氧化铝球对铜粗精矿磨矿和浮选的影响

祝小红 刘 芬 李剑威 朱圣林 廖伯承 杨 光

(江西铜业集团有限公司 德兴铜矿，江西 德兴 334224)

铜选矿过程中铜粗精矿再磨一般采用湿式磨矿，磨矿介质多采用金属研磨介质。磨矿介质不但受自身、矿石的磨损，还会受到矿浆的电化学腐蚀，磨耗较高，占总介质磨耗的5%以上。为提升粗精矿再磨效果并降低再磨成本，相关学者在再磨方面进行理论研究的同时，还开展了不同材质、不同形状磨矿介质及再磨工艺对磨矿结果影响的试验研究，并取得了一定进展[1-6]。氧化铝陶瓷磨球因具有强度和硬度高、耐磨性好、高温和化学稳定性强且无污染等优异特性，被广泛用于不同类型的陶瓷、瓷釉、玻璃、化工等工厂的厚硬材质精加工和深加工。目前除陶瓷行业外，石英、化工等行业生产中也在陆续尝试使用高铝研磨球[7-11]。基于此，本文研究采用氧化铝含量为95%的氧化铝球为再磨介质，并研究其对磨矿效果和选别指标的影响。

1 粗铜矿再磨浮选原则流程

德兴铜矿泗洲选矿厂二期日处理原矿量2万t，铜粗精矿再磨作业流程为：一段粗精矿先经预先分级，沉砂自流入球磨机进行再磨，再磨后的排矿与二段扫选Ⅰ精矿、扫选Ⅱ精矿一同进入检查分级，检查分级的溢流与预先分级溢流合并进入铜硫分离，原则流程见图1。

图1 铜粗精矿再磨—浮选原则流程Fig.1 Principle flowsheet of regrinding flotation for coarse copper concentrate

2 试验

2.1 钢球再磨分级考查

钢球介质密度大，易导致磨机负荷较高，且运行一段时间后磨损变形严重，磨矿效率降低。依据全年统计结果计算，其平均磨耗为28 g/t。试验前首先对目前生产中的铜粗精矿再磨分级作业流程进行考查。钢球再磨工艺流程见图1，再磨介质采用Φ35 mm的钢球，磨矿分级考查结果为：钢球充填率为34.88%，钢球粒径分布率如图2所示；预先分级溢流中的-76 μm和-38.5 μm含量分别为95.06%和75.95%；检查分级溢流中的-76 μm和-38.5 μm含量分别为85.43%和52.44%；预先及检查分级总溢流中的-76 μm和-38.5 μm含量分别为91.69%和63.91%；预先分级效率为46.51%，检查分级效率为39.51%，球磨机磨矿效率为0.887 t/(m3·h)。

图2 钢球粒级负累积分布率Fig.2 Negative accumulation of steel ball-level distribution

2.2 氧化铝球磨矿试验

磨介氧化铝球直径分别为15、25、35 mm，其理化指标见表1。试验过程中氧化铝研磨球初装球径15、25、35 mm比例为3∶4∶3，当充填率达到最佳状态时，采用Φ35 mm的氧化铝研磨球作为补加球。为了与钢球磨介进行对比，采用钢球为磨介，用另一台球磨机进行对比试验，钢球充填率为35%，每天补加Φ35 mm钢球。

表1 氧化铝研磨球主要理化指标Table 1 Main physical & chemical indexes of high alumina grinding ball

3 结果与讨论

3.1 充填率对磨矿效果的影响

氧化铝研磨球充填率分别为20%、25%、30%、33%、35%，对比试验球磨机钢球充填率为35%，两台再磨机轮换开停，检查分级溢流，进行筛析对比，试验结果如图3所示。

图3 氧化铝球与钢球磨介在各充填率条件下所得料浆溢流细度对比Fig.3 Comparison of overflow fineness under different filling ratios using alumina ball and steel ball as grinding mediums

从图3可以看出，氧化铝球充填率为20%时，其再磨效果较对钢球效果略差。当氧化铝研磨球在充填率低于35%时，其检查分级溢流细度低于钢球充填率35%时的再磨作业指标；当氧化铝研磨球的充填率为35%时，检查分级的溢流细度明显优于钢球充填率为35%时的。对该条件下预先及检查分级总溢流进行筛析，测得其-76 μm和-38.5 μm含量分别为95.32%和71.36%。虽然氧化铝磨介充填率为20%时，对粗铜精矿的再磨效果与钢球充填率为35%时的差不多，但磨介充填率低时的磨矿效率太低，因此应适当增大磨介充填率。

3.2 氧化铝研磨球磨耗

为确定氧化铝球作为磨矿介质时的磨耗，对铜粗精矿再磨作业进行了为期半个月的球耗情况跟踪测定，共分三个阶段进行检测统计，结果见表2。

表2 氧化铝研磨球磨耗结果统计Table 2 Abrasion result statistics of alumina ball

由表2可知，测试期内氧化铝研磨球的平均磨耗为4.7 g/t。依据全年生产统计结果，钢球年度单耗为28 g/t，即氧化铝研磨球的磨耗较钢球下降了83.21%。

3.3 氧化铝研磨球能耗

试验期间，试验再磨机累计开车2 738.7 h，累计用电量190 734.48 kW·h，试验再磨的单位电耗为0.084 kW·h/t。生产对比再磨机累计开车272 773.18 h，累计用电量50 208.96 kW·h，生产再磨机单位电耗为0.194 kW·h/t。采用氧化铝研磨球取代钢球，其再磨机能耗降低了56.70%。

3.4 氧化铝球磨矿对后续选别指标的影响

为了深入研究采用氧化铝研磨球对铜粗精矿再磨后对后续浮选指标的影响，在试验及对比磨机稳定运转3～5 d后，对后续选别指标进行了每期10 d共20 d的对比考查，二期的试验指标与一期生产指标对比情况见表3。

表3 试验稳定期选别指标对比Table 3 Comparison of flotation index in the stable period of the test

由表3可知，再磨阶段采用氧化铝研磨球取代钢球后，对二段工艺流程技术指标的影响很小，且在入选原矿品位相近时，二段铜精矿品位及铜回收率略好于钢球为磨介系统的。

4 结论

1)氧化铝研磨球可以取代钢球作为铜粗精矿的再磨介质。

2)再磨机中氧化铝研磨球充填率35%的条件下，其分级总溢流中的-76 μm和-38.5 μm含量分别达到了95.32%和71.36%，较相同充填率的钢球再磨机分别高出3.63%和7.45%，达到了再磨细度的要求，氧化铝球取代钢球作为二段磨矿介质时，不影响再磨作业后的选别指标。

3)采用氧化铝研磨球可有效降低铜粗精矿再磨作业的球磨单耗及能耗，较钢球介质再磨机磨耗下降83.21%，能耗下降56.70%。