某選廠銅硫混合精礦塔磨機磨礦及分離試驗研究

王 飛 王俊浩 林圓圓

（安徽省廬江龍橋礦業有限公司）

某礦山為含銅高硫磁鐵礦，采用階磨階選工藝回收磁鐵礦后，磁選尾礦進入浮選回收銅、硫，浮選工藝流程為銅硫混浮、精礦再磨、最后銅硫分離的工藝流程。此前，再磨段采用MQY2740球磨機，球磨機處理能力遠高于實際給礦量，存在磨礦效果不理想，能耗及球耗偏高的問題［1］，不利于銅回收率的提高［2］。因此，試驗探索塔磨與陶瓷球組合的可行性，達到降本提質的目的。

1 礦石性質

1.1 礦物組成

礦石中的主要工業金屬礦物為磁鐵礦，含有少量的磁赤鐵礦、穆磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦及褐鐵礦等，還含有微量的閃鋅礦、藍輝銅礦、白鐵礦、輝銅礦、斑銅礦、輝鉬礦、毒砂、硫砷鈷礦、方鉛礦、鐵閃鋅礦、銀金礦等；礦石中的脈石礦物成分復雜，以長石-石英、綠泥石-綠云母、透輝石、透閃石-陽起石等為主，其次為多種碳酸鹽礦物，還有少量的石榴石、綠簾石、電氣石、石膏等；可綜合回收的礦物主要為黃鐵礦和黃銅礦［3］。

1.2 礦石結構構造及礦物嵌布特性

礦石主要是塊狀構造和浸染狀構造，脈狀構造分布較廣，但規模小，團塊狀構造、條帶狀構造和角礫狀構造在局部地段偶有出現。礦石結構主要有自形晶、半自形晶、他形晶結構和交代結構，還有乳濁狀結構、放射狀、束狀、架狀結構、包含結構、膠狀結構等。磁鐵礦及磁鐵礦-磁赤鐵礦-赤鐵礦組合以單晶或集合體形式浸染于脈石中，呈毗鄰嵌布或包裹體嵌布。脈狀磁鐵礦等早期磁鐵礦和脈石互相穿插。

磁鐵礦單晶粒度一般為30～200μm，少量為10～30μm，最大為200～500μm，甚至更大，但實測粒度小于單晶粒度，更小于集合粒度。

黃銅礦呈細粒狀或不規則碎粒狀，銅黃色，弱非均質性，多呈單晶粒獨立分布，或呈細小乳滴狀分布在閃鋅礦晶粒中，構成固溶體分離結構，以及呈不規則細粒狀分布在閃鋅礦晶粒邊緣，脈石礦物中少見，偶見分布在磁鐵礦晶粒間隙中，粒徑大小為0.01～0.10 mm。

黃鐵礦多呈不規則狀、條帶狀、透鏡狀、脈狀集合體與脈石和磁鐵礦毗鄰嵌布，也包裹交代鐵礦物和脈石。黃銅礦多數與黃鐵礦呈不規則狀互嵌且嵌布緊密，與鐵礦物呈浸染狀、星點狀嵌布，與脈石多呈浸染狀、脈狀嵌布，閃鋅礦中普遍有乳濁狀黃銅礦微粒分布其中［4-5］。

1.3 礦石化學多元素及物相分析

原礦化學多元素及鐵、硫物相分析結果見表1～表3。

注：Ag含量單位為g/t。

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2 鋼球與瓷球比較

2.1 鋼球與瓷球單位磨礦功耗測定

試驗設備采用馬鞍山市天工科技股份有限公司研制的TGTM-5.5型塔磨機，有效容積50 dm3，鋼球介質堆密度約5.2 g/cm3，陶瓷球堆密度約2.1 g/cm3，磨礦細度使用篩子和激光粒度分析儀測定。

對銅硫混合精礦進行粒度組成篩析，結果見表4。不同磨礦時間與磨礦細度測定結果見圖1、圖2。

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由圖1、圖2可見，采用相同的磨礦設備，在相同的磨礦時間內，鋼球新生成的-43μm粒級含量略多于陶瓷球；當磨至-43μm 75%時，鋼球介質需磨礦6′55″，單位磨礦功耗為4.65 kW·h/t，陶瓷球介質需磨礦7′50″，單位磨礦功耗為5.06 kW·h/t。

2.2 鋼球、瓷球磨礦時間與細度的關系

為進一步了解鋼球與陶瓷球磨礦對銅硫分離效果的影響，將磨礦礦樣進行細度篩析，篩析結果見表5。

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由表5可知，2種介質磨礦5 min基本達到了現場分離粒度要求，進一步延長磨礦時間，會大幅度增加-38 um粒級含量，會影響銅硫分離效果。此次對比試驗，主要以2種不同介質磨礦5，10 min的礦樣進行相關對比研究。

2.3 分離浮選試驗

將礦樣進行過濾脫水，稱取1 100 g濕樣進行1粗1掃開路分離浮選試驗，并對所有礦樣取樣烘干進行粒級篩析，由于對藥劑單耗未知，故以鋼球磨礦20 min礦樣進行藥劑探索試驗，探索試驗流程見圖3。

2.3.1 藥劑用量試驗

為了對比2種磨礦介質在相同浮選條件下的選別指標，進行1次條件探索試驗，試驗條件見表6，試驗結果見表7。

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由表7可知，確定試驗藥劑第4組試驗條件為宜。

2.3.2 鋼球與陶瓷球5 min磨礦礦樣試驗指標對比

在相同的試驗條件下，以鋼球和陶瓷球進行磨礦時間為5 min的浮選對比試驗，試驗條件見表8，試驗結果見表9。

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由表9可知，第1組、第4組試驗數據與其他4組存在較大差異，故舍棄，其他4組試驗條件基本一致，具備代表性。陶瓷介質磨礦5 min第2組、第3組的粗選精礦銅品位分別達到10.38%，9.92%，回收率達到90%以上，且硫精礦含銅約0.10%。鋼球介質磨礦5 min第5組、第6組的粗精礦銅品位只有2.71%，1.64%，而掃選精礦銅品位在8.79%和10.08%，粗選未表現出選別效果，且回收率低下，硫精礦含銅在0.5%以上，分離效果不理想。

2.3.3 鋼球與陶瓷球10 min磨礦礦樣試驗指標對比

在相同的試驗條件下，進行鋼球和陶瓷球磨礦時間10 min的浮選對比試驗，試驗條件見表8，試驗結果見表10。

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由表10可知，各組試驗條件基本一致，具備代表性；通過數據對比發現2種磨礦介質磨礦10 min與磨礦5 min分離浮選試驗指標基本一致，都是陶瓷球磨礦介質遠優于鋼球磨礦介質指標。

2.4 補充驗證試驗

因前期試驗礦樣存放時間較長，可能存在影響分離浮選的因素較多。為了進一步確定上述結論的正確性，再次分別以陶瓷球和鋼球介質進行磨礦浮選試驗，磨礦時間5 min，試驗條件見表8，試驗結果見表11。

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由表11可知，礦樣存放時間過長，對鋼球磨礦后的礦樣分離浮選存在較大影響，但在現磨現選情況下，陶瓷球磨礦后分離浮選粗選銅回收率達85%，而鋼球磨礦后分離浮選粗選銅回收率只有77%，故陶瓷球磨礦后分離浮選效果仍優于鋼球磨礦。

3 結論

（1）通過試驗得出，在相同條件下磨礦后，陶瓷球介質磨礦后的分離浮選效果要遠優于鋼球磨礦介質磨礦，說明鋼球磨礦后，對礦樣存在影響分離浮選的因素。

（2）陶瓷球磨礦介質磨礦5 min和10 min對比發現，磨礦5 min分離浮選粗選精礦回收率約90%，而磨礦10 min分離浮選回收率約80%，說明隨著磨礦細度提高，分離效果變差，且能耗隨之提高，不符合節能降耗的原則，故磨礦5 min為較好的磨礦時間。

（3）塔磨機與陶瓷球組合相對塔磨與鋼球組合有著大幅降低能耗，提高銅回收率，增強銅硫分離效果的優勢。