國內某銅礦鉬精選作業CCF浮選柱的應用研究

李 紀

中際山河科技有限責任公司 湖南長沙 430100

鉬 在地殼中的平均含量約為十萬分之一，是自然界分布較少的一種元素[1]。據統計，世界上近 75% 的銅和 50% 的鉬產自于銅鉬礦石[2]。銅鉬浮游性質相近，選別困難，銅鉬分離已成為選礦領域的難題[3]。目前，行業專家學者主要從選礦工藝、選礦藥劑、選礦設備以及包括超導磁選和選冶聯合技術在內的選礦新技術等方面進行研究[4-6]。國內某銅礦以原生的浸染狀矽卡巖型銅礦石為主，礦區平均銅品位約為0.71%，鉬平均含量約為 0.02%。近年來，該礦銅鉬分離作業中鉬的選礦指標一直較差，平均鉬精礦品位約為 36%、回收率約為 65%。

1 問題分析

原礦泥化嚴重，且礦泥中有用金屬含量與塊礦相當，原洗礦工藝因維護復雜和金屬流失量大而停用。礦泥不僅消耗大量選礦藥劑，增大了泡沫黏度，使其流動性變差，影響物料循環流動[7]，而且還會對目的礦物顆粒形成罩蓋和包圍[8]，導致精礦泡沫夾帶較多脈石，影響分選效果。大量礦泥隨礦漿進入浮選系統，導致礦漿管路堵塞、攪拌和浮選設備結垢、精礦泡沫冒槽，對生產作業穩定性和選礦指標影響很大。此外，給礦鉬品位低和原分選設備選別效率不高，也是影響該礦鉬選別指標的重要原因。

2 原礦性質

該銅礦為一大型原生的浸染狀矽卡巖型銅礦床，礦石以原生硫化礦石為主，約占礦石總量的 95% 以上，氧化礦及混合礦石占比較小。脈石礦物占礦石物質組成的 90% 以上，金屬礦物種類少，占比不大。礦區平均銅品位為 0.71%，鉬品位為 0.02%，礦石中有害雜質砷、磷等含量較低。金屬礦物主要有黃銅礦、斑銅礦、黃鐵礦、赤鐵礦、磁鐵礦及輝鉬礦，其他的金屬礦物含量很少；脈石礦物主要為石英、方解石、白云石、斜長石、高嶺石、云母、綠泥石等，其次為透閃石、陽起石、綠簾石、石榴子石等。在礦石中，金屬礦物黃銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、黃鐵礦主要呈均勻的中細粒浸染狀分布，少數呈脈狀、條帶狀、塊狀。主要有用金屬礦物為黃銅礦、斑銅礦，粒度為0.01～0.20 mm，脈石礦物粒度為 0.1～5.0 mm。礦石中主要礦物成分如表 1 所列，銅的化學物相分析結果如表 2 所列，鉬的化學物相分析結果如表 3 所列。

表1 原礦多元素分析結果Tab.1 Multi-element analysis results of raw ore %

表2 礦石中銅的化學物相分析結果Tab.2 Chemical analysis results of copper phase in ore %

表3 礦石中鉬的化學物相分析結果Tab.3 Chemical analysis results of molybdenum phase in ore %

由表 1 可知，礦石中主要的有用組分是 Cu，品位為 0.71%；其次為 Mo，含量為 0.02%，可綜合回收。礦石中含量最高的脈石組分主要是 SiO2、CaO，含量分別為 31.90%、28.60%。

由表 2 可知，礦石中的銅主要賦存于原生硫化銅，分布率為 70.42%；其次為次生硫化銅，分布率為25.35%；賦存于自由氧化銅和結合氧化銅中的銅含量較少，分布率分別為 2.82%、1.41%。

由表 3 可知，礦石中的鉬主要賦存于硫化鉬，分布率為 95.00%；其次為氧化鉬，分布率為 5.00%。

3 選礦試驗與技改調試

原鉬精選作業矮柱浮選槽有 2 個規格：1 臺精選Ⅰ用?1.5 m×2.4 m 矮柱浮選槽；3 臺精選Ⅱ～ Ⅳ用?1.0 m×2.0 m 矮柱浮選槽。矮柱浮選槽主要由礦漿分配器、進氣管、礦化器釋放噴頭和槽體組成，其主要工作原理是：壓縮空氣在礦化器中被微孔管分割成微氣流后，與選礦藥劑、礦漿相互作用實現礦化，再通過釋放噴頭進入分選槽；因壓力變化，溶解在礦漿中的過飽和空氣以微氣泡的形式從礦物疏水表面析出，同時高紊流流態驟變為低紊流狀態，在浮選槽體內實現分選；精礦從泡沫收集槽排出，尾礦從槽體下端排出。

CCF 型逆流充氣式浮選柱作為一種新型高效分選設備，具有高富集比、短流程、低能耗、基建成本低等優點，其工藝流程如圖 1 所示。CCF 型浮選柱中上部給料，底部通過氣泡發生器沖入壓縮氣體。礦漿在重力作用下下沉，與底部上升微氣泡逆向接觸，發生碰撞，目的礦物在藥劑作用下黏附在上升的微氣泡上，被帶至泡沫溢流面溢出成為精礦，尾礦從柱體底部排出。柱體頂端安裝有噴淋水裝置，可根據泡沫現象、精礦品位進行淋洗，將精礦泡沫中夾帶的脈石和礦泥沖洗脫落，達到二次富集的效果。相較于矮柱浮選槽，CCF 型浮選柱具有更長的捕收區間和精礦富集區間，分選效率更突出。

圖1 CCF 浮選柱的工藝流程Fig.1 Process flow of CCF flotation column

基于原礦性質和問題分析，結合選廠現場實際和同類礦山考察結果，決定用 CCF 型逆流充氣式浮選柱替代現場矮柱式浮選槽，同時優化作業流程、工藝參數和藥劑制度，以達到鉬精礦提質增量的要求。

3.1 作業流程和藥劑制度的優化

該銅礦銅鉬分離工藝流程為 1 次粗選、1 次掃選、4 次精選，中礦順序返回。改造前的工藝流程和藥劑制度如圖 2 所示。利用浮選柱替代原有矮柱浮選槽，縮短了作業流程，提高了泡沫精礦傳輸效率，基本解決了泡沫冒槽造成的跑冒滴漏。同時，針對浮選柱選別效率高、藥劑用量省的特點，對銅鉬分離的藥劑制度進行了優化完善。改造后的工藝流程和藥劑制度如圖 3 所示。

圖2 改造前的銅鉬分離工藝流程及藥劑制度Fig.2 Process flow and agent system of copper-molybdenum separation before reconstruction

圖3 改造后的銅鉬分離工藝流程及藥劑制度Fig.3 Process flow and agent system of copper-molybdenum separation after reconstruction

3.2 班次作業時長試驗

現場銅鉬分離為間歇性生產，每天給礦的干質量為 80～ 100 t，從?6 m 濃縮池底流泵入攪拌桶，加藥調漿后進入浮選機。相較于連續性生產作業，間歇性生產作業指標易受到更多因素影響，如作業時長、停開車頻次、料流的均勻性和流暢性等。結合生產實際，班次作業時長控制在 8～ 12 h，并進行作業時長試驗，試驗結果如表 4 所列。

表4 作業時長試驗結果Tab.4 Resultsof test for operation duration

分析試驗結果，班次作業時長過短，濃縮池底流質量分數較低，影響鉬精礦作業回收率；班次作業時長過長，濃縮池底流質量分數高，易堵塞，影響料流均勻性和流暢性，也對鉬精礦品位產生不利影響。由表 4 可知，銅鉬分離班次作業時長控制在 10 h，鉬精礦品位為 46.85%，回收率為 72.59%，作業生產指標最佳。

3.3 浮選柱參數調試及流程考察

研究表明，浮選柱充氣量、充氣壓力和泡沫層高對鉬精礦品位和回收率有顯著影響?，F場進行了浮選柱充氣量、充氣壓力、泡沫層厚度等參數條件調試研究。技改前數質量流程如圖 4 所示。調試研究確定 CCF 浮選柱最佳條件參數為：精選Ⅰ浮選柱充氣量為 30 m3/h，充氣壓力為 0.31 MPa，泡沫層高 450 mm；精選Ⅱ浮選柱充氣量為 22 m3/h，充氣壓力為0.23 MPa，泡沫層高 650 mm。鉬精選作業指標品位為46.70%、回收率為 72.36%。技改后數質量流程如圖 5所示。

圖4 改造前的數質量流程Fig.4 Quantity-quality process flow before reconstruction

圖5 改造后的數質量流程Fig.5 Quantity-quality process flow after reconstruction

4 改造效果

利用 2 臺 CCF 浮選柱替代 4 臺矮柱浮選槽，縮短了作業流程，保障了料流的穩定性，使 CCF 浮選柱選別鉬的高效性得以到充分驗證和發揮，鉬精礦生產指標得到了明顯改善。連續 3 個月的累計生產指標為：鉬精礦品位為 46.82%，回收率為 72.75%。相較于技改前的生產指標，精礦品位提高了 10.82 個百分點，回收率提高了 7.75 個百分點。

利用浮選柱替代矮柱浮選槽后，在年使用周期內，其動力成本節省 35%，約為 11 萬元；設備維護成本減少約 3 萬元；藥劑成本節省約 12 萬元。此外，因選別指標的提升，年增加利潤約為 179 萬元，年綜合增加利潤約 205 萬元。采用 CCF 浮選柱，鉬精選作業達到了增產增效的目的。

5 結論

(1) 國內某銅礦鉬精礦指標較差的主要原因是原礦含泥量大、給礦品位低和原分選設備效率不高。

(2) 對比分析了 CCF 浮選柱與矮柱浮選槽兩者的分選原理，CCF 型浮選柱具有更長的捕收區間和精礦富集區間，對含泥高的鉬精選分選優勢更突出。

(3) 利用浮選柱替代浮選槽，同時優化了流程工藝參數和藥劑制度，鉬精礦品位由 36% 提高至46.5%，作業回收率由 65% 左右提高到 72% 以上，經濟效益顯著，年增加利潤約 205 萬元。