多寶山銅礦選礦工藝及裝備綜合評述

賴桂華

1黑龍江多寶山銅業股份有限公司 黑龍江黑河 161416

2紫金礦業集團股份有限公司 福建上杭 364200

黑龍江多寶山銅業股份有限公司是紫金礦業全資控股企業，公司開發建設的多寶山銅 (鉬)礦位于黑龍江省嫩江市北部，大興安嶺隆起帶與松遼沉降帶的銜接部位，是國內探明可供開采的大型銅礦之一，也是黑龍江省重點建設項目，主要礦石類型為硫化礦，屬大型低品位斑巖型銅鉬礦。多寶山銅礦銅資源儲量大，可回收的伴生有益組分多，先后經過兩期技改擴建，目前已形成了 8 萬 t/d 的選礦生產規模，躋身為國內第二大銅礦山[1-3]。

多寶山銅礦的選礦系統涵蓋了多種選礦工藝，工藝流程靈活，對礦石適應性強，工藝參數及指標穩定，另外設計的碎磨系統礦石“互通互調”流程，極大地增強了整體選礦流程的穩定性和運行效率；選礦設備也以國內外先進的大型化、高效率裝備為主，并引入了自動化控制技術，穩步提高了礦石性質、選礦工藝和選礦裝備的適配度，有效發揮了選礦規模效應，為實現有用礦物資源的高效綜合回收利用提供了有利保障。筆者系統地介紹多寶山銅礦選礦工藝及裝備，為我國大型礦山資源的開發建設及選礦利用提供技術指導和借鑒。

1 礦石性質特征

1.1 礦石礦物組成情況

礦石中可回收的主要金屬元素為 Cu，可伴生回收的元素為 Au、Ag、Mo，其中含銅 0.40% 左右，含鉬 0.012%，含金 0.11 g/t，含銀 1.6 g/t；主要含銅礦物為黃銅礦，其次為斑銅礦，少量輝銅礦，微量自然銅，含鉬礦物主要為輝鉬礦。其他金屬硫化礦物主要有黃鐵礦，少量磁黃鐵礦、方鉛礦、高鐵閃鋅礦等，金屬氧化礦物主要有紅鋅礦、赤鐵礦，少量磁鐵礦、褐鐵礦、金紅石等。非金屬礦物主要有石英、絹云母化長石、黑云母、鈉長石、歪長石，其次為斜長石、角閃石、輝石、碳酸鹽礦物方解石和含鐵白云石，另有少量綠泥石、綠磷石、高嶺石、磷灰石等。

1.2 主要金屬礦物嵌布特征

該礦中黃銅礦多呈微細粒、粗粒他形粒狀集合體團塊狀或脈狀嵌布于脈石中，或呈微細粒浸染狀嵌布于脈石中，少部分呈微細粒-細粒乳濁狀、細脈狀嵌布于黃鐵礦中，黃銅礦多與斑銅礦、黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦交代共生，黃銅礦主要嵌布特征如圖 1 所示。黃銅礦嵌布粒度分布較廣，從 0.1～20 μm 的微細粒浸染狀和乳濁狀到達 2 mm 的團塊狀黃銅礦集合體均有分布。礦石中微細粒浸染狀黃銅礦在磨礦過程中難以完全解離，這部分銅礦物回收難度相對較大，或以連生體礦物形式進入銅精礦中影響精礦質量。

圖1 黃銅礦呈微細粒-細粒浸染狀嵌布于脈石中Fig.1 Chalcopyrite disseminated in gangue in form of micro-fine and fine particles

1.3 影響金屬回收的主要礦物學因素

礦石中主要含銅礦物為黃銅礦，其次為斑銅礦，少量輝銅礦另有微量自然銅。由于斑銅礦易氧化，可浮性差，難以充分回收，為影響銅回收率的因素之一。從礦物粒度分布情況分析，黃銅礦、斑銅礦、輝銅礦粒度均以微細粒-細粒為主，粒度整體偏細，也是影響銅礦物回收的重要因素。

鉬大多數以輝鉬礦形式存在，主要含鉬礦物為輝鉬礦，輝鉬礦粒度分布較廣，其中微細粒礦物含量占比較高。輝鉬礦在 -74 μm 含量占 73% 的磨礦細度下解離度不高，單體含量僅占 65% 左右，且連生體中多為 1/5 連生體和 ＜ 1/5 連生體。輝鉬礦主要與硅酸鹽礦物黑云母、石英連生，少量與鐵白云石等脈石礦物連生，極少量與斑銅礦、黃鐵礦連生。輝鉬礦部分粒度偏細，與黑云母、石英、鐵白云石等脈石礦物連生部分難以充分回收利用，是影響鉬回收的主要原因。

礦石中長石絹云母化、黑云母、綠泥石等易浮泥化的脈石礦物與黃銅礦、輝鉬礦的可浮性類似，疏水性好，是影響精礦產品品質的重要因素。

2 選礦工藝評述

多寶山銅礦選礦工藝主體分為碎磨工藝、浮選工藝和脫水工藝，各種工藝融合了銅鉬礦選礦領域先進的工藝流程，很好地實現了與礦石性質的高度匹配，為銅及伴生鉬、金、銀資源的綜合回收奠定了基礎。

2.1 碎磨工藝

碎磨工藝包括了“粗碎+半自磨+球磨+頑石開路破碎”(SABC)流程，“三段一閉路碎礦+球磨”(3CB)流程，以及“高壓輥磨+球磨”3 種碎磨流程，并通過輸送帶轉運至輸送系統，將 3 種碎磨流程融合形成了礦石的互通互調流程，如圖 2 所示。由圖2 可知，礦石的碎磨輸送系統匯集了 3 種碎磨工藝各自的優勢特點，充分發揮了流程的互聯互補功能，提高了碎磨工藝的穩定性和協調性，保障了各系列磨機供料的平衡。目前系統實現了“半自磨+球磨”系統3.0 萬 t/d，“三段一閉路碎礦+球磨”系統 5.0 萬 t/d，“高壓輥磨+球磨”系統 0.5 萬 t/d 的碎磨處理能力，同時使球磨機閉路分級旋流器溢流產品細度 -74 μm 含量占 67% 以上，為浮選作業提供了合格的入浮粒度。

2.2 浮選工藝

多寶山銅礦一二期浮選工藝主流程分別為“銅鉬等可浮+強化選銅+銅鉬分離浮選”，“銅鉬混合+銅鉬分離浮選”工藝 (見圖 3)。其中一期浮選流程具體為：旋流器溢流礦漿樣經銅鉬等可浮粗選產出銅鉬等可浮混合粗精礦，后經三次精選+一次精掃選得到銅鉬混合精礦 1，銅鉬等可浮粗選尾礦進行強化選銅作業，產出強化選銅粗精礦，后經艾砂磨再磨后三次精選得到銅鉬混合精礦 2，強化選銅尾礦經三次掃選后得到最終浮選尾礦；銅鉬分離浮選工藝為銅鉬混合精礦經一次粗選、二次掃選、鉬粗精礦艾砂磨再磨后6 次精選流程分別得到鉬精礦和銅精礦。二期主流程分為 2 個浮選系列，具體工藝為：旋流器溢流礦漿樣經銅鉬混合粗選產出銅鉬混合粗精礦，后經立式攪拌磨機閉路再磨后三次精選產出銅鉬混合精礦，銅鉬混合粗選尾礦經三次掃選得到最終浮選尾礦；銅鉬分離浮選工藝為銅鉬混合精礦經濃密機脫藥后浮選機一次粗選、二次掃選，鉬粗精礦經浮選柱四次精選后分別得到鉬精礦和銅精礦。浮選工藝中所用藥劑如表 1 所列。

圖2 碎磨系統礦石互通互調工藝流程Fig.2 Process flow of ore interworking and mutual adjustment in crushing and grinding system

圖3 浮選工藝流程Fig.3 Flotation process flow

2.3 選礦脫水工藝及回水流程

選礦廠采用的脫水工藝目的是實現固-液分離，除去選礦產品中的大量水分，脫水工藝不僅滿足了精礦冶煉和加工的需要，同時使精礦和尾礦溢流水重新返回選廠再次利用，減少了新鮮水消耗量。固液分離技術主要分為重力沉降技術和過濾技術，其中沉降技術根據礦漿中固體顆粒所受主要作用力的性質，采用重力沉降濃縮工藝，過濾技術又分為陶瓷真空過濾和板框壓濾兩類[4-5]。

圖4 所示為多寶山銅礦脫水工藝及回水流程。由圖 4(a)可知，浮選銅精礦礦漿質量分數為 20%，經濃密機濃縮沉降，絮凝劑輔助強化沉降脫水后，得到銅精礦底流質量分數為 45%，再經陶瓷過濾或板框壓濾分別得到含水率為 11%、10% 的銅精粉；濃密機溢流水經沉淀池再次沉淀后，得到的澄清水輸送至尾礦庫二次循環利用；另外鉬精礦也采用相同的“濃密機濃縮+板框壓濾”的兩級脫水工藝，但獲得的鉬精粉含水率為 20%。由圖 4(b)可知，浮選尾礦礦漿質量分數為 20%，經濃密機濃縮沉降，絮凝劑輔助強化沉降脫水后，得到尾礦底流質量分數為 45%～50%，再通過渣漿泵輸送至尾礦堆存；濃密機溢流水自流至廠前回水池，經離心泵輸送至高位水池，而尾礦庫澄清水可通過船泵輸送至高位水池，高位水池水自流進入選礦廠生產系統，從而實現了產品脫水及選礦廢水資源化循環利用。

表1 浮選工藝中的藥劑種類及其性能作用Tab.1 Types and performance of reagents in flotation process

圖4 脫水工藝及回水流程Fig.4 Dewatering and backwatering process flow

3 選礦裝備評述

選礦設備按選礦流程主要包括破碎機、振動篩、球磨機、分級機、浮選機、濃縮機和過濾機等，同時還配套給礦機、帶式輸送機、攪拌槽以及各類渣漿泵，以構成完整的碎磨、浮選、脫水等選礦工藝流程，整個選礦設備體系形成一條高效、規模大、經濟合理、工藝穩定的生產線[6-8]。多寶山銅礦選礦設備呈現出設備品牌種類多、大型化、功能互補效應好、先進性強、自動化程度高等優勢特點，很好地實現了與選礦工藝的相互滲透和融合。

3.1 碎磨裝備

碎磨系統設備的主要特點是大型化、品牌多、規模效應好，部分設備如φ11.0 m×6.4 m 半自磨機、GM140-100 高壓輥磨機等，實現了當時在國內礦山領域最大規格裝備的首次創新應用，碎磨系統主要設備如表 2 所列。

3.2 浮選裝備

浮選裝備根據處理能力和工藝流程配置了不同規格的浮選機和粗精礦再磨裝備，引進了 320 m3系列大型自吸氣式浮選機，實現了大型自吸氣和充氣式浮選機聯合配置技術，滿足了不同規模和不同礦物分選的要求。浮選粗精礦再磨裝備中，有 CSM-1120 立式攪拌磨機、艾砂磨機等。多寶山銅礦 8.0 萬 t/d 浮選系統主要裝備如表 3 所列。

3.3 脫水裝備

脫水工藝中主要裝備為濃密機和過濾機，并配套礦漿輸送渣漿泵和回水輸送離心泵。其中一期銅精礦濃密機為 GNZ-12 高效中心傳動濃密機，過濾設備為 TC-45 陶瓷過濾機；尾礦濃密機為 GNZ-70 高效中心傳動濃密機，底流采用多級渣漿泵輸送，單系列為 3 臺 300ZGB(P)渣漿泵 (2 個系列，一用一備)；廠前回水采用 6 臺 KQSN300-N6/488 雙吸離心泵。二期銅精礦濃密機為 NZY-24 濃縮機，過濾設備為自動高效隔膜板框壓濾機；尾礦濃密機采用奧圖泰φ62 m高效濃密機，底流采用多級渣漿泵輸送，單系列為 3臺 16/14TU-AHRP 渣漿泵 (2 個系列，一用一備)；廠前回水采用 4 臺 MD1000-72*2 多級離心泵。

表2 碎磨系統主要裝備Tab.2 Main equipments of crushing and grinding system

表3 浮選系統主要裝備Tab.3 Main equipments of flotation system

4 選礦工藝指標

近年來，多寶山銅礦圍繞生產過程中的技術難題，針對性地開展了多項選礦技術研究，通過新設備、新藥劑、新流程的應用及選礦技術管理的不斷升級，選礦工藝指標持續穩定改進，實現了高寒地區低品位銅礦及伴生礦物資源的高效回收。在銅精礦品位變化不大的情況下，選礦回收率及尾礦指標如圖 5 所示。由圖 5 可知，金屬回收率呈現逐步增加趨勢并趨于穩定，選銅尾礦中銅品位逐漸降低。說明通過系列新技術的應用，金屬資源的回收效率顯著提高。

圖5 主要選礦工藝指標的變化Fig.5 Variation of main beneficiation indexes

5 結論

多寶山銅礦經過一二期選礦廠技改擴建后，現已形成了 8 萬 t/d 的選礦處理能力，發明設計的選礦工藝和裝備實現了深度融合和互補，設備運轉效率高，規模效應突出，工藝穩定性強，很好地實現了與礦石性質的高度匹配，促進了低品位銅礦物及伴生金屬資源的高效綜合利用。未來選礦工藝、裝備管理和研究的重點在于：

(1)持續發揮工藝流程的互通互調功能，提高選礦系統協同調控能力，充分發揮設備的規模效應，實現選礦過程的穩定運行和節能降耗；

(2)強化高壓輥磨機在碎礦系統的輔助作用，提高備礦能力，保障磨礦系統的供礦穩定及供料粒度的合格率；

(3)基于礦石的工藝礦物學性質，加強礦物粒度對浮選指標的影響研究，優化浮選過程的再磨效果，增加可浮粒度級別占比，降低銅金屬在粗粒級尾礦中的損失，提高銅回收率；

(4)加強銅鉬分離浮選過程濃縮脫藥與“浮選機+浮選柱”聯合浮選相配套技術的工程化應用研究，提高低品位伴生鉬資源的綜合回收率；

(5)努力推進選礦廠集中配藥加藥、自動化配球加球、選礦專家系統以及全流程智能選礦系統建設。