銅選廠選銅指標(biāo)遠(yuǎn)低于正常值，回收率在68%以下，銅精礦銅品位也基本在18%以下，主要是受四個(gè)方面因素影響：工業(yè)水質(zhì)差、磨礦細(xì)度差、選銅藥劑制度不合理、選礦設(shè)備工藝落后。

（4）針對(duì)不利因素，選廠工程技術(shù)人員采取針對(duì)性措施，合理規(guī)劃、組織試驗(yàn)、穩(wěn)步改進(jìn)，取得了選廠銅選礦技術(shù)較大突破，對(duì)即將投產(chǎn)的新建7000t/d銅硫選廠達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)增添了信心。