云南某复杂多金属矿选矿厂设计与生产实践

2020-07-20尤腾胜陈名洁冯建伟

中国矿山工程 2020年3期

尤腾胜，陈名洁，冯建伟

(中国恩菲工程技术有限公司，北京 100038)

1 前言

云南某大型多金属矿资源由于有价元素品位低、嵌布粒度细、共伴生关系复杂、各矿物之间的可选性差异小等禀赋特性原因，其高效综合回收利用非常困难。长期以来，该多金属矿仅以重选方法回收粗粒锡石为主，且回收率仅30%～40%，资源浪费严重。针对该多金属矿的复杂特性与技术难题，企业经过持续多年的科技攻关，选矿工艺由单一选锡流程逐步改进为“浮- 磁- 重”联合流程，实现了资源高效与绿色回收。

设计中充分依托多年研究成果，按照新技术、新装备、新工艺的全新定位理念，建成了国内外同类矿石单系列处理量规模最大的8 000 t/d国际一流多金属选矿厂。生产实践表明，大型选矿厂的建成投产真正实现了规模化经营，生产成本进一步降低，矿产资源综合利用水平得到有效提高，环保、节能效果更为显著，企业可持续发展能力得到进一步增强。

2 工艺矿物学研究

矿石类型为锡石硫化物- 矽卡岩型，矿物组合和化学成分比较复杂，具多金属矿化特点。矿石中主要金属矿物有铁闪锌矿、锡石、黄铜矿、磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿和少量的毒砂等；主要脉石矿物为石英、云母、滑石、透闪石、黑柱石、钙铁辉石、绿泥石、阳起石、绿帘石等。原矿多元素分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果

铁闪锌矿是矿石中的主要有用矿物，以闪锌矿及铁闪锌矿形式存在的锌占总锌90%以上，矿物中富集一定量的铟和镉，主要与磁黄铁矿、黄铁矿、磁铁矿、锡石、石英等矿物共生，结合形式多样，有细粒嵌布、相互连生、密实包裹。常见粗粒闪锌矿中包裹黄铜矿、磁黄铁矿、磁铁矿、锡石及脉石矿物。

锡石中的锡占全锡的95%左右，锡石的嵌布特点是粒度微细，主要粒度范围为5～40um，其中-20um占55%左右，并与硫化矿物紧密共生。大部分锡石呈微细粒稀疏分布在磁黄铁矿中，为磁黄铁矿所包裹，同时也见微细粒锡石包裹于与磁黄铁矿共生的黄铜矿中，少量锡石嵌布在脉石中。

黄铜矿的粒度呈极不均匀嵌布，粒度分布范围较广，主要粒度范围为0.01～0.32mm，与磁黄铁矿、锡石、铁闪锌矿及脉石矿物紧密共生，铁闪锌矿中包裹的黄铜矿一般嵌布粒度较细，多数呈乳滴状嵌生的黄铜矿不能充分单体解离。

3 矿石的复杂特性与技术难题

根据多年的矿石性质研究及选矿试验研究发现，该多金属矿资源复杂特性及高效综合利用的技术难题主要体现在以下几个方面：

(1)矿石中主金属品位普遍偏低，如铜品位只有0.16%左右，导致浮选泡沫层薄，浮选过程控制较难，而且易浮的脉石矿物易夹带到泡沫产品中，铜精矿品位提升困难。

(2)工艺矿物学研究发现，主金属矿物嵌布粒度细且不均匀、共伴生关系复杂，不同矿物的可磨性差异大，铜、锌矿物嵌布粒度细难解离、连生体多；锡石性脆易碎、矿石泥化严重，且微细粒锡石含量高；因此，如何实现多金属矿物的阶段磨矿阶段选别是设计难点之一。

(3)矿石中主金属矿物铁闪锌矿、微细粒锡石、黄铜矿、硫化铁矿物以及脉石矿物可选性差异小，造成铜-锌分离、锌-硫分离困难，精矿中金属互含严重，严重影响了精矿的质量和回收率的提高。

(4)锡石选别的给矿粒度中-19μm含量高达40%以上，因此，针对细粒级锡石选别作业含泥量高、粒度分布两头多中间少的特征，如何解决宽粒级锡石分选效果差、提高脱泥率以及锡精矿的质量也是技术难题之一。

4 选矿工艺原则流程

针对该多金属矿资源复杂特性及高效综合利用的技术难题，企业持续开展了多年的科技攻关，取得了多项关键技术突破，解决了多金属复杂伴生矿综合利用率低的问题，为资源规模化综合回收利用奠定了基础。本次设计中充分吸收及借鉴了最新的研究成果及矿山多年的生产经验，并将近年来有色金属行业选矿新技术、新装备融入到设计中，充分体现工艺流程的先进性。设计的选矿工艺原则流程如图1所示。

5 新工艺、新设备等关键技术应用

5.1 高效碎磨工艺

针对矿石含泥量较高、嵌布粒度粗细不均、共生关系复杂的特点，设计中首次在国内大规模复杂锡石多金属硫化矿选矿厂应用半自磨-球磨(SAB)碎磨工艺，不仅解决了矿石含泥高，采用常规碎磨流程影响了流程的稳定通畅、生产过程中粉尘大等问题，还实现了节约土地、降低能耗及清洁生产。同时，引进高效立式搅拌磨机分别对铜、锌粗精矿再磨强化目的矿物单体解离，降低了过粉碎现象，提高了矿物单体解离度和磨矿效率，实现了多金属矿物的阶段磨矿阶段选别以及分步解离，与传统球磨机相比可以节约40%的能耗。

第一，露天矿山开采的矿石经粗碎后直接给入半自磨机，半自磨- 球磨回路的磨矿产品细度为-0.074mm占68%～72%，在该细度下可以有效地避免锡石矿物的过粉碎，降低铜- 锌- 硫浮选分离过程中锡石的损失。第二，铜粗精矿采用立式搅拌磨机再磨后的产品细度为-0.038mm占80%，有效地解决了部分铜矿物与锌矿物嵌布粒度细难解离的问题，降低了铜精矿中锌的含量，提高了铜精矿质量。第三，锌粗精矿采用立式搅拌磨机再磨后，产品细度为-0.043mm占80%，有效地解决了部分铜矿物与锌矿物以及锌矿物与硫化铁矿物嵌布粒度细且不均匀的问题，降低了锌精矿中铜、硫的含量，减少了铜矿物和硫化铁矿物的损失。

图1 选矿工艺原则流程图

5.2 “柱- 机联合”的深度精选提质新工艺

设计中在铜、锌浮选的粗扫选段均采用充气机械搅拌式浮选机，以充分地回收粗粒级和连生体矿物；然后，采用高效、节能的浮选柱设备用于铜、锌浮选的精选作业，充分利用浮选柱适合于微细粒矿物的选别及富集比高的特点，形成“柱- 机联合”工艺，强化对粗精矿再磨后微细粒级矿物的有效回收，实现了铜、锌浮选作业的深度精选，不仅解决了常规浮选机机械夹带严重而导致铜、锌精矿品质差、金属互含高的难题；而且节约了安装空间、降低了能耗、简化了浮选流程。

5.3 “浮- 重联合”锡石选别新工艺

细粒锡石普遍采用摇床重选工艺，其具有生产稳定、成本低等优点，但是对于粒度小于0.037mm的微细粒级锡石，采用摇床处理不仅处理能力低、用水量大增，而且回收率极低[1-2]。本次设计针对微细粒级锡石选别作业含泥量高、粒度分布两头多中间少的特征，采用浮- 重联合选别工艺，提高了脱泥率，减少了锡石损失和药剂消耗；设计中根据粗粒级锡石和细粒级锡石可选性的差异，将原矿脱硫除铁后进行水力旋流器分级，+0.037mm粗粒级锡石采用螺旋溜槽+摇床全重选工艺回收，-0.037mm细粒级采用多级串联的小口径水力旋流器组预先高效脱泥，沉砂进入锡石浮选作业，浮选粗精矿再进行一次摇床重选得到细粒锡石精矿，采用浮- 重联合工艺强化回收细粒级锡石方式，可以显著提高细粒级锡石精矿品位，简化流程结构，减少浮选药剂消耗量，降低生产成本[3-5]。

6 生产实践

该选矿厂于2012年6月开始动工建设，2013年9月建成，建设工期16个月。项目建成后一次试车成功，顺利达产，产出锌精矿、锡精矿、铜精矿、硫精矿、铁精矿及锡富中矿共6种产品，并于2014年2月各项生产指标达到并超过设计要求，实现了规模化经营。目前，其主要产品铜精矿中铜品位和回收率分别达到17.3%和52.97%、锌精矿中锌品位和回收率分别为48.57%和93.32%以及锡精矿中锡品位和回收率分别为41.82%和50.21%，生产指标优良，创造了良好的经济效益、环境效益和社会效益。

生产实践表明，铜、锌粗精矿再磨流程中采用高效立式搅拌磨机成功解决了常规球磨机应用于细磨或超细磨时能耗高、易造成过磨等的技术难题，强化了铜、锌矿物单体解离，并降低了浮选作业对原矿磨矿的细度要求，原矿磨矿细度从-0.074mm占75%～80%下降到72%左右，降低了锡石过粉碎现象，生产能力提高了10%左右，铜精矿品位、回收率分别提高3.04%、13.88%，锌精矿品位、回收率分别提高0.66%、0.70%。

在铜、锌浮选流程中，将浮选机与浮选柱联合使用，顺应了铜、锌浮选特性，充分发挥了浮选柱适合于微细粒矿物的选别及精矿产品富集比高的优势。生产中发现，浮选柱精矿产品中，不同粒级目的矿物金属品位均有不同程度的提高，尤其是-0.037mm粒级金属品位和回收率提高显著，说明本项目中浮选柱在降低精矿中杂质含量方面优于浮选机，适合于微细粒矿物的选别。另外，浮选柱的应用为低碱性环境下进行锌- 硫分离创造了有利条件，在改善精矿质量的同时，降低了石灰用量，较好地解决了高铁闪锌矿与磁黄铁矿分选困难的问题。铜精矿品位和回收率分别提高2.12%和10.29%，锌精矿的品位和回收率分别提高了1.16%和2.35%，同时能够大幅度降低石灰用量70%左右。

针对锡石选别作业矿石含泥量高的物性特点，选用水力旋流器为关键脱泥设备，采用一次分级、三级脱泥闭路循环强化脱泥工艺，通过流程考察发现锡石入选物料中-10μm粒级含量下降了12.69%，抛尾溢流中锡损失率下降了2.47%，实现了预先脱泥抛尾，体现了“能丢早丢”的原则。细粒锡石浮选精矿品位、回收率分别提高了3.65%、5.12%，同时降低了浮选药剂用量。锡石浮选工艺的应用，促进选矿厂锡综合回收率从45%提高到了50%以上。