李曉慢 馬英強 朱加乾 吳維新 朱素娟

(福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院)

·礦物加工工程·

紫金山某低品位含金銅礦石高壓輥終粉磨—浮選試驗研究*

李曉慢 馬英強 朱加乾 吳維新 朱素娟

(福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院)

紫金山某含金銅礦石主要有價元素為銅，其含量為0.29%，銅主要以硫化銅形式存在，分布率為80.26%。研究了高壓輥終粉磨技術(shù)對該礦石浮選特性的影響，結(jié)果表明：原礦經(jīng)高壓輥終粉磨細至-74 μm占75%時，以CaO為抑制劑、丁銨黑藥為捕收劑、2#油為起泡劑經(jīng)1粗1精3掃浮選，可獲得銅品位為18.46%、回收率為84.15%，金品位為4.91 g/t、回收率為76.06%的銅精礦。與采用常規(guī)碎磨工藝磨細至-74 μm占75%進行閉路浮選試驗相比，采用高壓輥終粉磨技術(shù)獲得的銅精礦銅品位降低了0.33個百分點、銅回收率提高了5.61個百分點。高壓輥終粉磨技術(shù)具有流程配置簡單、生產(chǎn)成本低、能耗低等優(yōu)點。

高壓輥終粉磨 含金銅礦石 浮選 磨礦細度

高壓輥磨機是基于層壓粉碎理論而設(shè)計的一種新型高效節(jié)能粉碎設(shè)備，具有設(shè)備作業(yè)率高、適應(yīng)能力強、工藝流程配置簡單、土建投資省、能實現(xiàn)“多碎少磨”、“預(yù)選拋廢”等特點[1-2]。目前，在金屬礦選礦領(lǐng)域中，高壓輥磨機在鐵礦石加工方面應(yīng)用最多[3-4]。而高壓輥終粉磨是一種集高壓輥粉磨和風(fēng)力分級等技術(shù)于一體的現(xiàn)代干法粉磨新技術(shù)，該技術(shù)在一定程度上具有取代傳統(tǒng)球磨磨礦技術(shù)，制備選別作業(yè)合格給料的潛力。與常規(guī)碎磨作業(yè)相比，高壓輥終粉磨系統(tǒng)因省略了磨礦作業(yè)，避免了磨礦過程中產(chǎn)生的有害離子對浮選的影響，其選礦指標(biāo)遠遠優(yōu)于常規(guī)碎磨作業(yè)[5]。

紫金山銅礦第一選礦廠處理能力為8 000 t/d，現(xiàn)場采用傳統(tǒng)碎磨—優(yōu)先浮銅的選別工藝獲得銅精礦產(chǎn)品。本研究在對紫金山過渡帶低品位含金銅礦石進行性質(zhì)分析的基礎(chǔ)上，探索高壓輥終粉磨技術(shù)對該礦石浮選特性的影響，并對高壓輥終粉磨—浮選新工藝與傳統(tǒng)碎磨—浮選工藝對此低品位含金銅礦石浮選指標(biāo)的影響進行了對比。

1 原礦性質(zhì)

試驗礦樣為紫金山過渡帶含金銅礦石，可浮選回收的主要礦物有藍輝銅礦、銅藍、硫砷銅礦、輝銅礦和黃鐵礦；其余的金屬礦物含量都很低，無回收價值；主要的脈石礦物為石英、地開石和明礬石。

原礦化學(xué)多組分分析結(jié)果見表1，銅物相分析結(jié)果見表2，金物相分析結(jié)果見表3。

表1 原礦化學(xué)多組分分析結(jié)果 %

組分AuCuSPbAl2O3SiO2AgTFe含量0.120.294.020.0819.7070.667.402.23組分AsMgOCaONa2OK2OSnZn含量0.0780.010.120.0721.080.010.01

注：其中Au、Ag含量的單位為g/t。

表2 原礦銅物相分析結(jié)果 %

銅物相含量分布率自由氧化銅0.0248.45硫化銅0.22880.26結(jié)合氧化銅0.03211.29總銅0.284100.00

表3 原礦金物相分析結(jié)果 %

從表1可以看出：原礦中可回收的主要金屬元素為銅，銅品位為0.29%，硫含量為4.02%，金品位為0.12g/t，屬低品位含金銅礦石；SiO2含量為70.66%，主要脈石礦物應(yīng)為硅酸鹽類礦物。

由表2可知：原礦中80.26%的銅以硫化銅形式產(chǎn)出，這部分銅采用浮選法極易回收，但是11.29%的銅以結(jié)合氧化銅形式存在，單一浮選法難以有效回收。

由表3可知：原礦中金主要以單體金和連生金形式存在，其次是包裹在硫化物中金，其分布率分別為51.43%和34.29%，這兩種形式的金易于浮選回收；14.28%的金被硅酸鹽礦物等包裹，此類型金較難回收。

2 試驗結(jié)果及討論

2.1 試驗樣品制備

常規(guī)碎磨樣品采用兩段一閉路破碎—磨礦工藝制備，如圖1所示；高壓輥終粉磨樣品采用CLM25/10半工業(yè)高壓輥磨機與風(fēng)力分級系統(tǒng)構(gòu)成的閉路流程制備，如圖2所示。

圖1 常規(guī)碎磨工藝樣品制備流程

圖2 高壓輥終粉磨工藝樣品制備流程

2.2 高壓輥終粉磨礦樣浮選條件試驗

控制高壓輥終粉磨礦樣細度為-74μm含量50%，按圖3所示流程進行銅粗選條件試驗。

圖3 粗選條件試驗流程

2.2.1 粗選丁銨黑藥用量試驗

丁銨黑藥是浮選硫化銅礦物的良好捕收劑[5]，在CaO用量為800g/t條件下考察了丁銨黑藥用量對高壓輥終粉磨產(chǎn)品銅浮選指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 粗選丁銨黑藥用量試驗結(jié)果

從圖4可以看出，隨著丁銨黑藥用量的增加，粗精礦銅品位快速下降，而銅的回收率呈上升趨勢；當(dāng)丁銨黑藥用量大于30g/t時，銅的回收率增幅下降。綜合考慮，丁銨黑藥的最佳用量為30g/t。

2.2.2 粗選CaO用量試驗

CaO是硫化礦浮選常用的廉價調(diào)整劑[5]，在丁銨黑藥用量為30g/t條件下考察了CaO用量對高壓輥終粉磨礦樣浮選指標(biāo)的影響，試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 粗選CaO用量試驗結(jié)果

從圖5可以看出，當(dāng)CaO用量從800 g/t增加到1 200 g/t時，粗精礦銅的品位從3.18%增加到4.98%，而銅的回收率變化不大；繼續(xù)增加CaO的用量，粗精礦銅品位急劇下降。綜合考慮，確定CaO最佳用量為1 200 g/t，此時獲得的粗精礦銅品位為4.98%、回收率為79.67%。

2.2.3 精選CaO用量試驗

對粗選最佳試驗條件獲得的粗精礦，采用圖6流程，在水玻璃(模數(shù)為2.5)用量為200 g/t條件下，進行精選CaO用量試驗，結(jié)果如圖7所示。

圖6 精選條件試驗流程

圖7 精選CaO用量試驗結(jié)果

從圖7可知：當(dāng)CaO用量從0 g/t增加到 100 g/t時，銅精礦銅品位從18.74%增加到21.18%，回收率從71.15%下降到67.87%；當(dāng)CaO用量從100 g/t增加到300 g/t時，銅精礦銅品位從21.18%增加到22.50%，回收率從67.87%下降到43.36%；繼續(xù)增加CaO用量，雖然銅回收率有上升趨勢，但銅品位開始下降。綜合考慮，確定精選CaO用量為100 g/t。

2.2.4 精選水玻璃用量試驗

水玻璃用量試驗的CaO用量為100 g/t，試驗結(jié)果如圖8所示。

圖8 精選水玻璃用量試驗結(jié)果

由圖8可知：隨著水玻璃用量的增加，銅精礦銅回收率呈不斷下降的趨勢，而品位呈不斷上升的趨勢。當(dāng)水玻璃的用量從0 g/t增加到400 g/t時，銅精礦銅品位從15.5%增加到19.45%，而回收率從71.50%下降到70.01%；繼續(xù)增加水玻璃的用量到600 g/t，銅精礦銅品位增加到23.05%，而回收率下降到67.20%。綜合考慮，確定精選水玻璃用量為400 g/t。

2.3 高壓輥終粉磨開路流程試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，對高壓輥閉路磨細至 -74 μm含量為50%，75%的產(chǎn)品，按圖9所示流程分別進行開路流程試驗，結(jié)果見表4。

由表4可以看出，當(dāng)高壓輥終粉磨產(chǎn)品-74 μm粒級含量占50%時，經(jīng)開路浮選試驗，可以獲得銅品位為19.29%、回收率為70.74%的銅精礦，尾礦中銅回收率為14.11%；當(dāng)高壓輥終粉磨產(chǎn)品 -74 μm粒級含量占75%時，開路浮選試驗獲得的銅精礦銅品位為20.46%、回收率為56.63%，尾礦中銅回收率為14.62%。兩組指標(biāo)對比可得，高壓輥終粉磨產(chǎn)品 -74 μm含量為50%時的銅精礦銅回收率較75%時提高了14.11個百分點，銅品位降低了1.17個百分點。高壓輥終粉磨產(chǎn)品-74 μm含量為50%時的開路浮選綜合指標(biāo)要優(yōu)于高壓輥終粉磨產(chǎn)品-74μm含量為75%時的指標(biāo)。

圖9 高壓輥終粉磨產(chǎn)品開路試驗流程

表4 高壓輥終粉磨產(chǎn)品開路試驗結(jié)果 %

2.4 高壓輥終粉磨閉路流程試驗

高壓輥終粉磨產(chǎn)品-74μm含量為50%和75%時的閉路試驗流程如圖10所示，試驗結(jié)果如表5所示。

圖10 高壓輥終粉磨產(chǎn)品閉路試驗流程

由表5可知，當(dāng)高壓輥終粉磨產(chǎn)品-74μm含量占50%時，經(jīng)過1粗1精3掃閉路浮選可獲得銅品位為18.23%、銅回收率為84.53%，金品位為4.88g/t、金回收率為76.70%的含金銅精礦；當(dāng)高壓輥終粉磨產(chǎn)品-74μm含量占75%時，經(jīng)過1粗1精3掃閉路浮選可獲得銅品位為18.46%、銅回收率為84.15%，金品位為4.91g/t、金回收率為76.06%的含金銅精礦。當(dāng)高壓輥終粉磨產(chǎn)品細度-74μm含量由50%增加到75%時，對銅閉路浮選指標(biāo)影響不大。

表5 高壓輥終粉磨產(chǎn)品閉路試驗結(jié)果 %

給礦細度(-74μm)產(chǎn)品產(chǎn)率品位CuAu回收率CuAu50精礦1.3318.234.8884.5376.70尾礦98.670.050.0215.4723.30原礦100.000.290.08100.00100.0075精礦1.2818.464.9184.1576.06尾礦98.720.050.0215.8523.94原礦100.000.280.08100.00100.00

注：其中Au品位的單位為g/t。

2.5 高壓輥終粉磨產(chǎn)品與常規(guī)碎磨產(chǎn)品閉路浮選指標(biāo)對比

采用常規(guī)碎磨流程獲得磨礦細度為-74μm占75%的產(chǎn)品，按照圖10所示浮選流程與藥劑制度對其進行浮選閉路試驗，結(jié)果如表6所示。

表6 常規(guī)碎磨產(chǎn)品浮選閉路試驗結(jié)果 %

產(chǎn)品產(chǎn)率品位CuAu回收率CuAu精礦1.4318.564.0078.9275.93尾礦98.570.080.0221.0824.07原礦100.000.340.08100.00100.00

注：其中Au品位的單位為g/t。

從表6可以看出：與常規(guī)碎磨流程相比，高壓輥終粉磨產(chǎn)品-74μm占75%時，閉路浮選精礦銅品位降低了0.10個百分點，銅回收率提高了5.23個百分點。與傳統(tǒng)碎磨工藝相比，采用高壓輥終粉磨工藝可以獲得更好的浮選指標(biāo)。

3 結(jié) 論

(1)紫金山某過渡帶含金銅礦石銅品位為0.29%、金品位為0.12g/t，主要金屬礦物為藍輝銅礦、銅藍、硫砷銅礦、輝銅礦和黃鐵礦；脈石礦物主要為石英、地開石和明礬石。

(2)對-74μm占75%的高壓輥終粉磨礦樣，采用丁銨黑藥為捕收劑、CaO為抑制劑、水玻璃為分散劑、2#油為起泡劑，經(jīng)1粗1精3掃閉路浮選試驗，獲得了銅品位為18.46%、回收率為84.15%，金品位為4.91g/t、回收率為76.06%的含金銅精礦。

(3)高壓輥終粉磨樣品細度為-74μm占75%時的閉路浮選指標(biāo)與常規(guī)碎磨產(chǎn)品細度為-74μm占75%時的閉路浮選指標(biāo)相比，銅精礦銅品位相差不多，銅回收率提高了5.23個百分點。

(4)高壓輥終粉磨系統(tǒng)較常規(guī)碎磨系統(tǒng)工藝流程配置簡單，指標(biāo)優(yōu)良，有節(jié)能降耗效果，因此運用于該低品位含金銅礦石處理有一定優(yōu)勢和指導(dǎo)意義。

[1] 馬斌杰，游 維，崔長志．高壓輥磨機在鐵礦石超細碎中的應(yīng)用前景[J]．礦山機械，2007,35(7):39-40.

[2] 羅主平，劉建華．高壓輥磨機在我國金屬礦山的應(yīng)用與前景展望(一)[J]．現(xiàn)代礦業(yè)，2009(2):33-37.

[3] 劉建遠，黃瑛彩.高壓輥磨機在礦物加工領(lǐng)域的應(yīng)用[J]．金屬礦山，2010(6)：1-8.

[4] 張建文，肖守孝，石 立，等.高壓輥磨機在礦物加工工程中的應(yīng)用進展[J].礦冶工程，2012，(32)：199-203.

[5] 張千新，印萬忠，孫大勇，等.武平銅銀礦石高壓輥碎磨—分選技術(shù)研究[J].礦山機械，2013,41(10):84-89.

[6] 魏德洲. 固體物料分選學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

Experimental Study on Final High Pressure Grinding Rolls and Flotation of Low Grade Copper Ore Containing Gold From Zijinshan

Li Xiaoman Ma Yingqiang Zhu Jiaqian Wu Weixin Zhu Sujuan

(College of Zijin Mining, Fuzhou University)

Main valuable elements of a copper ore containing gold in Zijinshan is copper, with contents of 0.29%. Copper mainly exists in form of copper sulfide, with distribution rate of 80.26%. Effects of flotation final high pressure grinding rolls technology on the flotation characteristics of the ore were investigated. The results indicated that: products at fineness of 75% passing 74 μm by final high pressure grinding rolls, and then using CaO as inhibitor, ammonium dibutyl dithiophosphate as collector, 2#oil as frother in copper flotation, through one roughing-one cleaning-three scavenging flotation process, copper concentrate with copper grade of 18.46% and recovery of 84.15%, gold grade of 4.91 g/t and recovery of 76.06% is obtained. Compared with grinding at 75% passing 74 μm by conventional comminution process, and then endure closed circuit flotation process, copper grade decreased by 0.33 percentage points, copper recovery increased by 5.61 percentage points. Final high pressure grinding rolls technology has advantages of simple process configuration, low production cost, low energy consumption etc.

Final high pressure grinding rolls, Copper ores containing gold, Flotation, Grinding fineness

國家自然科學(xué)基金資助項目(編號：51374079);福建省自然科學(xué)基金項目(編號：2015J05101);福建省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(編號：201410386081);福州大學(xué)科技發(fā)展基金項目(編號：2014-XQ-41)，福州大學(xué)科研啟動基金項目(編號：510057)。

2015-05-18)

李曉慢(1992—)，女，350116 福建省福州市。