某鋅錫銅鐵硫多金屬礦應用陶瓷球工業試驗

李自剛 謝 斌

（1.云南華聯鋅銦股份有限公司；2.景德鎮百特威爾新材料有限公司）

隨著礦產資源的開發與利用，易選的單一礦石越來越少，對復雜難選多金屬礦產資源的綜合回收越來越受到重視［1］。中國錫礦床屬錫石多金屬硫化物礦床，具有較高的回收價值，是工業發展過程中不可或缺的原材料［2］。硫化礦物一般采用浮選方法分離富集，其適宜的給料粒度為10～150 μm，要求礦石細磨。錫石主要采用重選方法富集回收，其適宜的給料粒度為74～250 μm，要求礦石粗磨［3］。所以，在錫石多金屬硫化礦磨礦實踐中，由于礦石中有用礦物錫石和硫化礦在礦物性質與選別粒度上存在差異，常造成錫石過磨與硫化礦欠磨的矛盾［4-5］。在我國損失的金屬錫中，80%的金屬錫因過磨問題隨礦泥流失，造成極大的資源浪費［6］。

磨礦作業為后續選別作業提供合適粒度的物料，磨礦產品的好壞將直接影響選廠的經濟技術指標［7］。磨礦過程通常伴隨著礦物的過粉碎，不僅會加大目的礦物的浮選難度，而且會增加電力、介質的消耗，造成資源及能源的損失。目前，諸多學者通過磨礦過程優化，緩解錫石過磨和硫化礦欠磨的矛盾。楊金林等［3］通過對錫石多金屬硫化礦磨礦試驗研究，發現入磨粒度對磨礦效果影響明顯，當入磨粒度為-2 mm，磨礦時間為4～6 min，磨礦濃度為75%時，可有效緩解錫石過磨和硫化礦欠磨的矛盾。陳勇等［8］研究了錫石多金屬硫化物在不同磨礦條件下的選擇性磨礦行為，發現球體介質對于礦石具有較強的沖擊破碎力，添加柱體介質，能有效改善脆性礦物的過粉碎問題。

近年來，納米復合陶瓷球（以下簡稱“瓷球”）作為新型磨礦介質，具有硬度高、密度輕、高耐磨、無鐵質污染等特點，同時磨礦產品具有良好的粒度分布特性，能有效減輕過粉碎，已被廣泛應用于金屬礦山細磨領域［9-10］。本文以某鋅錫銅鐵硫多金屬選礦廠二段磨為研究對象，對比了瓷球介質替換鋼鍛介質后的磨礦效果，發現與鋼鍛和鋼球磨礦相比，瓷球磨礦全面改善了磨礦產品的粒度分布特性，磨礦能耗及介質消耗量大幅降低，同時減少了過磨泥化現象，為選別和脫水創造了更好的作業條件。

1 磨礦工藝流程

某金屬礦山設有A 系統、B 系統2 個平行的兩段磨礦系統，一段磨礦介質為鋼球，二段磨礦介質為鋼鍛。一段磨礦—分級回路采用格子型球磨機MQG2 700 mm×3 600 mm 與FX-500 型水力旋流器組成閉路；二段磨礦—分級回路采用格子型球磨機MQG2 400 mm×3 000 mm與FX-350型水力旋流器組成閉路。原礦經一段閉路磨礦后，一段分級溢流進入二段磨機進行閉路磨礦，二段分級溢流作為最終磨礦產品進入后續浮選作業。磨礦工藝流程見圖1。

工業試驗期間，在保留A、B 系統一段球磨機中原有鋼球介質的前提下，更換A、B 系統二段球磨機中的介質種類。其中，A系統二段磨采用瓷球作為磨礦介質，初裝球量為8.63 t，?30 mm、?25 mm、?20 mm瓷球配比為33.3%∶33.3%∶33.3%，補加瓷球為?30 mm，補加量50 kg/d。B 系統二段磨采用鋼球作為磨礦介質，初裝球量13.09 t，?50 mm、?40 mm、?30 mm鋼球配比為33.3%:33.3%:33.3%，補加鋼球為?50 mm、?40 mm，補加量分別為110，70 kg/d。磨礦介質具體補加情況見表1。

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2 小型試驗研究

2.1 同等質量介質對比試驗

試驗用小型球磨機型號為?450 mm×450 mm，進行同等質量鋼鍛與瓷球開路磨礦40 min。其中鋼鍛?45 mm×50 mm、?30 mm×40 mm、?30 mm×35 mm、?25 mm×30 mm 配比為30%∶20%∶30%∶20%，充填率為25.27%；瓷球?35mm、?30mm、?25 mm、?20mm 配 比 為30%∶20%∶30%∶20%，充 填 率 為56.92%。試驗對比結果見表2。

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由表2 可知，與鋼鍛磨礦相比，同等質量瓷球磨礦產品中-0.074 mm 產率提高9.09 個百分點，過粗粒級（+0.15 mm）產率降低1.32個百分點，中間可選粒級（0.019～0.10 mm）產率及中間易選粒級（0.037～0.074 mm）產率分別提高0.41、3.04個百分點。

2.2 同等磨礦細度對比試驗

在保留同等介質質量對比試驗磨礦條件的前提下，降低瓷球充填率至35.36%，使得瓷球磨礦產品（-0.074 mm）細度與鋼鍛磨礦相當，試驗結果見表3。

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由表3 可知，當磨礦產品細度相當時，與鋼鍛磨礦相比，瓷球磨礦過細粒級-0.037 mm 產率降低2.15個百分點，過粗粒級+0.15 mm 產率降低1.08 個百分點，中間可選粒級0.019～0.10 mm產率及中間易選粒級0.037～0.074 mm 產率分別提高5.67，2.32 個百分點。

綜合來說，瓷球磨礦能全面改善磨礦產品的粒度分布特性，有效減輕鋼鍛磨礦時存在的欠磨及過磨問題，可為后續瓷球磨礦工業應用提供理論基礎。

3 工業試驗研究

3.1 磨礦—分級指標分析

工業試驗期間，A、B系統磨礦—分級回路運行平穩，運行工況指標見表4。

由表4 可知，一段磨礦A、B 系統的磨機運行功率、旋流器壓力之間并無明顯變化；二段磨礦A、B 系統的磨機運行功率分別為140～160 kW 和190～220 kW，降幅為26.32%～27.27%，但旋流器壓力基本維持在60～70 kPa，說明瓷球磨礦可有效降低磨機運行功率，達到節能降耗的效果。

3.2 二段流程考察篩析

A、B系統二段流程工業應用考察結果見表5。

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由表5 可知，A 系統磨礦新生-0.074 mm 產率提升17.67 個百分點，新生-0.037 mm 產率提升9.58 個百分點；B系統磨礦新生-0.074 mm 產率提升14.12個百分點，新生-0.037 mm產率提升8.76個百分點；A系統在沉砂細度低于B系統的情況下，排礦細度卻高于B 系統，說明在二段磨礦工藝中瓷球磨礦能力高于鋼球磨礦，同時瓷球磨礦可以改善磨礦產品的粒度分布特性。

3.3 溢流產品粒度篩析

3.3.1 A系統前后篩析對比

因原礦性質變化，原礦品位偏低，礦石嵌布粒度細，A 系統工業應用前后溢流產品粒度篩析對比見表6。

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由表6可知，A系統采用瓷球磨礦后，溢流產品粒度分布特性得到改善，-0.074 mm產率為61.25%，較之前的56.95%增加了4.30 個百分點；過細粒級-0.010 mm產率為9.22%，較之前的12.32%，降低了3.10個百分點，-0.010 mm 金屬量分布為5.94%，較之前的8.64%，降低了2.70 個百分點；說明在二段磨礦中瓷球磨礦能力優于鋼鍛，可有效解決鋼鍛欠磨問題，同時有效改善錫金屬量分布。

3.3.2 A、B系統工業應用瓷球后篩析對比

A、B系統工業應用瓷球后，溢流產品粒度篩析對比結果見表7。

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由表7可知，瓷球磨礦相比鋼球磨礦，雖然-0.074 mm 含量相當，但瓷球磨礦過細粒級-0.010 mm 產率為9.22%，較鋼球磨礦降低了1.30 個百分點；說明在二段磨礦中，瓷球磨礦在改善粒度分布特性的同時，能夠有效減輕鋼球過磨問題。

4 工業試驗成效

4.1 磨礦流程考察情況

由于一段磨礦給礦粒度較細，-10 mm 含量95.39%，為了避免一段過磨，將物料分配至二段，整體磨礦分級作業運行平穩，A系統二段磨礦分級回路指標見表8。

注：排礦細度指-0.074 mm 粒級產率，磨礦新生產率指新生-0.074 mm粒級產率。

由表8可知，球磨機排礦細度提升了6.25%，磨礦新生提升了34.68%；此外分級效率顯著提高，技術效率提高34.82%，分級質效率提高2.72%，返砂比下降29.43%，促進了磨機利用系數的提高，提升幅度達25.89%。

4.2 選別指標情況

A、B系統工業應用期間選別指標見表9。

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由表9 可知，因A、B 系統銅鋅原礦品位存在差異，精礦品位相同，折算后回收率相近，說明使用瓷球作為磨礦介質能夠滿足銅、鋅的選別要求；A 系統在錫原礦品位略低的情況下，錫粗精礦理論回收率提高0.61 個百分點，說明瓷球磨礦有助于錫指標的回收。

4.3 能耗指標情況

A、B 系統二段磨礦工業應用期間能耗指標對比見表10。

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由表10可知，瓷球磨礦節能降耗效果顯著，單位電耗下降了43.32%，單位球耗下降了10.34%，二段磨礦綜合成本下降了31.00%。

A系統二段磨礦介質更換為瓷球后，整體磨礦能耗減少1.46 kW·h/t，整體單位成本減少0.62 元/t，A系統每年可節約電費24.55 萬元。A系統二段單位成本相比于B 系統減少0.09 元/t，A 系統每年可節約球費3.56 萬元。綜合來看，A系統二段瓷球磨礦每年可節約綜合費用28.11 萬元。

5 結 論

（1）某鋅錫銅鐵硫多金屬選礦廠通過鋼鍛與瓷球同等質量磨礦試驗，發現瓷球磨礦細度（-0.074 mm）較鋼鍛提升9.09個百分點；通過鋼鍛與瓷球同等磨礦細度試驗，發現在相同磨礦時間下，瓷球磨礦產品中間可選粒級0.019～0.10 mm產率及中間易選粒級0.037～0.074 mm 產率分別提高5.67，2.32 個百分點，充分表明瓷球磨礦效果優于鋼鍛磨礦。

（2）通過工業試驗研究，發現瓷球磨礦不僅可以改善產品粒度特性分布，而且可優化磨礦分級回路指標，顯著提高磨礦效率。同時，在滿足銅、鋅的選別要求下，能有效緩解因過磨帶來的錫產品流失問題。

（3）二段瓷球磨礦較鋼球磨礦可節約用電成本24.55 萬元/a，節約介質成本3.56 萬元/a，降本增效效果顯著。