轉(zhuǎn)爐渣階段磨礦階段選別銅指標(biāo)優(yōu)化試驗研究

楊有智，鄒麗萍，鄧紅飛，曹恩源，李國棟，鄒 沖

湖北大江環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?湖北黃石 435005

湖北大江環(huán)?？萍脊煞萦邢薰巨D(zhuǎn)爐渣選礦車間自建廠以來，磨浮工藝采用的是階段磨礦階段選別流程，經(jīng)過多年數(shù)次改造優(yōu)化，選礦指標(biāo)較過去單獨的磨浮工藝有了根本改善。自 2016 年公司對標(biāo)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以來，為了將尾礦含銅指標(biāo)降低至0.20%，處理量由 39 t/h 下降至 25 t/h，藥劑成本也不斷攀升。2017—2018 年，為優(yōu)化指標(biāo)、提高處理量、降低成本，公司持續(xù)引進(jìn)了高效射流浮選機及立式球磨機等先進(jìn)設(shè)備。2019 年，處理量已提升至 38 t/h，但還存在兩段磨礦分級的產(chǎn)品細(xì)度不合理、藥劑制度隨意性大的問題，導(dǎo)致成本消耗高，指標(biāo)波動大。為提高轉(zhuǎn)爐渣選礦指標(biāo)，回收其中的有價金屬銅，在不增加投資的條件下，開展現(xiàn)有流程的階段磨礦階段選別試驗再研究，探索最合適的選礦技術(shù)參數(shù)。

高效的磨礦有利于銅礦物間的單體解離，對提高選礦指標(biāo)有著關(guān)鍵的作用[1-4]。此外，藥劑用量也是影響有價礦物回收的重要因素，可根據(jù)原礦含銅品位的高低、礦石的可浮性及氧化程度進(jìn)行調(diào)整，定量優(yōu)選的藥劑制度可實現(xiàn)有用礦物的早收多收[5-8]。本文中的轉(zhuǎn)爐渣分選磨礦作業(yè)分為預(yù)磨快速浮選銅和快浮尾礦再磨再選兩個階段。

1 轉(zhuǎn)爐渣性質(zhì)

1.1 轉(zhuǎn)爐渣的化學(xué)分析、物相分析和 X 射線衍射譜

對轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行了多元素檢測及銅物料物相分析，結(jié)果分別如表 1、2 所列。轉(zhuǎn)爐渣的 X 射線衍射譜如圖 1 所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐渣的 X 射線衍射譜Fig.1 X-ray diffraction spectra of converter slag

表1 轉(zhuǎn)爐渣的化學(xué)多元素分析結(jié)果Tab.1 Analysis results of chemical elements of converter slag %

表2 銅物料的物相分析結(jié)果Tab.2 Phase analysis results of copper mineral %

轉(zhuǎn)爐渣主要通過冰銅吹煉而產(chǎn)出，是經(jīng)緩冷冷卻后的人造礦物，其外觀呈黑色，質(zhì)地堅硬，結(jié)構(gòu)致密，性脆。經(jīng)檢測，爐渣密度為 4.22 g/cm3。由表1、2 可知，轉(zhuǎn)爐渣中銅含量為 4.290%，主要以常規(guī)單質(zhì)銅的形式存在，分布率為 73.05%。

1.2 銅物料的嵌布粒度分析

對轉(zhuǎn)爐渣中的銅物料進(jìn)行了嵌布粒度分析，結(jié)果如表 3 所列。

表3 銅物料嵌布粒度分析結(jié)果Tab.3 Analysis results of disseminated grain size of copper mineral

由表 3 可知：轉(zhuǎn)爐渣中的銅物料主要分布在0.042～ 0.580 mm 之間，嵌布粒度以中細(xì)為主。

2 試驗研究結(jié)果及討論

2.1 一段快速浮銅條件試驗

2.1.1 磨礦細(xì)度試驗

磨礦細(xì)度直接關(guān)系到目的礦物的解離度。本組試驗考察了磨礦細(xì)度對快速浮選銅指標(biāo)的影響。試驗條件：L-35 用量為 50 g/t，2 號油用量為 40 g/t。試驗結(jié)果如圖 2 所示。

圖2 一段磨礦細(xì)度試驗結(jié)果Fig.2 Test results of grinding fineness in first stage

由圖 2 可知：隨著礦物粒度越來越細(xì)，精礦中銅品位呈下降趨勢，銅回收率先升后降，尾礦中銅品位則先降后升；在 -0.074 mm 含量為 70% 時，各項指標(biāo)最佳。因而確定一段磨礦細(xì)度為 -0.074 mm 含量為70%。

2.1.2 捕收劑種類試驗

本試驗考察了 4 種捕收劑——丁基黃藥、Z-200、L-35 和丁銨黑藥對浮選銅指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果如圖 3 所示。

圖3 一段捕收劑種類試驗結(jié)果Fig.3 Test results of collector type in first stage

由圖 3 可知：在浮選銅精礦品位和回收率方面，捕收劑 L-35的效果最優(yōu)。因而確定一段快速浮銅的捕收劑為 L-35。

2.1.3 L-35 用量試驗

捕收劑的用量直接關(guān)系到目的礦物回收時的品質(zhì)。本組試驗考察了 L-35的用量對快速浮銅選礦指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果如圖 4 所示。

由圖 4 可知：隨著捕收劑 L-35 用量的加大，精礦中的銅品位呈先提高后降低的趨勢；在用量為 90 g/t 時，效果最佳。因而確定捕收劑 L-35 最佳用量為90 g/t。

圖4 一段 L-35 用量試驗結(jié)果Fig.4 Test results of L-35 dosage in first stage

2.1.4 起泡劑 2 號油用量試驗

起泡劑 2 號油的用量對浮選效果起到至關(guān)重要的作用。本組試驗考察了 2 號油用量對浮選指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果如圖 5 所示。

圖5 一段 2 號油用量試驗結(jié)果Fig.5 Test results of No.2 oil dosage in first stage

由圖 5 可知：隨著 2 號油用量的加大，精礦中的銅品位緩增后降；銅回收率先升后降，變化幅度較大；尾礦品位先降后升；在 2 號油用量為 65 g/t 時，各項指標(biāo)最佳。故確定一段起泡劑 2 號油用量為 65 g/t。

2.2 二段快浮尾礦再磨后浮選銅條件試驗

2.2.1 磨礦細(xì)度試驗

在確定了快速浮銅最佳的磨礦細(xì)度及藥劑制度的條件下，對其尾礦進(jìn)行再磨后浮選銅，不僅可以回收尾礦中的主要礦物，而且降低了尾礦指標(biāo)。本試驗?zāi)M一段快速浮選銅的條件，考察了快浮銅尾礦再磨細(xì)度 (-0.045 mm的占有率) 對浮選指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果如圖 6 所示。

由圖 6 可知：尾礦再磨粒度加細(xì)，精礦中的銅回收率呈先提高后趨于穩(wěn)定的態(tài)勢，尾礦品位先下降后趨于緩；在 -0.045 mm 占 90% 時，各項指標(biāo)最佳。因此綜合考慮，確定快浮銅尾礦再磨細(xì)度為 -0.045 mm 占 90%。

圖6 二段磨礦細(xì)度試驗結(jié)果Fig.6 Test results of grinding fineness in second stage

2.2.2 L-35 用量試驗

本次試驗主要考察了二段捕收劑 L-35的用量對浮選銅指標(biāo)的影響，其結(jié)果如圖 7 所示。

圖7 二段 L-35 用量試驗結(jié)果Fig.7 Test results of L-35 dosage in second stage

由圖 7 可知：隨捕收劑 L-35 用量的加大，精礦中的銅回收率呈先提高后降低的態(tài)勢；在用量為 45 g/t 時，效果最佳。因而確定二段捕收劑 L-35的用量為 45 g/t。

2.2.3 2 號油用量試驗

在試驗條件一段細(xì)度 -0.074 mm 含量為 70%，二段細(xì)度 -0.045 mm 含量為 90%，捕收劑 L-35 用量為45 g/t的條件下，分析起泡劑 2 號油用量對二段浮選指標(biāo)的影響，其結(jié)果如圖 8 所示。

由圖 8 可知：隨起泡劑 2 號油的用量增加，精礦中的銅品位呈先提高后降低趨勢，而尾礦的品位則先降后升；在用量為 20 g/t 時，各項指標(biāo)最佳。故確定二段起泡劑 2 號油用量為 20 g/t。

圖8 二段 2 號油用量試驗結(jié)果Fig.8 Test results of No.2 oil dosage in second stage

2.3 兩段開路試驗

試驗條件：一段快速浮選銅磨礦細(xì)度 -0.074 mm含量為 70%，二段磨礦細(xì)度 -0.045 mm 含量為 90%，藥劑用量及工藝流程如圖 9 所示。本試驗?zāi)M現(xiàn)場實際生產(chǎn)，其結(jié)果如表 4 所列。

圖9 兩段開路試驗流程及藥劑制度Fig.9 Process flow and reagent system of two-stage open-circuit test

表4 兩段開路試驗結(jié)果Tab.4 Two-stage open-circuit test results %

由表 4 可知，試驗取得了尾礦銅品位為 0.12%、銅精礦銅總回收率為 87.48%的指標(biāo)。

2.4 閉路試驗

為了校準(zhǔn)前期各種條件試驗的結(jié)果，同時也為了模擬實際生產(chǎn)流程 (見圖 10)，進(jìn)行了半工業(yè)流程的閉路模擬試驗，結(jié)果如表 5 所列。

表5 半工業(yè)流程試驗結(jié)果Tab.5 Test results of semi-industrial process flow %

圖10 閉路試驗流程Fig.10 Process flow of closed-circuit test

由表 5 可知，半工業(yè)流程模擬試驗獲得的選礦指標(biāo)較好，總精礦中銅的回收率為 95.78%，尾礦中銅品位降低至 0.19%。

3 生產(chǎn)應(yīng)用

將上述各試驗結(jié)果運用生產(chǎn)現(xiàn)場，與未實施前的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比，結(jié)果如表 6 所列。

表6 優(yōu)化試驗前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)的對比Tab.6 Contrast of production data before and after test optimization

由表 6 可知，通過對現(xiàn)有流程的階段磨礦階段選別再試驗，優(yōu)化藥劑制度和磨礦細(xì)度后，藥劑成本與尾礦含銅指標(biāo)取得很大改善，為選廠增加 100～ 150萬元/月的經(jīng)濟(jì)效益，且處理量增加至 2 000～ 3 000 t/月，為后續(xù)進(jìn)一步降低尾礦含銅指標(biāo)，提供了有利的依據(jù)。

4 L-35 與黃銅礦純礦物的作用機理

對新型捕收劑 L-35 與黃銅礦純礦物的作用機理進(jìn)行分析，其紅外光譜測試分析結(jié)果如圖 11 所示。

圖11 L-35 與黃銅礦作用的紅外光譜圖Fig.11 Infrared spectra after reaction of L-35 and chalcopyrite

根據(jù)測試圖紅外光譜帶所對應(yīng)組成分子的鍵或者基團(tuán)的特征振動頻率原理，對 L-35的分子組成分析得出：L-35 主要成分為乙基一硫代與二乙基硫代氨基甲酸異丙酯，屬于有機長鏈結(jié)構(gòu)，其主要官能團(tuán)有 C-C、C-N、C=S、C-O 鍵。結(jié)合圖 11 可以看出，在 1 265、-1 100 cm-1處有伸縮振動，在 1 150、1 120、1 020、900 cm-1處出現(xiàn)特征吸收峰，說明LP-01 存在官能團(tuán) C-C、C-N、C=S、C-O 鍵。由于黃銅礦純礦物有限，筆者暫未做黃銅礦單獨的紅外光譜分析圖，但從 L-35 與黃銅礦純礦物作用的紅外光譜測試結(jié)果可知，L-35 吸附效果良好。

5 結(jié)論

(1) 通過階段磨礦階段選別試驗，獲得最佳磨礦細(xì)度：一段快浮磨礦細(xì)度為 -0.074 mm 占 70%，二段細(xì)度為 -0.045 mm 占 90%。兩段磨礦的最佳藥劑制度：一段快浮銅捕收劑 L-35 用量為 90 g/t，起泡劑 2號油用量為 65 g/t；二段捕收劑 L-35 用量為 45 g/t，起泡劑 2 號油用量為 20 g/t。

(2) 模擬生產(chǎn)現(xiàn)場階段磨礦階段選別的選礦流程，在最佳細(xì)度和藥劑制度條件下，可獲得銅精礦銅品位為 32.94%、尾礦銅品位為 0.19%的指標(biāo)。

(3) 從總體試驗來看，在階段磨礦階段選別中，如果單純地追求某一段選礦的指標(biāo)和成本，必會顧此失彼，只有綜合考慮兩段磨浮的綜合成本和技術(shù)，才能實現(xiàn)選礦廠效益的最大化。