某鋅錫銅鐵硫多金屬礦應(yīng)用陶瓷球工業(yè)試驗(yàn)

李自剛 謝 斌

（1.云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司；2.景德鎮(zhèn)百特威爾新材料有限公司）

隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用，易選的單一礦石越來越少，對復(fù)雜難選多金屬礦產(chǎn)資源的綜合回收越來越受到重視［1］。中國錫礦床屬錫石多金屬硫化物礦床，具有較高的回收價(jià)值，是工業(yè)發(fā)展過程中不可或缺的原材料［2］。硫化礦物一般采用浮選方法分離富集，其適宜的給料粒度為10～150 μm，要求礦石細(xì)磨。錫石主要采用重選方法富集回收，其適宜的給料粒度為74～250 μm，要求礦石粗磨［3］。所以，在錫石多金屬硫化礦磨礦實(shí)踐中，由于礦石中有用礦物錫石和硫化礦在礦物性質(zhì)與選別粒度上存在差異，常造成錫石過磨與硫化礦欠磨的矛盾［4-5］。在我國損失的金屬錫中，80%的金屬錫因過磨問題隨礦泥流失，造成極大的資源浪費(fèi)［6］。

磨礦作業(yè)為后續(xù)選別作業(yè)提供合適粒度的物料，磨礦產(chǎn)品的好壞將直接影響選廠的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)［7］。磨礦過程通常伴隨著礦物的過粉碎，不僅會加大目的礦物的浮選難度，而且會增加電力、介質(zhì)的消耗，造成資源及能源的損失。目前，諸多學(xué)者通過磨礦過程優(yōu)化，緩解錫石過磨和硫化礦欠磨的矛盾。楊金林等［3］通過對錫石多金屬硫化礦磨礦試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)入磨粒度對磨礦效果影響明顯，當(dāng)入磨粒度為-2 mm，磨礦時(shí)間為4～6 min，磨礦濃度為75%時(shí)，可有效緩解錫石過磨和硫化礦欠磨的矛盾。陳勇等［8］研究了錫石多金屬硫化物在不同磨礦條件下的選擇性磨礦行為，發(fā)現(xiàn)球體介質(zhì)對于礦石具有較強(qiáng)的沖擊破碎力，添加柱體介質(zhì)，能有效改善脆性礦物的過粉碎問題。

近年來，納米復(fù)合陶瓷球（以下簡稱“瓷球”）作為新型磨礦介質(zhì)，具有硬度高、密度輕、高耐磨、無鐵質(zhì)污染等特點(diǎn)，同時(shí)磨礦產(chǎn)品具有良好的粒度分布特性，能有效減輕過粉碎，已被廣泛應(yīng)用于金屬礦山細(xì)磨領(lǐng)域［9-10］。本文以某鋅錫銅鐵硫多金屬選礦廠二段磨為研究對象，對比了瓷球介質(zhì)替換鋼鍛介質(zhì)后的磨礦效果，發(fā)現(xiàn)與鋼鍛和鋼球磨礦相比，瓷球磨礦全面改善了磨礦產(chǎn)品的粒度分布特性，磨礦能耗及介質(zhì)消耗量大幅降低，同時(shí)減少了過磨泥化現(xiàn)象，為選別和脫水創(chuàng)造了更好的作業(yè)條件。

1 磨礦工藝流程

某金屬礦山設(shè)有A 系統(tǒng)、B 系統(tǒng)2 個(gè)平行的兩段磨礦系統(tǒng)，一段磨礦介質(zhì)為鋼球，二段磨礦介質(zhì)為鋼鍛。一段磨礦—分級回路采用格子型球磨機(jī)MQG2 700 mm×3 600 mm 與FX-500 型水力旋流器組成閉路；二段磨礦—分級回路采用格子型球磨機(jī)MQG2 400 mm×3 000 mm與FX-350型水力旋流器組成閉路。原礦經(jīng)一段閉路磨礦后，一段分級溢流進(jìn)入二段磨機(jī)進(jìn)行閉路磨礦，二段分級溢流作為最終磨礦產(chǎn)品進(jìn)入后續(xù)浮選作業(yè)。磨礦工藝流程見圖1。

工業(yè)試驗(yàn)期間，在保留A、B 系統(tǒng)一段球磨機(jī)中原有鋼球介質(zhì)的前提下，更換A、B 系統(tǒng)二段球磨機(jī)中的介質(zhì)種類。其中，A系統(tǒng)二段磨采用瓷球作為磨礦介質(zhì)，初裝球量為8.63 t，?30 mm、?25 mm、?20 mm瓷球配比為33.3%∶33.3%∶33.3%，補(bǔ)加瓷球?yàn)?30 mm，補(bǔ)加量50 kg/d。B 系統(tǒng)二段磨采用鋼球作為磨礦介質(zhì)，初裝球量13.09 t，?50 mm、?40 mm、?30 mm鋼球配比為33.3%:33.3%:33.3%，補(bǔ)加鋼球?yàn)?50 mm、?40 mm，補(bǔ)加量分別為110，70 kg/d。磨礦介質(zhì)具體補(bǔ)加情況見表1。

?

2 小型試驗(yàn)研究

2.1 同等質(zhì)量介質(zhì)對比試驗(yàn)

試驗(yàn)用小型球磨機(jī)型號為?450 mm×450 mm，進(jìn)行同等質(zhì)量鋼鍛與瓷球開路磨礦40 min。其中鋼鍛?45 mm×50 mm、?30 mm×40 mm、?30 mm×35 mm、?25 mm×30 mm 配比為30%∶20%∶30%∶20%，充填率為25.27%；瓷球?35mm、?30mm、?25 mm、?20mm 配 比 為30%∶20%∶30%∶20%，充 填 率 為56.92%。試驗(yàn)對比結(jié)果見表2。

?

由表2 可知，與鋼鍛磨礦相比，同等質(zhì)量瓷球磨礦產(chǎn)品中-0.074 mm 產(chǎn)率提高9.09 個(gè)百分點(diǎn)，過粗粒級（+0.15 mm）產(chǎn)率降低1.32個(gè)百分點(diǎn)，中間可選粒級（0.019～0.10 mm）產(chǎn)率及中間易選粒級（0.037～0.074 mm）產(chǎn)率分別提高0.41、3.04個(gè)百分點(diǎn)。

2.2 同等磨礦細(xì)度對比試驗(yàn)

在保留同等介質(zhì)質(zhì)量對比試驗(yàn)?zāi)サV條件的前提下，降低瓷球充填率至35.36%，使得瓷球磨礦產(chǎn)品（-0.074 mm）細(xì)度與鋼鍛磨礦相當(dāng)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

?

由表3 可知，當(dāng)磨礦產(chǎn)品細(xì)度相當(dāng)時(shí)，與鋼鍛磨礦相比，瓷球磨礦過細(xì)粒級-0.037 mm 產(chǎn)率降低2.15個(gè)百分點(diǎn)，過粗粒級+0.15 mm 產(chǎn)率降低1.08 個(gè)百分點(diǎn)，中間可選粒級0.019～0.10 mm產(chǎn)率及中間易選粒級0.037～0.074 mm 產(chǎn)率分別提高5.67，2.32 個(gè)百分點(diǎn)。

綜合來說，瓷球磨礦能全面改善磨礦產(chǎn)品的粒度分布特性，有效減輕鋼鍛磨礦時(shí)存在的欠磨及過磨問題，可為后續(xù)瓷球磨礦工業(yè)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

3 工業(yè)試驗(yàn)研究

3.1 磨礦—分級指標(biāo)分析

工業(yè)試驗(yàn)期間，A、B系統(tǒng)磨礦—分級回路運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)行工況指標(biāo)見表4。

由表4 可知，一段磨礦A、B 系統(tǒng)的磨機(jī)運(yùn)行功率、旋流器壓力之間并無明顯變化；二段磨礦A、B 系統(tǒng)的磨機(jī)運(yùn)行功率分別為140～160 kW 和190～220 kW，降幅為26.32%～27.27%，但旋流器壓力基本維持在60～70 kPa，說明瓷球磨礦可有效降低磨機(jī)運(yùn)行功率，達(dá)到節(jié)能降耗的效果。

3.2 二段流程考察篩析

A、B系統(tǒng)二段流程工業(yè)應(yīng)用考察結(jié)果見表5。

?

由表5 可知，A 系統(tǒng)磨礦新生-0.074 mm 產(chǎn)率提升17.67 個(gè)百分點(diǎn)，新生-0.037 mm 產(chǎn)率提升9.58 個(gè)百分點(diǎn)；B系統(tǒng)磨礦新生-0.074 mm 產(chǎn)率提升14.12個(gè)百分點(diǎn)，新生-0.037 mm產(chǎn)率提升8.76個(gè)百分點(diǎn)；A系統(tǒng)在沉砂細(xì)度低于B系統(tǒng)的情況下，排礦細(xì)度卻高于B 系統(tǒng)，說明在二段磨礦工藝中瓷球磨礦能力高于鋼球磨礦，同時(shí)瓷球磨礦可以改善磨礦產(chǎn)品的粒度分布特性。

3.3 溢流產(chǎn)品粒度篩析

3.3.1 A系統(tǒng)前后篩析對比

因原礦性質(zhì)變化，原礦品位偏低，礦石嵌布粒度細(xì)，A 系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用前后溢流產(chǎn)品粒度篩析對比見表6。

?

由表6可知，A系統(tǒng)采用瓷球磨礦后，溢流產(chǎn)品粒度分布特性得到改善，-0.074 mm產(chǎn)率為61.25%，較之前的56.95%增加了4.30 個(gè)百分點(diǎn)；過細(xì)粒級-0.010 mm產(chǎn)率為9.22%，較之前的12.32%，降低了3.10個(gè)百分點(diǎn)，-0.010 mm 金屬量分布為5.94%，較之前的8.64%，降低了2.70 個(gè)百分點(diǎn)；說明在二段磨礦中瓷球磨礦能力優(yōu)于鋼鍛，可有效解決鋼鍛欠磨問題，同時(shí)有效改善錫金屬量分布。

3.3.2 A、B系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用瓷球后篩析對比

A、B系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用瓷球后，溢流產(chǎn)品粒度篩析對比結(jié)果見表7。

?

由表7可知，瓷球磨礦相比鋼球磨礦，雖然-0.074 mm 含量相當(dāng)，但瓷球磨礦過細(xì)粒級-0.010 mm 產(chǎn)率為9.22%，較鋼球磨礦降低了1.30 個(gè)百分點(diǎn)；說明在二段磨礦中，瓷球磨礦在改善粒度分布特性的同時(shí)，能夠有效減輕鋼球過磨問題。

4 工業(yè)試驗(yàn)成效

4.1 磨礦流程考察情況

由于一段磨礦給礦粒度較細(xì)，-10 mm 含量95.39%，為了避免一段過磨，將物料分配至二段，整體磨礦分級作業(yè)運(yùn)行平穩(wěn)，A系統(tǒng)二段磨礦分級回路指標(biāo)見表8。

注：排礦細(xì)度指-0.074 mm 粒級產(chǎn)率，磨礦新生產(chǎn)率指新生-0.074 mm粒級產(chǎn)率。

由表8可知，球磨機(jī)排礦細(xì)度提升了6.25%，磨礦新生提升了34.68%；此外分級效率顯著提高，技術(shù)效率提高34.82%，分級質(zhì)效率提高2.72%，返砂比下降29.43%，促進(jìn)了磨機(jī)利用系數(shù)的提高，提升幅度達(dá)25.89%。

4.2 選別指標(biāo)情況

A、B系統(tǒng)工業(yè)應(yīng)用期間選別指標(biāo)見表9。

?

由表9 可知，因A、B 系統(tǒng)銅鋅原礦品位存在差異，精礦品位相同，折算后回收率相近，說明使用瓷球作為磨礦介質(zhì)能夠滿足銅、鋅的選別要求；A 系統(tǒng)在錫原礦品位略低的情況下，錫粗精礦理論回收率提高0.61 個(gè)百分點(diǎn)，說明瓷球磨礦有助于錫指標(biāo)的回收。

4.3 能耗指標(biāo)情況

A、B 系統(tǒng)二段磨礦工業(yè)應(yīng)用期間能耗指標(biāo)對比見表10。

?

由表10可知，瓷球磨礦節(jié)能降耗效果顯著，單位電耗下降了43.32%，單位球耗下降了10.34%，二段磨礦綜合成本下降了31.00%。

A系統(tǒng)二段磨礦介質(zhì)更換為瓷球后，整體磨礦能耗減少1.46 kW·h/t，整體單位成本減少0.62 元/t，A系統(tǒng)每年可節(jié)約電費(fèi)24.55 萬元。A系統(tǒng)二段單位成本相比于B 系統(tǒng)減少0.09 元/t，A 系統(tǒng)每年可節(jié)約球費(fèi)3.56 萬元。綜合來看，A系統(tǒng)二段瓷球磨礦每年可節(jié)約綜合費(fèi)用28.11 萬元。

5 結(jié) 論

（1）某鋅錫銅鐵硫多金屬選礦廠通過鋼鍛與瓷球同等質(zhì)量磨礦試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)瓷球磨礦細(xì)度（-0.074 mm）較鋼鍛提升9.09個(gè)百分點(diǎn)；通過鋼鍛與瓷球同等磨礦細(xì)度試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在相同磨礦時(shí)間下，瓷球磨礦產(chǎn)品中間可選粒級0.019～0.10 mm產(chǎn)率及中間易選粒級0.037～0.074 mm 產(chǎn)率分別提高5.67，2.32 個(gè)百分點(diǎn)，充分表明瓷球磨礦效果優(yōu)于鋼鍛磨礦。

（2）通過工業(yè)試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)瓷球磨礦不僅可以改善產(chǎn)品粒度特性分布，而且可優(yōu)化磨礦分級回路指標(biāo)，顯著提高磨礦效率。同時(shí)，在滿足銅、鋅的選別要求下，能有效緩解因過磨帶來的錫產(chǎn)品流失問題。

（3）二段瓷球磨礦較鋼球磨礦可節(jié)約用電成本24.55 萬元/a，節(jié)約介質(zhì)成本3.56 萬元/a，降本增效效果顯著。