艾砂磨在新疆阿舍勒銅礦的工業應用

闕成功

（新疆哈巴河阿舍勒銅業股份有限公司 哈巴河 836700）

1 礦石性質

阿舍勒銅礦位于新疆北部阿勒泰地區哈巴河縣境內，南距哈巴河縣城約31km，距離烏魯木齊市721km。阿舍勒銅礦為一大型黃鐵礦型銅、鋅多金屬礦，類型有：浸染狀銅硫礦石、致密狀銅鋅黃鐵礦礦石、條帶狀銅鋅黃鐵礦石等，主要有價金屬礦物黃銅礦、閃鋅礦和黝銅礦的粒度較細、嵌布關系復雜，并以微細粒它型結構的致密塊狀、浸染狀為主。脈石礦物黃鐵礦與黃銅礦、閃鋅礦可浮性差異性較小，礦物之間分離困難。伴生金銀的含量低且分散，給綜合回收帶來很大的困難。

表1 主要礦物嵌布粒度

從上表結果分析，黃銅礦的嵌布粒度較細，68%左右的黃銅礦嵌布粒度小于0.08mm，并有近46%的黃銅礦嵌布粒度小于0.04mm。黝銅礦和閃鋅礦的嵌布粒度略粗于黃銅礦，主要體現在小于0.04mm的占有率降低，其中黝銅礦小于0.04mm的占有率為25%左右，閃鋅礦小于0.04mm的占有率為36%左右。經過流程考察發現，一段磨礦作業黃銅礦和閃鋅礦-0.074 mm 粒級的含量分別達到86.4%和76.8%，且-0.020 mm 粒級的含量分別達到19.9%和20.1%，說明礦石需要細磨才能達到有用礦物的解離[1]。

2 項目背景

阿舍勒選礦廠磨浮車間初期設計值為3500t/d，通過更換渣漿泵，改組水力旋流器、引入浮選柱增加浮選流程擴產至4500t/d。原選礦工藝為礦石經連續兩段磨礦后通過CPT浮選柱快速浮選出部分嵌布粒度較粗的銅礦物后經過混合浮選得到銅鋅混合粗精礦。混合粗精礦濃縮再磨，經銅鋅分離、鋅硫分離分別獲得銅精礦與鋅精礦。

經過多年的生產在原礦入選品位逐年下降礦石可磨性下降的前提下，企業為追求更高利潤，在主體磨礦設備未更換情況下，提升了處理礦量，使原流程存在以下問題：

（1）二段磨礦溢流粒度下降由原設計值的-200目占85%降至78%左右，排礦粒度下降導致混合尾礦上升。工藝調整只能從藥劑制度進行優化，通過加大油性藥劑的使用量彌補細度上的不足，強拉使銅鋅礦物上浮的同時也使黃鐵礦大量上浮，此時需要提高混選石灰用量形成高堿條件抑制黃鐵礦。強壓強拉的操作使得各類選礦藥劑的用量增加，回水中殘余大量藥劑造成后續銅鋅分離作業泡沫發黏，加劇了銅鋅分離的困難程度，通過在再磨球磨機中加大活性炭用量來脫藥效果不佳。

圖1 混合粗精礦閉路試驗流程圖

（2）中礦濃密機選型過小導致沉降面積不足，現有的中礦濃密機直徑只有22 米遠不能滿足4500 噸原礦的處理量。增大混選的產率導致中礦濃密機負荷過重并造成濃密機底流放礦濃度高達55%～60%，細磨濃度過高導致磨礦細度不均并存在過磨現象嚴重；銅鋅分離浮選濃度過高致使細粒黃鐵礦、閃鋅礦夾帶泡沫產品中使銅精礦質量不穩定。銅的富集效果差導致銅精礦產率小增大了中礦的循環量，反過來又加劇了濃密機負荷，整個工藝系統處于惡性循環中。現場浮選機跑槽現象嚴重使銅鋅分離尾礦含銅品位超過1%，工藝操作難度大。

通過減少黃銅礦-黃鐵礦連生體來提高銅的富集效果，降低中礦循環量，引進超細磨設備替代再磨溢流型球磨機來改善磨礦效果迫在眉睫。

通過考察紫金礦業旗下多寶山銅礦其引進浙江艾領創ALC-1500 艾砂磨機后取得了在粗精礦再磨細度P80=25μm時，可獲得Cu品位為27.63%、SiO2含量為10.34%、Al2O3含量為1.87%的銅精礦[3]。較原球磨工藝相比銅精礦品位提高了近8個百分點，精礦含雜率下降明顯。基于上述背景，阿舍勒銅業選礦廠與浙江艾領創礦業科技公司就提升銅精礦品位、穩定銅回收率展開合作。

3 小型試驗結果

實驗室采用1.5L 的立式艾砂磨機進行條件探究。試驗首先是開展流程取代探究，研究艾砂磨機取代二段球磨機與再磨球磨機的可行性。通過對二段旋流器溢流進行磨選分析發現磨礦細度越細，部分粗粒嵌布黃銅礦的快速上浮優勢消失。考慮到艾砂磨機對入磨粒級要求在-200 目占比90%以上，決定將研究重點放在混合粗精礦再磨方向上。試驗通過對混合粗精礦進行細度、捕收劑用量、抑制劑、浮選濃度、精選次數等最佳條件摸索的同時充分考慮細度對沉降時間和精礦水分影響的問題。經過多組閉路實驗最終確定艾砂磨的工藝流程為一次粗選、兩次精選、兩次掃選和最佳排礦細度為P80 為30-40μm。相關閉路閉路實驗指標與實驗室條件下球磨最佳指標對比如表2。

表2 混合粗精礦閉路試驗結果/%

從閉路對比實驗數據可知，艾砂磨較實驗室球磨銅精礦品位提高1.25 個品位，銅的作業回收率提高12.07個百分點，艾砂磨磨礦對銅精礦指標提升明顯。從表中分析銅精礦品位的上升主要來自于黃鐵礦與黃銅礦連生體的減少；另外艾砂磨機磨礦銅精礦含金為1.26g/t 達到計價品位，實驗室球磨機磨礦銅精礦含金0.86g/t未達到計價品位與現場情況相符合，艾砂磨的使用對伴生貴金屬的回收進一步加強，使資源綜合利用的效率得到提升。

4 工業試驗

4.1 系統組成

ALC-3900L 艾砂磨機配置電機最大功率為1200kw，系統組成部分包括給料和出料系統由兩臺型號為100ND 渣槳泵承擔，軸封系統與冷卻系統由自動加水箱和小型管道泵組成，還包括自動加球系統、稀油潤滑系統、自動化監控可視化操作系統以及細度檢測系統。

4.2 艾砂磨的原理

艾砂磨的磨礦特點是高轉速、高充填率、低噪音等，電機通過齒輪減速機傳動，帶動攪拌軸和固定在攪拌軸上的攪拌盤高速轉動，使從進料口進入的物料以及筒體內的介質球不停地進行自轉和多維循環運動，靠物料及介質離心力和無規則螺旋運動產生的擠壓力對物料產生連續的碰撞、沖擊及剪切，逐步將物料粉磨至目標粒徑。

4.3 現場工藝調試情況

工業調試分為3個階段：

第一階段進行設備試車與調試。

第二階段磨礦指標調試，調試首先要保證中礦濃密機物料進出平衡。在此前提下，通過穩定濃密機放量來控制磨礦濃度并記錄達到目標排礦粒度時艾砂磨機的各類運行設備參數。最終掌握艾砂磨機的加球規律及相對應的功率與電流變化趨勢。通過技術人員連續跟班記錄確定當排料細度P80 為30～40μm時，艾砂磨充填率在65～68%之間、主機轉速頻率為42～45Hz 之間，電流變化范圍在84～92A 之間，功率在700～800Kw之間波動。當上述指標出現偏差時可以通過補加陶瓷球和調整主機轉速這兩種方法來穩定排礦細度。

第三階段浮選調試，浮選調試主要在浮選工藝流程、浮選濃度、浮選藥劑添加量上做調整。艾砂磨取代再磨原流程后，排礦細度P80 由53μm 上升至30μm 達到超細磨礦標準。調試初期依據細磨采用低濃度磨礦的原則結合硫化銅鋅礦粗選浮選濃度上限確定艾砂磨磨礦濃度控制在42%～45%。此時測量銅粗選尾礦濃度保持在32%以下，精選一尾濃度保持11%以下，銅鋅分離泡沫表現不實、大泡較多，尾礦品位高達0.8%～0.9%，銅精礦品位17%～18%左右未達到預期值。通過增加捕收劑用量來降尾礦效果不明顯反而導致精礦品位下降厲害。通過將艾砂磨排礦濃度提高至50～54%，銅粗選尾礦濃度控制在45%左右后銅鋅分離泡沫密實，銅尾礦品位下降到0.6%，銅精礦品位能達到20%以上。通過提高浮選濃度使其突破傳統浮選濃度極限，高濃度浮選技術的實施,不僅可減少礦漿體積和浮選設備臺數,而且增加了礦漿密度和礦物的上浮力,形成穩定的泡沫層和二次富集區,提高精礦品位和回收率[3]。

考慮到艾砂磨排礦細度已遠遠高于原流程銅鋅礦，單體解離度大大提高，精選一尾礦進入中礦濃密再磨只會增加艾砂磨機負荷。在工藝流程上將精一尾切入銅粗選中，在工藝指標不變的條件下，經過7天的統計艾砂磨機在同等排礦細度條件下平均功率由791Kw降到平均功率610Kw,節約能耗22%。

表3 精一尾礦流程切換后的功率對比

5 經濟效益測算

原再磨球磨流程近6 個月的指標和艾砂磨穩定運行3個月的指標對比如表4。

表4 艾砂磨機工業應用前后相關工藝指標對比表

從表4可知在原礦品位下降0.03%的前提下，艾砂磨的使用使銅的回收率提高1.28%，精礦品位提高1.18%至20.53%，銅精礦品質得到進一步提升；按照每天4500 噸的原礦處理量，在供礦品位穩定的前提下，艾砂磨機工業應用后每年可多回收銅金屬量202t，品位提高可減少銅精礦量11566t。與原球磨機運行成本對比發現，在磨礦介質成本方面艾砂磨節約1.32元/t，電耗節約0.18元/t，艾砂磨機易損件比球磨機易損件高0.67 元/t。另外由于精礦品位上升帶來的運費減少，精礦計價系數的提高的收益，艾砂磨應用后每年新增效益約1400萬元。

6 結論

（1）艾砂磨機在新疆阿舍勒選礦廠的成功應用，能夠有效的提高磨礦細度使銅礦物實現更高單體解離使黃銅礦—黃鐵礦連生體進一步減少，使銅精礦品位提升進而減少銅鋅分離中礦循環量，穩定了工藝操作。艾砂磨的使用使車間銅精礦品位提升，銅的回收率提高1.28%，銅精礦品位提高1.18%。

（2）阿舍勒選礦廠新裝ALC-3900艾砂磨相對原再磨球磨機在運行成本上具有較大優勢，為同類企業降本增效帶來新思路。