某鉛鋅礦選礦廠改擴建設計與生產實踐

楊斌，曾小輝，張建超

1.中國瑞林工程技術股份有限公司，江西 南昌 330038；2.江西省宜豐萬國礦業有限公司，江西 宜豐 336305）

1 某鉛鋅礦原礦性質

某鉛鋅礦石屬含金原生鉛鋅礦和氧化鉛鋅礦組成的混合礦礦石類型。礦石中金屬礦物以黃鐵礦為主，次為閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦和錳菱鐵礦；脈石礦物主要是石英和鐵白云石。其中，方鉛礦分布不均勻，僅見于黃鐵礦含量較低的礦塊中，常呈不規則團塊狀，嵌布粒度屬微細粒構造類型，可交代閃鋅礦。閃鋅礦多呈不規則狀集合體交代黃鐵礦和脈石，部分呈稀疏—星散浸染狀嵌布在脈石中。黃鐵礦分布極為廣泛，晶體形態變化大，部分與閃鋅礦的交生關系極為密切。

1.1 礦石化學成分

鉛鋅礦的化學成分分析結果見表1。

表1 礦石的化學成分分析結果%

從表1中可以看出，礦石中Pb品位為0.44%，Zn品位為4.55%，S品位為15.65%，金屬Au、Ag的含量分別為1.07 g/t和37.50 g/t，有害雜質元素As品位為0.38%。

1.2 礦石化學物相分析

礦石中鉛和鋅的化學物相分析結果見表2、表3。

表2 礦石中鉛的化學物相分析結果 %

表3 礦石中鋅的化學物相分析結果 %

從表2、表3可以看出，礦石中的鉛屬于硫化鉛和氧化鉛的混合礦，鋅屬于硫化礦。

2 改造前選礦廠生產現狀

該鉛鋅礦選礦廠于2009年建成投產，實際處理能力為20×104t/a（即606 t/d），采用兩段一閉路破碎流程，主要設備有粗碎PD50100顎式破碎機、預先檢查篩分2YJA1540雙層振動篩、細碎GP11F圓錐破碎機，篩下最終產品粒度為-22 mm。

磨礦采用一段球磨閉路磨礦，“螺旋分級機+水力旋流器”兩段分級，溢流粒度為-0.074 mm的產品占70%。浮選工藝采用一粗兩掃三精流程優先選鉛，獲得鉛精礦；然后采用一粗兩掃流程對選鉛尾礦進行鋅硫混??；鋅硫混浮精礦再采用一粗兩掃流程進行鋅硫分離浮選；分離粗精礦再經3次精選獲得鋅精礦。分離掃選尾礦為硫精礦，鋅硫混浮掃選尾礦為最終尾礦，金銀主要賦存在鉛精礦中。磨浮主要設備有2臺φ2 142球磨機、2臺2FC15螺旋分級機、1組φ250 mm×4水力旋流器組、20臺SF-4浮選機、13臺SF-2.8浮選機。

鉛、鋅、硫精礦脫水工藝采用“濃密+過濾”流程，最終精礦水分質量分數均≤12%。精礦脫水主要設備有1臺9 m鉛精礦濃密機、1臺12 m鋅精礦濃密機、1臺18 m硫精礦濃密機、1臺5 m2鉛精礦陶瓷過濾機、1臺8 m2鋅精礦陶瓷過濾機、1臺30 m2硫精礦陶瓷過濾機。

改造前的選礦廠生產累計指標見表4，改造前的選礦工藝流程見圖1。

圖1 改造前的選礦工藝流程

表4 改造前的選礦廠生產累計指標 %

原有選礦廠設備配置和工藝流程存在以下問題：1）生產能力偏小，年處理礦石僅200 kt，選礦廠經濟效益不高。2）設備老化嚴重，原粗碎顎式破碎機已運行了12 a，故障率高，日常維護量大，排礦間隙難以調節。得到的粗碎產品粒級偏粗，導致細碎圓錐破碎機負荷較大。3）入磨物料粒度較粗，達到-22 mm，磨礦功耗大。4）年處理礦石僅200 kt，卻采用了2個磨礦系列。球磨機規格較小，能耗大，且分級設備采用的是螺旋分級機，分級效率不高。5）磨礦細度-200目占比70%，部分嵌布粒度細的礦物未單體解離，磨礦細度偏粗。6）浮選機臺數多，規格較小，占地面積較大，且老化嚴重，自動化程度低；部分設備槽體已修補多次，“跑、冒、滴、漏”嚴重，給生產管理帶來諸多不便；設備作業率低，浮選指標波動大，難以控制，嚴重影響企業的經濟效益。7）鉛精礦中金回收率低，跑尾嚴重，尾礦中的金品位和回收率偏高。8）原浮選流程中采用鋅硫先混選、再分離的流程，實際操作難度大，產出的硫精礦品位偏低，回收率也較低，造成硫精礦銷售價格不高。9）采用石灰作為鋅硫分離的抑制劑，降低了鋅、硫的回收率，同時石灰乳配置工作量大，勞動強度高，石灰乳溶液輸送容易造成管道堵塞，影響正常生產。10）原礦中鐵資源未回收，造成資源浪費。

3 改擴建方案

3.1 改擴建規模

針對原選礦廠規模小、生產系列數多的問題，該企業擬對原有選礦流程進行改造，改造方案按照各工藝流程只采用一個系列進行設計，設備選型大型化；同時，為了獲得更大的經濟效益，擬將產能擴大至原來的2.25倍，即改擴建設計處理量為450 kt/a（即1 363 t/d）。本次改擴建擬在現有車間內進行改擴建，不新建廠房[1-3]。

3.2 改造后選礦工藝流程

改造后的選礦工藝流程見圖2。

圖2 改造后的選礦工藝流程

3.3 碎磨改造方案

針對原粗碎PD50100顎式破碎機設備老化、處理能力低、粗碎產品粒度偏粗、細碎圓錐破碎機負荷較大等問題，本次改造將粗碎設備更換為C96顎式破碎機，以控制粗碎產品粒度，減輕細碎圓錐破碎機的負荷。同時，將預先檢查篩分設備更換為2YKR1560H重型圓振動篩，篩孔比原振動篩更細，控制篩下最終產品粒度為-15 mm。改造后，生產能力可提高至150 t/h，使細碎圓錐破碎機處理能力得到充分發揮，有效縮短了破碎車間的工作時間，減少了操作班組。

為了擴大生產規模，減少設備臺數，將現有磨浮車間設備全部拆除，磨礦浮選改造為一個系列，其中一段球磨選用1臺φ2 736 mm格子型球磨機，二段球磨選用1臺φ2 736 mm溢流型球磨機。

為了提高分級效率，避免已單體解離的粗粒級含金方鉛礦過磨、跑尾，在一段球磨分級作業中采用高頻細篩作為分級設備，即一段磨礦排料先經隔渣后再采用高頻細篩進行一段分級，高頻細篩篩下礦漿粒度控制在-0.074 mm占比約30%，直接進入YX-4快速浮選機，對已單體解離的粗粒級含金方鉛礦進行有效回收，獲得粗粒含金鉛精礦，從而提高金的回收率。

快速選鉛尾礦采用二段水力旋流器組進行分級，溢流粒度控制在-0.074 mm占比為85%左右。二段分級溢流進入后續細粒浮選作業，沉砂和高頻細篩篩上進入二段球磨機進行磨礦，排料與快速選鉛尾礦合并，形成二段磨礦分級閉路。

3.4 選別工藝改造方案

原浮選工藝為“優先選鉛—鋅硫混選—再鋅硫分離”的工藝流程?！跋蠕\硫混選，再鋅硫分離”會造成鋅精礦、硫精礦品位不高；原礦中鐵資源被浪費，未回收；選鋅作業時，加入大量石灰作為抑制劑，還會造成鋅、硫回收率降低等問題。

針對原浮選工藝存在的問題，本次改擴建采用“快速浮選粗粒鉛—細粒優先選鉛—再選鋅—再選硫—最后選鐵”的選礦工藝流程，即粗磨后進行快速粗粒選鉛獲得粗粒含金鉛精礦，細磨后采用“一粗三掃兩精”優先選鉛獲得細粒鉛精礦；選鉛尾礦采用“一粗三掃三精”選鋅獲得鋅精礦；選鋅尾礦采用“一粗三掃兩精”選硫獲得硫精礦；選硫尾礦采用“一粗一精”磁選鐵獲得鐵精礦；磁選尾礦為最終尾礦。其中，在選鋅作業時，優化藥劑制度，采用新型選擇性強的黃鐵礦抑制劑D52，取代石灰作為黃鐵礦的抑制劑，取消石灰配制工作，簡化生產操作。

鉛、鋅、硫粗掃選浮選選擇XCFⅡ/KYFⅡ-10浮選機，鉛精選浮選選擇XCFⅡ/KYFⅡ-1.2浮選機，鋅精選浮選選擇XCFⅡ/KYFⅡ-2.8浮選機，硫精選浮選選擇XCFⅡ/KYFⅡ-4浮選機，磁選選用2CTB1024磁選機。

3.5 精礦脫水改造方案

精礦脫水工藝流程仍沿用“濃密+過濾”的方式，校核原有精礦脫水設備能力，充分利舊，減少基建投資，對鋅、硫精礦脫水設備進行改造：將現有的1臺φ18 m硫精礦濃密機改為鋅精礦濃密機；新增1臺φ24 m硫精礦濃密機，新增1臺45 m2陶瓷過濾機用于硫精礦過濾；新增1臺NCTD1021濃縮磁選機和1臺30 m2陶瓷過濾機用于鐵精礦過濾，其他原有脫水設備滿足改擴建后生產能力要求，鉛、鋅、硫、鐵精礦濾餅含水率控制在10%以下。

4 改造后的實際生產效果

改造后選礦廠各項生產指標穩定，生產能力穩定在1 363 t/d，折算成年處理量約為450 kt，改選后的選礦工藝生產指標見表5。

表5 改造后的選礦工藝生產指標%

改造后，該廠產能擴大至原處理量的2.25倍，鉛精礦中金回收率提高了20.81%，銀回收率提高了10.10%，鉛回收率提高了1.56%；鋅精礦中金回收率提高了2.63%，銀回收率提高了2.57%，鋅回收率提高了4.54%；硫精礦回收率提高了19.96%；并且多回收了產率為6.96%的鐵精礦，每年可為礦山多回收31.3 kt的鐵精礦，大幅提高了企業的經濟效益。

5 結論

在充分利用現有廠房的基礎上，通過調整選礦工藝流程，將原“優先選鉛—鋅硫混選—再鋅硫分離”工藝，調整為“快速浮選粗粒鉛—細粒優先選鉛—再選鋅—再選硫—最后選鐵”工藝；選用相對大型的設備，將該鉛鋅選礦廠產能從200 kt/a提高至450 kt/a，并且各精礦品位和回收率均有所提高，特別是金、銀、硫、鋅的回收率大幅提高，鉛精礦的回收率也有小幅度提高，且在選硫尾礦后增加磁選選鐵，每年可為礦山多回收31.3 kt的鐵精礦；更換新的浮選設備，提高了選礦廠自動化控制水平，采用了新型選擇性強的黃鐵礦抑制劑，避免了因石灰乳輸送管道堵塞而影響生產，同時提高了鋅回收率，達到了改擴建的目的，提高了企業的經濟效益，改善了車間內操作環境。