鋼球級配對百花嶺選廠鉬礦石磨礦產(chǎn)品粒度特性的影響研究

柳曉峰康建雄袁程方吳彩斌

（1.金堆城鉬業(yè)股份有限公司；2.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院）

鉬礦是我國優(yōu)勢礦種之一，是國家實施保護性開采的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源［1］。我國鉬資源產(chǎn)量和消費量穩(wěn)居世界首位，已探明資源量達2 708萬t［2］，金堆城百花嶺選礦廠是目前亞洲最大的鉬礦選礦廠。

磨礦分級作業(yè)是選礦廠的一道重要工序，占選礦廠總生產(chǎn)成本的60%以上［3］。近年來，關(guān)于磨礦效果優(yōu)化研究越來越多［4-5］，包括優(yōu)化磨礦產(chǎn)品粒度特性和增加磨機處理能力等方面。李樓鐵礦通過精確化磨礦使磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級含量增加24.5個百分點［6］；江西某鎢礦通過精確化磨礦使易選粒級產(chǎn)率提升7.95個百分點［7］；柿竹園多金屬礦選廠通過精確化磨礦使二段溢流細度明顯提高［8］。均勻的磨礦產(chǎn)品粒度，對提升選礦指標有積極意義［9-10］。

基于適宜的磨礦產(chǎn)品粒度是取得理想選別指標的前提［11］，本試驗以金堆城百花嶺選廠的磨機給礦為對象，研究精確化磨礦對輝鉬礦磨礦產(chǎn)品粒度特性的影響。

1 試樣

試樣為百花嶺選廠的磨機給礦，主要礦物為石英，其次為磷鋁礦、黃鐵礦、云母和透輝石；鉬主要以輝鉬礦的存在形式，地表的輝鉬礦易風化成鉬華；礦石的硬度較高，磷鋁礦、云母和透輝石等脈石礦物易泥化。試樣主要化學成分見表1，實驗室碎至-2 mm的試樣篩析結(jié)果見表2。

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表1 表明，試樣的主要化學成分為Si、Al、Ca、K和Fe，SiO2含量高達60.57%；Mo主要以硫化物形式存在。

表2 表明，-2 mm試樣-0.075 mm、-0.038 mm粒級產(chǎn)率分別為24.95%、18.27%，說明對試樣進行碎磨容易出現(xiàn)過粉碎。

輝鉬礦的礦石類型大致分為安山玢巖和花崗斑巖，安山玢巖又劃分為角巖化安山巖、絹云母化安山巖、綠泥石化安山巖、黑云母化安山巖。各類輝鉬礦粒度分布見表3。

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2 試驗方法與設(shè)備

2.1 試驗球徑計算

礦石的磨碎通常通過鋼球來實現(xiàn)。鋼球的尺寸影響著磨礦效果的好壞［12］。若鋼球尺寸過大，易產(chǎn)生貫穿破碎；若鋼球尺寸過小，不但過粉碎嚴重，而且粗粒磨不細，導致返砂過多，形成過磨和欠磨同時存在，惡化磨礦過程。

精確確定鋼球尺寸的公式以段氏球徑半理論公式最常用［13］。根據(jù)該公式和相關(guān)礦石硬度數(shù)據(jù)，運用破碎統(tǒng)計力學原理進行精確化計算，得出實驗室條件下精確化磨礦的裝球制度為?30 mm、?23 mm、?18 mm鋼球質(zhì)量比1∶2∶1，混合球徑為23 mm。為了使結(jié)果更具說服力，通常在精確化磨礦配球方案的基礎(chǔ)上增加一組混合球徑偏大和混合球徑偏小的裝球制度，然后進行比較，偏大球配比為?30 mm、?23 mm鋼球質(zhì)量比1∶1，混合球徑為26.5 mm；偏小球配比為?23 mm、?18 mm鋼球質(zhì)量比1∶1，混合球徑為20.5 mm。

2.2 試驗設(shè)備

試驗所用球磨機為武漢機械廠生產(chǎn)的2 L圓筒型球磨機，所用鋼球為鋼諾新材料股份有限公司生產(chǎn)，篩子為中國航空航天第540廠生產(chǎn)的標準套篩。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 磨礦時間試驗

采用精確化裝球制度，分別磨礦4，5，6，8，9 min，磨礦產(chǎn)品粒度組成見圖1。

從圖1可以看出，磨礦時間不超過5 min，磨礦產(chǎn)品粒度特性改變不顯著，這是因為石英硬度較高，粗粒級石英在較短時間內(nèi)難以磨碎；磨礦時間5～8 min，中間粒級含量顯著提升；磨礦9 min，細粒級含量增加較快，次生細泥量增加。綜合考慮，確定磨礦時間8 min，磨礦產(chǎn)品-0.075 mm粒級占57%，新生-0.075 mm粒級占32%。

3.2 磨礦濃度試驗

無論從理論還是從實踐上都存在最適宜的磨礦濃度，使礦漿粘度和罩蓋層厚度最佳，磨礦效率最好［14］。采用精確化裝球制度，磨礦時間8 min，磨礦濃度分別為60%，65%，70%，75%，80%，磨礦產(chǎn)品粒級組成見圖2。

從圖2可以看出，隨著磨礦濃度的增大，新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率先增后降，磨礦濃度70%情況下較好，對應的磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率達40.4%，且產(chǎn)品粒度分布均勻，有利于改善磨礦產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3 鋼球充填率試驗

鋼球充填率在一定范圍內(nèi)提高，磨礦效率也會顯著提高。但過高的充填率不僅增加磨礦成本，磨機負荷也相應增大，磨機有用功率降低。采用精確化裝球制度，磨礦時間為8 min，磨礦濃度為70%，鋼球充填率分別為30.0%，37.5%，42.5%和49.0%，磨礦產(chǎn)品粒度組成見圖3。

從圖3可以看出，提高鋼球充填率，磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率先增后減；充填率為42.5%時，磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率達42.5%。綜合考慮，確定鋼球充填率為42.5%。

4 精確化磨礦對比試驗

4.1 不同球徑磨礦對比試驗

分別采用?23 mm的單一鋼球和2.1節(jié)的混合球方案，在磨礦時間8 min、磨礦濃度70%、充填率42.5%的情況下進行磨礦試驗，產(chǎn)品負累計曲線見圖4，產(chǎn)品重要指標見表4。

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從圖4、表4可以看出，采用精確化裝球制度，磨礦產(chǎn)品細度顯著高于其他裝球制度，新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率也最高，+0.15 mm欠磨粒級產(chǎn)率較低，細粒級增加速率較低，說明精確化磨礦產(chǎn)品粒度特性更加均勻。表明精確化裝球制度可以改善磨礦產(chǎn)品粒度特性。

4.2 浮選效果對比試驗

對精確化、偏大球和偏小球3種裝球制度下的磨礦產(chǎn)品進行浮選效果對比試驗。試驗固定磨礦時間8 min、磨礦濃度70%、鋼球充填率42.5%，試驗流程見圖5，結(jié)果見表5，精確化裝球制度下的磨礦產(chǎn)品閉路浮選（流程為在圖5的基礎(chǔ)上中礦順序返回）結(jié)果見表6。

從表5可以看出，精確化裝球制度下的磨礦產(chǎn)品浮選精礦鉬品位和回收率顯著較高，硫含量和回收率顯著較低，表明其具有最好的磨礦產(chǎn)品粒度組成，有利于輝鉬礦和黃鐵礦浮選分離。

從表6可以看出，閉路試驗可獲得鉬品位18.53%、鉬回收率93.08%的精礦，93.33%的硫進入尾礦中，硫鉬分離充分，表明精確化裝球制度具有理想的磨礦產(chǎn)品粒度組成，可改善浮選指標。

5 結(jié)論

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（1）粒度-2 mm的百花嶺選礦廠礦石的最優(yōu)磨礦參數(shù)：磨礦時間8 min，磨礦濃度70%，鋼球充填率42.5%，精確化磨礦裝球制度為?30 mm、?23 mm、?18 mm鋼球質(zhì)量比1∶2∶1，混合球徑23 mm，-0.075 mm粒級產(chǎn)率和新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率均最高。

（2）精確化裝球制度下的磨礦產(chǎn)品開路浮選精礦鉬品位和回收率顯著較高，硫含量和回收率顯著較低；閉路試驗獲得了鉬品位18.53%、鉬回收率93.08%的精礦，93.33%的硫進入尾礦中，硫鉬分離充分，表明精確化裝球制度具有理想的磨礦產(chǎn)品粒度組成，可改善浮選指標。