某銅鉬尾礦二次資源綜合利用工藝流程設計研究

鄭海雷，張 敏

(昆明有色冶金設計研究院股份公司，云南 昆明 650051)

0 引 言

近年來，尾礦資源綜合利用已經成為發達國家緩解資源供需矛盾、減輕環境污染的重要途徑。隨著我國經濟的快速發展，大量礦山不斷采深，礦石品位日趨下降，尾礦量逐步增大，環境壓力越來越大。據相關統計，我國工業固體廢物80%以上來自礦山，每年礦山產生尾礦6億多t，礦山尾礦累計已達到45 億t。尾礦資源再利用已成為礦業開發的一項主要內容，也是我國解決資源、環境對經濟發展制約的必由之路，相關要求已明確列入《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十三個五年規劃綱要》。

同時，為進一步推動資源綜合利用，提高資源利用效率，發展循環經濟，建設資源節約型、環境友好型社會，國家發展和改革委員會、科學技術部、工業和信息化部、國土資源部、住房和城鄉建設部、商務部組織編寫并實施《中國資源綜合利用技術政策大綱》(2010年第14號)。該項目長石、石英的綜合回收符合《中國資源綜合利用技術政策大綱》中，化工原料非金屬礦產資源資源綜合利用技術“研發鉀長石綜合利用技術”以及建材原料非金屬礦產資源資源綜合利用技術“推廣石英砂巖提純技術”的相關要求。

1 礦山資源簡介

中國有色金屬工業昆明勘察設計研究院對該銅鉬多金屬礦進行補充地質勘查，經其估算，該礦山保有工業銅礦石量575.82 萬t，金屬量35 619 t，平均品位0.62%，伴生鉬金屬量2 131 t，平均品位0.037%；保有工業鉬礦石量4 992.09 萬t，金屬量46 283 t，平均品位0.093%，伴生銅金屬量10 231 t，平均品位0.020%；以上2種礦石總計保有長石量879.92 萬t(主要是鉀長石和斜長石)。

2 選廠現狀簡介

原有銅鉬選廠分為2個系列，各1 500 t/d，總處理量為3 000 t/d。分別于2007年、2009年建成投產，實際生產能力均達到設計能力。2個系列設備選型、配置等大致相同：由1臺C80、1臺GP11F與1臺YA1842圓振動篩構成兩段一閉路破碎流程；1臺MQSD2740格子型球磨機與2臺Φ660水力旋流器構成I段閉路磨礦，1臺MQYD2740格子型球磨機與4臺Φ350水力旋流器構成II段閉路磨礦，最終磨礦細度為-200目占80%(-0.15 mm)。主流程采用“銅鉬混選(一粗三掃三精一精掃)—銅鉬分離(一粗兩掃三精)—二段弱磁選鐵(一粗一精)+磁鐵中礦再磨”的原則流程，其中，二段弱磁選鐵(一粗一精)+磁鐵中礦再磨為選廠自行改造。浮選設備選型為13臺SF/JJF-8，21臺SF-1.2，8臺SF-0.7，弱磁選設備選型為2臺CTB1230，1臺CTB1024，1臺MQY1530球磨機。精礦脫水流程采用沉淀池脫水，尾礦采用濕排排入尾礦庫，整個選廠布置緊湊，開挖土石方少，占地面積小。

3 物料工藝礦物學特性及試驗簡介

該試驗物料為該礦山鉬選廠的浮鉬尾礦，物料工藝礦物學特性及試驗報告均由由廣州有色金屬研究院提供，試驗類型為擴大連選試驗，處理能力：1.8 t/d(75 kg/h)。

3.1 物料工藝礦物學特性

1)鉬尾礦礦物定量測定

采用MLA礦物定量儀測定浮選尾礦各礦物含量。其測定結果見表1。

表1 鉬尾礦MLA礦物定量分析

上表結果表明：擴大連續試驗樣中主要礦物為正長石和石英，2種礦物的礦物量分別為33.972%和27.088%；其次為斜長石和鈉長石，其礦物量分別為12.757%和6.982%，雜質脈石主要是白云母、黑云母及高嶺土等。

2)鉬尾礦主要元素多元素分析見表2。

表2 鉬尾礦多元素分析

3)鉬尾礦粒度分析

對鉬尾礦進行了水篩分析，其結果見表3。

表3 鉬尾礦粒度分析

結果可見，K2O、Na2O、Fe2O3在各粒級的分布跟其產率呈正相關性，具體呈現出兩端低、中間高的特點，由于-0.02 mm粒級的礦泥具有質量小，比表面積、比表面能大，吸附能力強、吸附選擇性差的特性，當物料中含有較多的細泥時，嚴重惡化浮選過程。生產指標普遍存在“二低二高”的問題，即精礦品位低，回收率低，藥劑消耗高，精礦水分高，因此，浮選前的脫泥作業是必不可少。

3.2 試驗簡介

廣州有色金屬研究院根據該鉬尾礦的工藝礦物學特性，提出：“磁選尾礦脫泥—兩段強磁脫雜—濃縮—浮選除雜—濃縮—再磨、浮選脫雜—長石石英分離浮選”，產出磁鐵精礦、長石精礦1、長石精礦2、石英精礦1、石英精礦2及粗砂(即浮選脈石及磁性雜質，可作為建材外售)，各產品多元素分析結果詳見表4。

表4 各產品多元素分析結果(%)

注：上表中白度在1 200℃下煅燒。

該流程擴大連選試驗獲的含K2O 9.33%、Na2O 2.84%、Fe2O30.16%、Al2O317.71%、SiO268.81%，燒白度為49.0的長石精礦，達到優質鉀長石標準，可作為白色釉藥用；含SiO299.32%、K2O 0.14%、Na2O 0.039%、Fe2O30.013%、Al2O30.33%，燒白度89.6的石英精礦，達優質石英精礦品級，擴大連選試驗流程詳見圖1。

圖1 實驗室擴大連選試驗流程

4 工藝流程優化設計

為實現該銅鉬尾礦二次資源的綜合利用，整合現有生產條件，在滿足生產工藝需求的前提下盡量利用原有廠房及公輔設施，昆明有色院相關設計人員在廣州院推薦試驗流程、原料性質及現場地形條件的基礎上，對該銅鉬尾礦的工藝流程進行優化設計，設計擬定工藝流程：“兩段弱磁選尾+磁鐵中礦再磨(已建設)—兩段強磁脫雜—浮選除雜—長石石英分離浮選—長石、石英精礦濃縮、過濾以及干燥、打包”，具體內容如下。

4.1 弱磁選鐵

現場弱磁選鐵為“弱磁粗選—粗鐵精礦開路磨礦—弱磁精選”，產出的磁鐵精礦品位較低，本次將其改為“弱磁粗選—粗鐵精礦再磨-200目占90%—弱磁精選”，提高磁鐵精礦質量，增設3臺FX-150旋流器(2用1備)，2臺KMLSS40T型渣漿泵(3 kw，1用1備)，其余設備利舊。

4.2 除雜作業

根據原料性質分析，影響長石、石英品質的雜質主要是磁性脈石、部分硫化物以及云母等，擴大連選試驗采用“脫泥—兩段強磁除雜—濃縮—兩段浮選脫除硫化物—濃縮—再磨、三段粗選脫除硫化物”，流程較為冗長繁瑣，環節多、且有兩次脫水，增加主礦漿的泵送次數?，F場用地較為緊張，經現場實地考察以及多次與試驗方溝通，優化為“兩段強磁除雜—脫泥脫藥—再磨—三段浮選除雜”。

強磁作業的設計選型為Slon-2500與Slon-2000高梯度磁選機各兩臺，布置于新增的MQYD2730溢流型球磨機右側，分別呈階梯布置于外擴的磨礦廠房，廠房高度不變，可共用原有起吊設施。

4.3 脫泥脫藥

礦泥主要來自于原料中的原生礦泥及碎磨階段產生的次生礦泥，其具有質量小、比表面積大，當物料中含有較多的細泥時，嚴重惡化浮選過程，浮選效果顯著降低。生產指標普遍存在“二低二高”的問題，即精礦品位低，回收率低，藥劑消耗高，精礦水分高，由表3篩水析結果可見，微細粒級-0.020 mm的產率18.59%，礦漿脫泥的同時，還可有效脫除礦漿中硫化礦浮選藥劑，可為后續的浮選除雜創造良好的條件。

脫泥脫藥作業選用KLMF1000/55斜板濃密機，+0.020 mm粒級經脫泥脫藥后進入開路磨礦，磨出目的礦物的新鮮表面。

4.4 再磨—浮選除雜—長石石英分離浮選

設計流程取消濃縮-兩段浮選脫雜，強磁尾脫泥脫藥后再磨(細度為-200目占82%)出新鮮表面，利于后續的硫化物及脈石礦物的上浮。

再磨粒度要求為-200目占82%，處理量2 250 t/d。再磨設備選擇MQYD2730溢流型球磨機一臺，可在原磨礦車間往右側外擴4垮，共24 m，廠房高度不變，共用原有起吊設施。

根據現場總圖布置情況及地形條件，浮選車間(包括三段脫雜浮選以及后續的長石、石英分離浮選)單獨設置。經計算，浮選除雜選擇KYF/XCFⅡ-16浮選機16臺，長石、石英分離浮選選擇KYF/XCFⅡ-16浮選機3臺。

4.5 長石—長石、石英精礦的濃縮、洗滌、過濾

1)精礦濃縮設備

可供選擇的濃縮設備主要有普通濃縮機、高效濃縮機及斜板濃密機等。經試驗單位產品沉降曲線測定以及非金屬礦選廠應用實例，該濃縮設備選型如下：

石英精礦設計選擇NXZ-16濃縮機1臺，濃縮面積113 m2。

長石精礦設計選擇NXZ-24高效濃縮機1臺，濃縮面積452 m2。

2)精礦過濾設備

長石、石英的脫水：選用帶式真空過濾機 DU45/2500、DU25/2500各1臺。

3)粗砂的脫水設備

設計選用1-ZZY-1836脫水篩1臺。

4.6 干燥、打包作業

1)3ZG3000型三筒烘干機3臺。

2)RSL720直燃式燃煤熱風爐1臺、RSL480直燃式燃煤熱風爐1臺。

3)DGC360多管除塵器3臺、過濾面積192 m，H=1 700 Pa脈沖布袋除塵器3臺。

4)包裝機3臺

該工藝流程穩定可靠且易于工程化，具備與原有生產線無縫銜接的特性，建設內容為：磁鐵精礦(選廠已建)和長石、石英回收生產線、回水循環再利用、供配電等輔助生產設施，其中，原有的磨礦車間、給排水系統、供配電系統運輸設備、計量地磅房等生產輔助系統，均可在新建的生產系統中繼續加以利用，設計的工藝流程詳見圖2。

圖2 二次資源綜合利用設計流程

5 改擴建技術經濟指標及預計成效

項目總投資為8 569.64 萬元，其中建設投資為 7 925.76 萬元。

最終產品為磁鐵精礦、長石精礦、石英精礦及粗砂，按目前市場價格計算期達產年平均項目損益指標為：營業收入(含稅)11 447.51 萬元，上繳增值稅950.31 萬元，在評價期第1、2年共抵扣設備進項稅378.13 萬元。達產年平均營業稅金附加95.03 萬元，年利潤總額3 984.51 萬元，年凈利潤為2 988.38 萬元。

項目為盈利項目，其投資規模合理，稅后全部投資投資回收期(含建設期1.0年)3.34年，資金可以在生產前期回收；項目所得稅前財務內部收益率達到54.85%，所得稅后財務內部收益率達到42.87%，項目效益指標較高，項目盈利能力較強，投資利潤率、投資利稅率均超過行業平均水平，是一個較好的資源綜合回收利用項目。

6 結 語

1)長石、石英生產線的建成，對該礦山及當地有著重大的經濟及環保意義。銅礦中長石總量達到45%，鉬礦達60%左右，以鉀長石為主。從浮選尾礦中綜合回收磁鐵礦、長石、石英，可增加礦山的資源產出量，減少尾礦的排放量。預計項目達產后，可有效提高企業的市場競爭力與當地環境的保護力度，每年排放的尾礦將減少35%左右，可延長尾礦庫使用年限8年。

2)擴大連選試驗礦樣為浮鉬尾礦，選廠目前生產提供的浮選尾礦包括浮銅尾礦與浮鉬尾礦，浮鉬尾礦性質與浮銅性質相近，長石含量略有差異。擴大連選試驗工藝流程對選廠目前的尾礦有一定的適應性，建議試驗單位補充浮銅尾礦試驗，對該流程對浮銅尾礦的適應加以驗證。

3)該“二次資源”綜合回收綜合利用率高，高附加值產品較多。原礦不需碎礦，僅需從-200目占80%磨至-200目占90%，單位制造成本約為60.47 元/t原礦，資源綜合回收率較高，具有較強的市場競爭力。

4)“二次資源”綜合回收技術，不但為企業創造了巨大的經濟效益，同時也促進企業實現清潔環保生產、節能減排等國家相關產業政策，本次“二次資源”綜合回收工程由有色金屬行業跨越至非金屬及建材行業，對企業的生產、管理帶來一定的挑戰，同時在同類型礦山具有較強的參考示范性作用。