劉子龍，楊洪英

(1.東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院，遼寧沈陽 110004)

(2.中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司，內(nèi)蒙古滿洲里 021400)

中國黃金集團(tuán)內(nèi)蒙古礦業(yè)有限公司位于內(nèi)蒙古自治區(qū)新巴爾虎右旗，是低品位大型銅鉬有色金屬礦山。烏努格吐山銅鉬礦選礦廠一期設(shè)計(jì)能力30 000 t/d，目前穩(wěn)定在32 000 t/d，二期建設(shè)規(guī)模40 000 t/d。選礦工藝流程為粗碎－SABC工藝(半自磨+一段閉路磨礦+頑石破碎)；銅鉬混合浮選－混合精礦再磨分離工藝流程；尾礦排放方式為深錐濃縮膏體堆放。

1 生產(chǎn)概述

1.1 礦石性質(zhì)

烏努格土山礦床屬于受火山控制的陸相次火山斑巖型銅鉬礦床，含礦巖體為含屑次花崗斑巖。主要有用元素為銅、鉬、硫、錸、銀、金等。

1.1.1 礦石化學(xué)成分分析及物相分析

礦石的主要化學(xué)成分分析結(jié)果分別見表1、表2，銅、鉬物相分析結(jié)果分別見表3、表4。結(jié)果表明，銅和鉬主要以硫化物形態(tài)存在。

1.1.2 礦物組成

銅礦石的礦物組成較復(fù)雜，其中銅、鉬、硫元素主要以獨(dú)立礦物存在。銅的獨(dú)立礦物較多有黃銅礦、斑銅礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、砷黝銅礦；鉬的獨(dú)立礦物主要為輝鉬礦；硫的獨(dú)立礦物為黃鐵礦。脈石礦物主要為石英、白云母、長石、伊利石、高嶺石等。

表1銅 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

鉬礦石中的金屬礦物主要有輝鉬礦、黃銅礦、藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、砷黝銅礦、黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦；脈石礦物主要為石英、白云母、長石、伊利石、高嶺石等［1］。

表2 鉬礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果 %

表3 銅礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果

表4 鉬礦石中鉬的化學(xué)物相分析結(jié)果

礦石中礦物組成比較復(fù)雜，尤其是白云母和伊利石、高嶺石等粘土礦物的存在，給銅鉬回收增加了一定的難度。選別時(shí)必須重視磨礦過程中過粉碎的次生銅礦物與粘土礦物及輝鉬礦的分離問題。

1.2 選礦工藝流程描述

露天開采礦石經(jīng)汽車運(yùn)至選礦廠粗碎站，經(jīng)過PXZ1400/170液壓旋回破碎機(jī)開路破碎，破碎產(chǎn)品經(jīng)重型板式給料機(jī)通過膠帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載輸送到儲(chǔ)礦倉。

儲(chǔ)礦倉礦石經(jīng)重板給礦機(jī)及膠帶運(yùn)輸機(jī)給入φ8.8 m×4.8 m半自磨機(jī)。半自磨機(jī)排礦經(jīng)直線振動(dòng)篩進(jìn)行分級(jí)，篩上頑石經(jīng)皮帶給入頑石倉，再經(jīng)HP800圓錐破碎機(jī)開路破碎后經(jīng)皮帶返回自磨機(jī)；篩下產(chǎn)品進(jìn)入由φ6.2 m×9.5 m溢流球磨機(jī)及φ660旋流器組成的一段閉路磨礦系統(tǒng)。旋流器溢流經(jīng)攪拌槽進(jìn)入銅鉬混合浮選作業(yè)。

混合浮選段工藝為一粗三掃三精流程。粗選、掃選作業(yè)為160 m3浮選機(jī)，精選作業(yè)為24 m3浮選機(jī)，銅鉬混合浮選作業(yè)尾礦為選礦廠最終尾礦?；旌细∵x精礦進(jìn)入φ30 m濃密機(jī)濃縮脫藥，濃密機(jī)底流給入φ2.1m×4.5 m溢流球磨機(jī)及φ250旋流器組成的再磨系統(tǒng)，旋流器溢流經(jīng)攪拌槽調(diào)漿后進(jìn)入銅鉬分離作業(yè)。

銅鉬分離作業(yè)采取抑銅浮鉬工藝，流程為1次粗選，6次精選，2次掃選。精選采用“機(jī)、柱聯(lián)合”方式，分離粗精礦經(jīng)4 m3浮選機(jī)3次精選，精三產(chǎn)品給入φ150旋流器分級(jí)，沉砂進(jìn)入JM－1000立式磨機(jī)擦洗再磨，分級(jí)溢流給入φ1 500×12 000浮選柱進(jìn)行第4次精選，精四產(chǎn)品給入JM－800立式磨機(jī)擦洗再磨細(xì)度達(dá)到－0.045 mm占90%后，給入浮選柱進(jìn)行第五次精選，精四、精五尾礦合并返回精三選別作業(yè)，精五產(chǎn)品給入浮選柱進(jìn)行第六次精選，精六尾礦返回精四給礦，精六產(chǎn)品為鉬精礦，經(jīng)隔膜壓濾機(jī)一次脫水后，濾餅給到干燥機(jī)干燥后進(jìn)入包裝機(jī)，獲得最終鉬精礦產(chǎn)品。分離浮選尾礦經(jīng)一臺(tái)φ32 m濃密機(jī)第一段脫水，底流進(jìn)入陶瓷過濾機(jī)過濾給入包裝機(jī)獲得銅精礦產(chǎn)品。

混合浮選最終尾礦經(jīng)砂泵輸送到φ40 m深錐膏體濃密機(jī)，溢流水經(jīng)水泵返回20 000 m3高位水池循環(huán)使用。底流礦漿形成68%高濃度經(jīng)DGMB450/8隔膜泵通過管道輸送到尾礦庫。

2 銅鉬分離工藝流程存在問題

2.1 技術(shù)指標(biāo)不理想

烏山選礦廠在2010年6月前進(jìn)行銅鉬分離生產(chǎn)過程中，由于混合浮選精礦僅通過濃密機(jī)進(jìn)行一次脫水，混合浮選段藥劑不能有效進(jìn)行脫除，致使分離過程中銅礦物尤其次生銅礦物很難被抑制，銅鉬分離指標(biāo)不理想。

2.2 流程不暢通

銅鉬分離后銅精礦含有大量高堿度抑制劑且粒度發(fā)生很大變化，原設(shè)計(jì)固液分離主要設(shè)備HTG－60－Ⅱ陶瓷過濾機(jī)不能滿足高堿度、較細(xì)顆粒物料的脫水工作，銅鉬分離工藝流程受阻。

2.3 混合精礦中鉬資源沒有綜合回收

由于銅鉬分離工藝技術(shù)指標(biāo)不理想，流程不暢通，自2009年正式投產(chǎn)以來，只能生產(chǎn)銅精礦一種產(chǎn)品，混合精礦中的鉬資源不能得以分離形成獨(dú)立的鉬精礦產(chǎn)品，導(dǎo)致大量的鉬礦體不能進(jìn)入生產(chǎn)流程，只能進(jìn)行堆存。不但對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生很大的影響，同時(shí)也給企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營工作帶來很大的困難。

銅鉬分離浮選工藝流程圖見圖1。

3 加壓過濾機(jī)

3.1 加壓過濾機(jī)的發(fā)展

加壓過濾機(jī)最早是由德國Karsuhe大學(xué)于20世紀(jì)80年代初開始研究的。此后，德國的KHD－洪堡公司、克魯伯公司和奧地利的安德里茨公司競(jìng)相開發(fā)研究加壓過濾技術(shù)，并相繼試驗(yàn)、制造出工業(yè)化設(shè)備。中國加壓過濾機(jī)的開發(fā)研究始于20世紀(jì)90年代初，目前在選煤廠被普遍使用。

圖1 技改前銅鉬分離浮選工藝脫水工藝流程圖

3.2 技術(shù)特點(diǎn)

加壓過濾機(jī)是一種高效、節(jié)能、環(huán)保、連續(xù)工作、全自動(dòng)化操作的新型固液分離設(shè)備。其主要性能特點(diǎn)有：推動(dòng)力大，生產(chǎn)能力高；濾餅水分低；能耗低；環(huán)保無污染；自動(dòng)操作程序控制；適應(yīng)能力強(qiáng)。

3.3 主要結(jié)構(gòu)

加壓過濾系統(tǒng)由主機(jī)、輔機(jī)、管道閥門組成。其中主機(jī)由盤式過濾機(jī)、加壓倉、排料裝置、膠帶運(yùn)輸機(jī)、液位裝置及電控系統(tǒng)組成，輔機(jī)由高壓風(fēng)機(jī)、低壓風(fēng)機(jī)、入料渣漿泵、氣水分離器組成。

3.4 工作原理

加壓過濾機(jī)是將圓盤過濾機(jī)置于密閉的加壓倉中，待過濾的礦漿由入料泵給入到過濾機(jī)的槽體中，加壓倉內(nèi)充進(jìn)壓力為0.2～0.6 MPa的壓縮空氣，在濾盤上，經(jīng)分配閥與通大氣的氣水分離器形成壓差，在加壓倉壓力作用下，槽體內(nèi)的液體通過浸入礦漿中的過濾介質(zhì)排出，而固體顆粒被收集到過濾介質(zhì)上形成濾餅，隨著濾盤的旋轉(zhuǎn)，濾餅經(jīng)過干燥降水后，到卸料區(qū)卸入皮帶機(jī)中，由皮帶機(jī)收集到機(jī)頭處排料裝置的上倉中。這樣連續(xù)運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到一定量后，由排料裝置間歇排出到倉外，整個(gè)工作過程全自動(dòng)運(yùn)行。

3.5 加壓過濾機(jī)的應(yīng)用

加壓過濾機(jī)是大型高效細(xì)粒物料脫水設(shè)備，實(shí)行正壓過濾，由于推動(dòng)力大，易于實(shí)現(xiàn)濾餅過濾，當(dāng)微細(xì)粒通過濾餅時(shí)，因分子作用力和靜電力而被吸附在濾餅中，達(dá)到微細(xì)粒的固液分離。對(duì)高堿度、微細(xì)粒級(jí)物料脫水工作，陶瓷過濾機(jī)不能滿足生產(chǎn)需要。而加壓過濾技術(shù)對(duì)物料酸堿度及過濾粒度沒有嚴(yán)格的技術(shù)要求，并融入干燥技術(shù)，能耗不會(huì)增加，濾餅水分卻會(huì)更低。因此，加壓過濾機(jī)應(yīng)用到有色行業(yè)銅鉬分離工藝成為必然。

4 銅鉬分離工藝改造

根據(jù)銅鉬分離工作存在的技術(shù)指標(biāo)不理想、流程不順暢兩大主要問題，對(duì)原有銅鉬分離工藝進(jìn)行技術(shù)改造。

4.1 脫水工藝技改

針對(duì)原設(shè)計(jì)陶瓷過濾機(jī)對(duì)分離后銅精礦生產(chǎn)不能連續(xù)穩(wěn)定及不能達(dá)到脫水作業(yè)要求，選用加壓過濾機(jī)做為最終銅精礦產(chǎn)品的脫水設(shè)備。陶瓷過濾機(jī)做為銅鉬分離前脫藥設(shè)備，配置膠帶運(yùn)輸機(jī)對(duì)陶瓷濾餅輸送至攪拌槽進(jìn)行分離前調(diào)漿。對(duì)分離后濃密機(jī)溢流水進(jìn)行臭氧處理。

4.2 分離浮選工藝技改

根據(jù)多次工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐及試驗(yàn)室脫藥后小型分離試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)原有兩段擦洗改為一段擦洗，不再對(duì)精三產(chǎn)品進(jìn)行旋流器控制分級(jí)。

對(duì)混合浮選段及分離浮選段水系進(jìn)行技改，避免彼此作業(yè)水系污染影響選別指標(biāo)。對(duì)抑制劑配制增設(shè)乳化設(shè)備。技改后的工藝流程如圖2。

5 工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐

2011年5月1日，銅鉬分離工業(yè)生產(chǎn)開始。分離后銅精礦礦漿 pH值高達(dá)13以上，細(xì)度達(dá)到－0.045 mm占90%以上，加壓過濾機(jī)處理該高堿度、微細(xì)粒級(jí)物料性能穩(wěn)定，濾餅水分控制在8%以下，工藝流程一次性試車成功。經(jīng)過半月技術(shù)指標(biāo)調(diào)試，由于含銅礦物的不同，原礦銅鉬品位差別及雜質(zhì)影響，鉬的回收率暫時(shí)較低為35%，其他分離浮選作業(yè)參數(shù)穩(wěn)定［2］，產(chǎn)出合格鉬精礦。鉬精礦質(zhì)量最好達(dá)到Mo56.75%，Cu0.23%.工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)情況見表5。

表5 工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)表

6 加壓過濾機(jī)研究改進(jìn)方向

6.1 提高備件耐磨性能

調(diào)試及生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)分配盤、靜片、動(dòng)片、濾液管等備件磨損嚴(yán)重，經(jīng)分析是受過濾物料影響所致，銅精礦密度3.76 g/cm3，濾布破損后礦漿對(duì)備件的沖擊與磨剝?cè)谏a(chǎn)中不可避免，因此針對(duì)有色金屬礦漿要重點(diǎn)考慮備件材質(zhì)問題，做到具有較強(qiáng)的耐磨性。

6.2 濾布選型及調(diào)整濾布安裝方式

新設(shè)備在處理分離后銅精礦這一物料時(shí)，沒有考慮所處理礦漿堿性強(qiáng)、密度大(3.76 g/cm3煤泥密度僅1.1 g/cm3)、硬度大、易沉降、粒度細(xì)等特性，在濾布材質(zhì)選用方面有一定不適。

由于礦漿在高壓狀態(tài)下進(jìn)行固液分離，濾布又在高壓反吹風(fēng)作用下卸料，濾布承受雙重力的作用，尤其處理密度大、微細(xì)粒級(jí)的精礦，濾布所受沖擊力很大，受磨損程度大，故針對(duì)所處理物料性質(zhì)科學(xué)選擇耐酸堿、耐沖擊、耐磨蝕的工業(yè)濾布。

現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，濾布安裝方式直接影響濾液混濁度。為減少礦漿從濾布邊緣漏出對(duì)備件的沖擊磨損，要研究濾布排濾液端新的固定方式。

6.3 改進(jìn)排料包裝方式

目前過濾后物料經(jīng)上下閘板直接由人工進(jìn)行包裝，既不安全也不利于設(shè)備連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。一方面是排礦粉塵較大，另一方面受包裝袋質(zhì)量、夾袋器等影響，容易出現(xiàn)包裝爆袋等影響生產(chǎn)問題。

下一步要對(duì)排料進(jìn)行改進(jìn)，改為皮帶傳動(dòng)后包裝，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化、自動(dòng)化、本質(zhì)安全化。

6.4 加強(qiáng)操作及維護(hù)培訓(xùn)

加壓過濾機(jī)自動(dòng)化程度高，在日常操作檢查過程中，需要精心操作并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)解決問題；由于設(shè)備附屬設(shè)施及電器儀表較多，要加強(qiáng)維修人員技能培訓(xùn)。

圖2 技改后銅鉬分離浮選工藝脫水工藝流程圖

7 結(jié)語

(1)烏山選礦廠首次在有色金屬行業(yè)應(yīng)用加壓過濾機(jī)，通過運(yùn)用新的過濾技術(shù)，使銅鉬分離工藝流程暢通，有效解決了分離工藝中高堿度、微細(xì)粒級(jí)物料脫水及確保產(chǎn)品水分雙重問題。實(shí)現(xiàn)銅鉬混合精礦中銅與鉬資源的綜合回收，提高企業(yè)核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)科學(xué)發(fā)展。

(2)銅鉬分離期間銅氧化率最高達(dá)12.18%，鉬氧化率最高達(dá)11.63%，銅鉬礦氧化率均大于5%。采用銅鉬混合浮選－混合精礦脫藥再磨分離浮選－加壓過濾脫水工藝流程，獲得鉬精礦含鉬53.99%，鉬回收率為35.26%；銅精礦含銅24.98%，銅回收率83.37%。

(3)加壓過濾機(jī)是目前浮選精礦脫水較理想的設(shè)備，其自動(dòng)化程度高，操作人員少，連續(xù)作業(yè)，生產(chǎn)效率高。盡管在初期使用時(shí)問題較多，但通過常見故障分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采取切實(shí)可行的措施，實(shí)行嚴(yán)格的科學(xué)管理并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，大幅度降低設(shè)備故障率，降低運(yùn)行、維修成本，發(fā)揮新設(shè)備對(duì)銅鉬分離工藝的技術(shù)支撐作用。

(4)根據(jù)加壓過濾技術(shù)在我國有色行業(yè)的首次成功應(yīng)用，總結(jié)出工作壓力、物料物理化學(xué)性質(zhì)以及入料粒度分布和濃度是決定加壓過濾機(jī)處理效果的關(guān)鍵因素。該技術(shù)對(duì)于處理高堿度、微細(xì)粒級(jí)精礦效果明顯，對(duì)于快速提高有色礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益、實(shí)施環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略具有深遠(yuǎn)意義，值得推廣使用。

［1］長春黃金設(shè)計(jì)院.烏努格吐山銅鉬礦資源開發(fā)可行性研究報(bào)告［R］.長春：長春黃金設(shè)計(jì)院，2006.12.

［2］選礦手冊(cè)編輯委員會(huì).選礦手冊(cè)第8卷第2分冊(cè)［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007：313.