铅锌矿磨矿生产工艺研究

2020-03-06刘怡彬

中国金属通报 2020年19期

刘怡彬

（江铜集团七宝山矿业有限公司，江西宜春 336400）

江西某铅锌矿矿体多、矿层薄、矿石性质不连续、波动大，原矿SiO2差异大，有的矿点SiO2含量为20%，有的矿点SiO2含量达90%，矿石可磨性差异极大。随着采场开采的延伸，SiO2含量逐年提高，磨矿难度进一步加大，磨矿成本不断攀升。为了降低生产成本，减少钢球消耗，开始加大力度研究磨矿工艺，主要对陶瓷球试用和5#球磨机转速提高这两方面进行了研究。

1 矿石性质

矿石中的矿物类型多，且比较复杂。矿石中铅主要为方铅矿，方铅矿呈现他形晶粒状，一小部分呈现半自形、自形晶粒状。方铅矿粒度范围广，不同粒度方铅矿含量基本一样，都是粗细粒不均匀分布，这种类型的矿山无法明确磨矿细度[1]。方铅矿主要分布在闪锌矿粒间和裂隙地带，构成了交代结构，接触界面不齐导致形成了不规则的嵌镶，互相包裹，因此，方铅矿和闪锌矿难以分解。方铅矿和磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿嵌镶类型主要是规则的嵌镶，只有少量被包裹。

矿石中锌主要为闪锌矿，呈现他形晶粒状，工艺粒度为粗粒不均匀，粒度范围广，主要为粗粒。闪锌矿和方铅矿相连构成了两个矿物颗粒相差大的连生矿，这种连生矿较多类型是闪锌矿粒度大、方铅矿粒度小。连生矿在同等条件下，大粒度矿物分解性相较于小粒度矿物分解性要好，因此，同一磨矿细度，闪锌矿已经能够符合解离要求，但是方铅矿仍然无法满足解离要求[2]。闪锌矿的铁含量更高，其中包裹着一些铁，但是其是以细粒状的赤铁矿、磁铁矿以及黄铁矿形式存在的。

通过光学显微镜鉴定发现，矿石中无银矿物，银基本集中在方铅矿，因此，只有方铅矿中的银才有价值，并与方铅矿一同进入到铅精矿来计价，其他矿石中的银无价值。矿物中也有铜矿物，铜基本富集在方铅矿。矿石中，银和铜同步富集在方铅矿中。通过对原矿多元素分析发现，原矿铅和锌含量已经符合工业要求，银和铜等矿物可以得到综合利用，其他成分则不具有工业利用价值。而通过分析铅锌物发现，矿石内的铅锌主要存在形式为硫化物，可以用浮选法进行回收利用[3]。

2 磨矿生产工艺研究

硫化铅锌常用浮选原则为优选浮选、混合浮选、等可浮选。无论何种原则，都会出现铅锌分离、锌硫分离问题，这就需要合理选择调整剂。在前期探究过程中，铅的浮选捕收剂选用苯胺黑药，锌的浮选捕收剂选用丁基铵黑药，黄铁矿的浮选抑制剂选用石灰，锌的浮选抑制剂选用硫酸锌，锌的活化剂选用硫酸铜，使用优先浮选原则分离铅锌[4]。生产过程中，-200目的磨矿细度无法保证有价矿物得到有效解离，进而导致矿物回收率低，产品包裹严重。矿石中，方铅矿极易泥化，要想将其矿石磨细将矿物解离，又想减轻过磨和过度粉碎，常规磨矿技术无法很好的满足要求，需要改变磨球，提高球磨机转速。

2.1 原磨机工作状态

磨机磨矿任务是通过钢球完成的，磨内装球尺寸和球比直接影响了磨矿效果。原生产过程中，磨机产品粒度构成不好，矿物解离程度不高，存在过度粉碎现象，导致回收率低，有些矿石甚至无法回收利用[5]。因此，随着采场开采的延伸，SiO2含量逐年提高，磨矿难度进一步加大，磨矿成本不断攀升。为了降低生产成本，减少钢球消耗，开始加大力度研究磨矿工艺，主要对陶瓷球试用和5#球磨机转速提高这两方面进行了研究。

2.2 陶瓷球试用分析

2.2.1 试验

加大力度对各厂陶瓷球进行考察，考察其在磨矿中的应用。其他选厂应用陶瓷球的优势主要在于：陶瓷球重量轻、可以有效减轻球磨机的负荷、电耗，同时，其具有较好的耐磨性，单耗只需钢球1/2，可以减少铁质污染，便于浮选指标，减少添加量，降低劳动强度，并减弱噪音[6]。但是，陶瓷球磨矿效果比钢球要差，通过对3#球磨机和4#球磨机测算，发现其填充率仅为25%和18%。而为确保磨矿细度和试验成功，选择填充率低的4#球磨机进行陶瓷球装入试验，通过提高球磨机内填充率保证磨矿细度的稳定。

试验过程中，先选取生产现场生产现场水力旋流器沉砂样品烘干，其细度-200目为26.9%。用20%相同充填率，并依据不同的球类分别进行磨矿300g，并进行200目筛析[7]。球配比情况如表1～表4。不同球配比下进行磨矿试验，试验结果如表5，在磨矿5min时，全瓷球磨矿效果最差，混合球效果提升幅度大，和全钢球效果相差较小，磨矿10min、15min时，四种球配比的磨矿效果均无明显差异。因此，若是矿石难磨，则可以使用混合球方式，按照难磨程度调整钢球配比。

表2 全瓷球

表3 1/2钢球和1/2瓷球

表4 3/4钢球和1/4瓷球

表5 试验结果

表6 对比提速前后5#球磨机钢球用量以及磨矿细度

2.2.2 试用

4#球磨机试用时，由于其填充率低，需要增加球量来降低陶瓷球对于磨矿细度的影响，因此，先试用该球磨机。在4#球磨机每日添加300kg陶瓷球，停止添加钢球，1个月后，发现该球磨机填充率上升，存在冲出危险，因此需要减少添加量，每日添加100kg。再1月后，检测发现磨矿细度降低，开始补加30kg钢球，之后增加到100kg，4个月后，陶瓷球调整为75kg，钢球调整为150kg[8]。补加陶瓷球时，前10天电流为240A，之后电流不断下降，2个月后达到180A，添加钢球后电流回升到200A，之后再进行调整后，电流基本为200A～210A。

3#球磨机试用时，基于4#球磨机试用比较好的情况，补加200kg陶瓷球，电流从230A下降到170A，磨矿细度也大幅度下降，之后将调整陶瓷球和钢球添加量分别为100kg，最后，与4#球磨机一同调整，将陶瓷球添加量调整为50kg，钢球添加量调整为200kg，电流上升到190A。

综上，通过比较发现，钢耗上，3#球磨机每日加球比例为50kg陶瓷球和200kg钢球，4#球磨机每日加球比例为75kg陶瓷球和150kg钢球。相较于每日添加330kg钢球而言，每月少添加1800kg钢球，计算得到，每月可减少成本7863元。电流上，两个类型的球磨机功率下降28KW，每月减少电耗P=28×24×30=20160度，约12096元。衬板消耗上，4#球磨机衬板使用时间延长。细度上，二氧化硅含量上升情况下磨矿细度上升。在58.15%二氧化硅含量下，随着二氧化硅含量上升，为保证细度，需要降低陶瓷球比例，导致效果也有所减少。

2.3 5#球磨机提高转速分析

5#球磨机磨矿效率低，生产成本高，细度又不高，相较于1#和2#而言，5#球磨机处理量可以达到25t/h，是1#的3倍，钢球消耗量则为5倍。5#螺旋溢流细度-200目只有42%，1#则可以达到50%。通过对5#球磨机分析发现，其转速只有21r/min，仅为临界转速75%，而一般的球磨机转速要达到临界转速78%～88%。同时，球磨机越小，转速率选择越大，选厂1#、2#球磨机转速率甚至超过88%，约90%。

5#球磨机提速后，转速为23r/min，为临界转速83%。如表6所示，其为提速前后5#球磨机钢球用量以及磨矿细度对比。

从表6中可以发现：提速前，平均钢耗为1.072kg/t、平均电耗为10.36度/t、-200目细度为42%，磨矿机利用系数q=25*（0.42-0.06）/14.5=0.63。提速后，平均钢耗为1.139kg/t，提速后上升0.067kg/t、平均电耗10.92度/t、-200目细度为44.4%、磨矿机利用系数q=25*（0.444-0.06）/14.5=0.66。而在原矿SiO2含量相差不大时比较，磨矿细度提高2.9%，节约0.14元/t。