艾砂磨在某銅礦選廠再磨中的應用

章恒興 邱廷省 江領培 黃東福 胡志超 童 偉 孫希樂

（1.浙江艾領創礦業科技有限公司，浙江 金華321000；2.江西理工大學，江西贛州341400）

隨著我國礦業的不斷發展，品位較高的富礦和易選礦越來越少，嵌布粒度較細的貧礦和有再回收利用價值的尾礦逐漸成為礦業亟待處理的對象［1-3］。對于礦物的選別，首先要做的工作就是對礦石進行有效的磨礦，使有用礦物與脈石礦物充分單體解離。對于嵌布粒度較細的難選礦石，更需要進一步地細磨。磨礦作業在金屬礦山選礦工藝中是一個高能耗、高材耗的過程［4-6］，礦山已有的磨礦設備尤其是細磨設備難以適應越來越復雜的礦石性質變化，開發高效節能的磨礦設備勢在必行［7-8］。

艾砂磨機是浙江艾領創礦業科技有限公司研發的大型臥式砂磨機，其研發目的是為國內低品位、多金屬共生、嵌布粒度粗細不均等特點的礦產資源提供高效的細磨設備［9-11］。艾砂磨機具有高效節能、磨礦產品粒度分布窄、設備占地面積小、維修簡便等優點。同類型磨機在國外礦山已經有二十多年的應用歷史，取得了良好的效果，近年來在國內也已應用在多個礦山，設備運行穩定，相比于傳統球磨機能取得更好的磨礦效果。由于艾砂磨機磨礦產品粒度分布的特性，也可以在一定程度上提升后續作業中礦物的浮選效果。

某銅礦選廠由于原礦中銅嵌布粒度較細，必須采用粗精礦再磨工藝以提高銅精礦品位［12-15］。當前選廠中再磨設備依然以傳統球磨機為主，而球磨機在再磨工藝中要達到較細的磨礦細度，易導致產品的過磨及鐵質污染，從而使浮選效果欠佳。因此，本研究開展了以新型細磨設備艾砂磨機代替球磨機進行粗精礦再磨提升選別指標的浮選試驗，以期為艾砂磨機在該類型選廠的應用提供基礎數據。

1 礦石性質

原礦的化學多元素分析和銅、鋅物相分析結果分別見表1、表2、表3。

注：Au、Ag的單位為g/t。

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由表1可知，試樣中可回收金屬為銅、鋅，含量分別為2.35%、1.24%，礦石中的金、銀含量分別為0.48 g/t、32.60 g/t，可作為伴生金屬回收。

由表2 及表3 可知，礦石中的銅主要以原生硫化銅的形式存在，占總銅的87.23%，其次為次生硫化銅。礦石中的鋅主要以硫化鋅的形式存在，占總鋅的94.35%，極少數以氧化鋅的形式存在。

礦物組成的研究結果表明，礦石中主要金屬礦物為黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦，少量的方鉛礦、輝銅礦以及微量的輝鉬礦、斑銅礦、銀金礦等；主要脈石礦物為石英、絹云母，其次為方解石、重晶石等；礦石中的黃銅礦與閃鋅礦嵌布關系復雜，嵌布粒度較細，以微細粒結構的致密塊狀、浸染狀為主。

2 試驗結果與分析

2.1 條件試驗

條件試驗給礦為選廠現場實際生產的混合粗精礦，磨礦設備為實驗室小型艾砂磨機，為避免鐵質污染，磨礦介質選用納米陶瓷球。浮選試驗中抑制劑為硫酸鋅和亞硫酸鈉，捕收劑為丁基黃藥和Y89，起泡劑為BK201，具體試驗流程見圖1。

2.1.1 磨礦細度試驗

由于礦石中有用礦物嵌布粒度較細，必須使有用礦物和脈石礦物充分單體解離才能保證目的礦物在后續浮選作業中的有效回收。固定硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為（1 200+300）g/t，丁基黃藥+Y89 用量為（40+10）g/t，起泡劑BK201 用量為12 g/t，考察磨礦細度對浮選指標的影響。由于磨礦產品細度較細，試驗中采用磨礦產品P80（指物料中80%通過某一篩孔）數值代表磨礦產品的細度大小，試驗結果見表4。

由表4 可知，隨著磨礦產品細度的增加，浮選粗精礦產率先增加后降低，銅品位先下降后上升，而鋅的品位先上升后下降。這說明適宜的磨礦細度有助于銅的回收，但不利于提高粗精礦中銅的品位。繼續細磨會導致一部分過磨的礦物在粗選時無法回收上來，粗精礦產率降低。鋅品位的變化趨勢與銅相反，可能是因為礦物中銅的解離會在一定程度上提升鋅的上浮。隨著磨礦細度的增加，粗精礦中銅的回收率在磨礦產品細度P80為40 μm 時達到最大值，雖然此時粗精礦中鋅含量也較高，但后續可以通過藥劑調整加以抑制。因此，在后續試驗中選取磨礦產品細度P80為40 μm。

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2.1.2 抑制劑用量試驗

銅鋅能否有效浮選分離取決于抑制劑對鋅的抑制效果，在實際生產中常采用硫酸鋅和亞硫酸鈉混合使用作為鋅的組合抑制劑。固定磨礦產品細度P80為40 μm，丁基黃藥+Y89 用量為（40+10）g/t，起泡劑BK201用量為12 g/t，考察抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉對浮選指標的影響。試驗結果見表5。

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由表5 可知，隨著組合抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量的增大，粗精礦中銅的品位先上升后趨于穩定，而鋅的品位逐漸降低，說明組合抑制劑的添加有助于降低銅粗精礦中鋅的含量。當組合抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為（1 400+350）g/t 時，粗精礦中銅的回收率最高且兼顧了銅品位，銅鋅浮選分離效果最佳，因此，確定組合抑制劑硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為（1 400+350）g/t。

2.1.3 捕收劑用量試驗

混合粗精礦進行再磨后，礦物解離更加充分，同時礦物比表面積增大。通常礦物的比表面積越大，浮選過程中礦物表面吸附的藥劑越多，原定的捕收劑用量可能不再滿足再磨產品對藥劑的需求。因此，固定磨礦產品細度P80為40 μm，硫酸鋅+亞硫酸鈉用量為（1 400+350）g/t，起泡劑BK201 用量為12 g/t，考察捕收劑丁基黃藥+Y89 用量對浮選指標的影響。試驗結果如表6所示。

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由表6 可知，隨著組合捕收劑用量的增大，浮選粗精礦的產率逐漸增加后趨于穩定，粗精礦中銅、鋅的品位逐漸降低，銅、鋅的回收率逐漸增加。綜合考慮品位和回收率，確定組合捕收劑丁基黃藥+Y89 的用量為（50+10）g/t。

2.2 閉路試驗

為對比粗精礦經艾砂磨和傳統球磨再磨后的浮選指標，分別進行以上2 種磨礦產品的浮選閉路試驗。結合條件試驗和全流程開路浮選試驗結果，最終確定了1 粗2 精2 掃的全流程閉路浮選試驗流程，具體條件和試驗流程見圖2，試驗結果見表7，其中艾砂磨和球磨磨礦細度P80分別為40 μm和41 μm。

由表7可知，混合粗精礦采用艾砂磨機磨礦，經1粗2 精2 掃的全流程閉路浮選試驗，可獲得銅品位為26.25%、銅回收率78.07%的銅精礦，鋅的回收率僅為10.54%，較好地分離了銅鋅礦物。球磨機的磨礦產品在相同的浮選試驗條件下，獲得銅品位僅為18.54%、銅回收率為50.04%的銅精礦，2 種磨礦產品浮選所得銅精礦中鋅的回收率則相差不大。說明使用艾砂磨機對粗精礦進行再磨，能夠在一定程度上提高銅浮選指標，實現銅礦物最大限度的回收利用，這對艾砂磨機在選廠中的實際應用具有一定的推廣借鑒意義。

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2.3 艾砂磨與傳統球磨產品粒度分析

對艾砂磨與傳統球磨產品粒度進行分析，結果見圖3。

由圖3 可知，選用艾砂磨進行磨礦后，磨礦產品的粒度分布集中在+19 μm，易選粒級占比較高。球磨機的磨礦產品中19 μm 雖然占比也較高，但10 μm以下的過磨粒級也較高，這可能會給后續的浮選工藝帶來不利的影響。

3 結 論

（1）某銅礦中主要可回收金屬為銅和鋅，含量分別為2.35%、1.24%；礦石中的銅主要以原生硫化銅的形式存在，占總銅的87.23%，其次為次生硫化銅；鋅主要以硫化鋅的形式存在，占總鋅的94.35%，極少數以氧化鋅的形式存在；黃鐵礦、黃銅礦和閃鋅礦為主要金屬礦物，石英、絹云母為主要的脈石礦物；礦石中黃銅礦與閃鋅礦嵌布關系復雜，嵌布粒度較細，以微細粒結構的致密塊狀、浸染狀為主。

（2）混合粗精礦采用艾砂磨機再磨至磨礦產品細度P80為40 μm，粗選硫酸鋅和亞硫酸鈉用量為（1 400+350）g/t，丁基黃藥和Y89的用量為（50+10）g/t，BK201 用量為12 g/t，經1 粗2 精2 掃全流程閉路浮選試驗，最終可獲得銅品位為26.25%、銅回收率78.07%的銅精礦，鋅的回收率僅為10.54%，較好地分離了銅鋅礦物。球磨機的磨礦產品在相同的浮選試驗條件下，獲得銅品位僅為18.54%、銅回收率為50.04%的銅精礦。