銅精礦降硅提銅工藝改進(jìn)研究

賴桂華

（黑龍江多寶山銅業(yè)股份有限公司，黑龍江 黑河 161416）

我國是銅資源儲備生產(chǎn)大國，同時也是銅資源消費(fèi)大國。目前，我國銅資源對進(jìn)口依賴較大，今年受疫情影響，美洲的智利、巴西等主要銅出口國出口量大幅降低，我國由于疫情控制較早，已經(jīng)開始復(fù)工復(fù)產(chǎn)，銅需求量巨幅增加，目前銅金屬價格已超50000元/t[1-4]。多寶山銅業(yè)是紫金礦業(yè)全資子公司，是國內(nèi)主要的銅生產(chǎn)礦山之一，2020年年產(chǎn)銅可達(dá)10萬t，但近期下游冶煉廠對精礦銅品位提出要求，需要將銅精礦中SiO2含量控制在15%以下，減輕冶煉壓力，對精礦銅品位與SiO2含量關(guān)系分析發(fā)現(xiàn)，若要將SiO2含量控制在15%以下，精礦銅品位需控制在25%以上，當(dāng)前精礦銅品位（20%）距此有一定差距，因此，研究提高銅精礦品位的方法，對精選工藝進(jìn)行改進(jìn)是目前的重點(diǎn)研究項目。

目前，多寶山銅礦由兩個選礦分廠，四個選礦系列，四個選礦系列工藝有所差異但可以互通，其中一分廠130m3選礦系統(tǒng)處理礦量為25000t/d，無再磨工藝，生產(chǎn)的銅精礦品位在18%～19%；一分廠70m3選礦系統(tǒng)處理礦量為5000t/d，粗精礦經(jīng)ISA磨再磨，生產(chǎn)的銅精礦品位為20%～21%；二分廠320m3選礦系統(tǒng)1系列與2系列的處理礦量分別為30000t/d和25000t/d，粗精礦經(jīng)立磨機(jī)再磨，生產(chǎn)銅精礦品位在20%左右，合計處理礦量達(dá)85000t/d，生產(chǎn)的銅精礦銅平均品位約為20%。

1 礦石性質(zhì)

多寶山銅礦所生產(chǎn)的銅精礦中主要礦物為黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦，次要礦物為輝鉬礦和輝銅礦，主要脈石礦物為石英、絹云母、方解石、白云石、鈉長石等硅酸鹽礦物，具體礦物組成見表1。

表1 多寶山銅精礦礦物組成成分表

2 現(xiàn)有精選工藝流程分析

目前，多寶山銅業(yè)有三種精選工藝，其一是一分廠130m3系統(tǒng)的三精一精掃工藝，如圖1所示；其二是一分廠70m3系統(tǒng)的粗精礦ISA磨再磨三精一精掃工藝，如圖2所示；其三是二分廠320m3系統(tǒng)的粗精礦經(jīng)旋流器—立磨機(jī)閉路分級磨礦系統(tǒng)的溢流三精一精掃工藝，如圖3所示。

圖1 130m3系統(tǒng)精選作業(yè)流程圖

圖2 70m3系統(tǒng)精選作業(yè)流程圖

表2 精礦各粒級金屬分布表

圖3 320m3系統(tǒng)精選作業(yè)流程圖

三種工藝可以看作兩類，第一類為粗精礦不再磨直接精選，即一分廠130m3系統(tǒng)，銅精礦品位較低，僅18%～19%；第二類為粗精礦經(jīng)超細(xì)磨后再精選，即一分廠70m3系統(tǒng)和二分廠320m3系統(tǒng)，粗精礦品位有所提升，但提升幅度不大，銅精礦品位在20%～21%之間。

取各作業(yè)精礦篩析，測其粒度分布和銅金屬分布，篩析結(jié)果見表2。

由表2分析，影響銅精礦品位的主要因素是精礦中+0.074mm粒級含量偏高，且+0.074mm粒級中銅品位偏低，不到10%，與粗精礦品位相近。對比130m3精礦-0.074mm粒級與70m3、320m3精礦-0.074mm粒級銅品位發(fā)現(xiàn)，沒有再磨的130m3精礦在同粒級銅品位明顯較結(jié)果超細(xì)磨的70m3、300m3精礦高，由此可見，超細(xì)磨造成了過磨現(xiàn)象，導(dǎo)致細(xì)粒級精礦中含泥增加，這也是導(dǎo)致銅精礦品位難以提升的因素之一。

3 工藝改進(jìn)方案

方案一：粗精礦直接進(jìn)行一次精選，精選1精礦進(jìn)行分級，分級溢流作為精礦1，分級沉砂經(jīng)超細(xì)磨再磨后再進(jìn)行兩次精選作業(yè)，獲得銅精礦2，中礦依次返回上一級精選作業(yè)，精礦1與精礦2合并為最終精礦，具體試驗流程見圖4。

方案二：粗精礦直接進(jìn)行兩次精選，精選2精礦進(jìn)行分級，分級溢流作為精礦1，分級沉砂經(jīng)超細(xì)磨再磨后再進(jìn)行一次精選作業(yè)，獲得銅精礦2，中礦依次返回上一級精選作業(yè)，精礦1與精礦2合并為最終精礦，具體試驗流程見圖5。

方案三：粗精礦直接進(jìn)行兩次精選，精選2精選進(jìn)行分級，分級溢流作為精礦，分級沉砂與精掃精礦合并經(jīng)超細(xì)磨再磨后進(jìn)行一次精選3，精選3精礦打入精選2進(jìn)行精選，精選3尾礦打入精掃進(jìn)行掃選，具體試驗流程圖見圖6。

以上三種方案分級的設(shè)備選擇有兩種，第一種是高頻細(xì)篩，該設(shè)備在山達(dá)克MRDL選礦廠應(yīng)用效果較好，分級后精礦中-0.074mm粒級占比達(dá)到91.2%[5]；第二種是正在使用的150mm水力旋流器，該設(shè)備現(xiàn)場應(yīng)用分級效果波動較大，分級后精礦中-0.074mm粒級占比在85%～95%之間。

以上三種方案超細(xì)磨的設(shè)備選擇有兩種，第一種是ISA磨磨機(jī)，多寶山銅礦選礦一分廠在2019年引進(jìn)的500L艾砂磨磨機(jī)對粗精礦再磨，可獲得P80=25μm的產(chǎn)品[6]；第二種是立磨機(jī)，立磨機(jī)為最早應(yīng)用于金屬礦山的攪拌磨機(jī)，主要用于獲得P80為20μm～40μm的礦物再磨或者二段磨礦，處理的礦物包括銅、鉛鋅、鎳、金、鉑族金屬等有色、稀貴金屬礦物。國外，立磨機(jī)主要由美國美卓（Metso）礦業(yè)公司和日本愛立許（Nippon-Eirich）公司提供，在礦業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，用于獲得P80為15μm～30μm的礦物再磨回路[7]。

圖4 方案一工藝改造流程圖

表3 130m3各精選作業(yè)精礦銅金屬分布表

圖5 方案二工藝改造流程圖

圖6 方案三工藝改造流程圖

4 試驗驗證

為驗證工藝改造的可行性，取現(xiàn)場未再磨的130m3系統(tǒng)精選1精礦、精選2精礦、精選3精礦進(jìn)行篩析，查看銅金屬在三個精礦中的分布情況。篩析結(jié)果見表3。

篩析結(jié)果表明粗精礦未再磨三次精選作業(yè)對精礦品位提升較小，+0.074mm粒級低品位精礦一直殘留在精礦泡沫中難以脫掉。-0.074mm粒級精選一次銅品位已超過20%，因此，對精選1、精選2精礦進(jìn)行先分級，溢流作為精礦1，沉砂再磨再選理論上是可行的，能有效提高精礦品位。

取現(xiàn)場粗精礦，按圖4、5、6所示流程圖進(jìn)行精選閉路試驗，將試驗結(jié)果統(tǒng)計于表4。

表4 三種精選改造工藝閉路試驗結(jié)果

閉路試驗表明三種改造方案均是可行的，方案三能將精礦銅品位提高至28.68%，考慮到現(xiàn)場分級效果與實(shí)驗室分級效果的差異，現(xiàn)場分級后溢流-0.074mm粒級在90%左右，精礦銅品位最低仍約有24.85%*90%+7%*10%=23.065%，品位超過23%。2020年上半年現(xiàn)場精掃尾礦銅品位在0.5%左右波動，方案二與方案三試驗的精掃尾礦銅品位方分別為0.19%與0.29%，由此可推測工藝改造后能一定幅度提高精選作業(yè)流程銅回收率。

5 結(jié)論

（1）多寶山銅精礦品位難以提升的主要原因有兩點(diǎn)：一是精礦中+0.074mm粒級低品位精礦含量較高，且難以通過浮選脫去；二是-0.074mm粒級精礦經(jīng)超細(xì)磨后存在過磨現(xiàn)象，精礦輕微泥化，影響精礦銅品位的提升。

（2）通過分級替代浮選可有效的將粗粒級低品位精礦與高品位細(xì)粒級精礦分離，達(dá)到精選的目的，獲得較高品位的銅精礦，且實(shí)現(xiàn)能收早收的目的。

（3）精礦分級后粗粒級低品位精礦再磨既能有效避免過磨現(xiàn)象，又能降低再磨物料量，提高超細(xì)磨設(shè)備磨礦效率，使礦物充分單體解離。

（4）通過本文設(shè)計的三種工藝改造方案，可在一定程度上提高精選作業(yè)銅回收率情況下將精礦銅品位提高至23%以上，較原工藝流程提高約3%。