铜精矿降硅提铜工艺改进研究

赖桂华

（黑龙江多宝山铜业股份有限公司，黑龙江 黑河 161416）

我国是铜资源储备生产大国，同时也是铜资源消费大国。目前，我国铜资源对进口依赖较大，今年受疫情影响，美洲的智利、巴西等主要铜出口国出口量大幅降低，我国由于疫情控制较早，已经开始复工复产，铜需求量巨幅增加，目前铜金属价格已超50000元/t[1-4]。多宝山铜业是紫金矿业全资子公司，是国内主要的铜生产矿山之一，2020年年产铜可达10万t，但近期下游冶炼厂对精矿铜品位提出要求，需要将铜精矿中SiO2含量控制在15%以下，减轻冶炼压力，对精矿铜品位与SiO2含量关系分析发现，若要将SiO2含量控制在15%以下，精矿铜品位需控制在25%以上，当前精矿铜品位（20%）距此有一定差距，因此，研究提高铜精矿品位的方法，对精选工艺进行改进是目前的重点研究项目。

目前，多宝山铜矿由两个选矿分厂，四个选矿系列，四个选矿系列工艺有所差异但可以互通，其中一分厂130m3选矿系统处理矿量为25000t/d，无再磨工艺，生产的铜精矿品位在18%～19%；一分厂70m3选矿系统处理矿量为5000t/d，粗精矿经ISA磨再磨，生产的铜精矿品位为20%～21%；二分厂320m3选矿系统1系列与2系列的处理矿量分别为30000t/d和25000t/d，粗精矿经立磨机再磨，生产铜精矿品位在20%左右，合计处理矿量达85000t/d，生产的铜精矿铜平均品位约为20%。

1 矿石性质

多宝山铜矿所生产的铜精矿中主要矿物为黄铜矿、斑铜矿、黄铁矿，次要矿物为辉钼矿和辉铜矿，主要脉石矿物为石英、绢云母、方解石、白云石、钠长石等硅酸盐矿物，具体矿物组成见表1。

表1 多宝山铜精矿矿物组成成分表

2 现有精选工艺流程分析

目前，多宝山铜业有三种精选工艺，其一是一分厂130m3系统的三精一精扫工艺，如图1所示；其二是一分厂70m3系统的粗精矿ISA磨再磨三精一精扫工艺，如图2所示；其三是二分厂320m3系统的粗精矿经旋流器—立磨机闭路分级磨矿系统的溢流三精一精扫工艺，如图3所示。

图1 130m3系统精选作业流程图

图2 70m3系统精选作业流程图

表2 精矿各粒级金属分布表

图3 320m3系统精选作业流程图

三种工艺可以看作两类，第一类为粗精矿不再磨直接精选，即一分厂130m3系统，铜精矿品位较低，仅18%～19%；第二类为粗精矿经超细磨后再精选，即一分厂70m3系统和二分厂320m3系统，粗精矿品位有所提升，但提升幅度不大，铜精矿品位在20%～21%之间。

取各作业精矿筛析，测其粒度分布和铜金属分布，筛析结果见表2。

由表2分析，影响铜精矿品位的主要因素是精矿中+0.074mm粒级含量偏高，且+0.074mm粒级中铜品位偏低，不到10%，与粗精矿品位相近。对比130m3精矿-0.074mm粒级与70m3、320m3精矿-0.074mm粒级铜品位发现，没有再磨的130m3精矿在同粒级铜品位明显较结果超细磨的70m3、300m3精矿高，由此可见，超细磨造成了过磨现象，导致细粒级精矿中含泥增加，这也是导致铜精矿品位难以提升的因素之一。

3 工艺改进方案

方案一：粗精矿直接进行一次精选，精选1精矿进行分级，分级溢流作为精矿1，分级沉砂经超细磨再磨后再进行两次精选作业，获得铜精矿2，中矿依次返回上一级精选作业，精矿1与精矿2合并为最终精矿，具体试验流程见图4。

方案二：粗精矿直接进行两次精选，精选2精矿进行分级，分级溢流作为精矿1，分级沉砂经超细磨再磨后再进行一次精选作业，获得铜精矿2，中矿依次返回上一级精选作业，精矿1与精矿2合并为最终精矿，具体试验流程见图5。

方案三：粗精矿直接进行两次精选，精选2精选进行分级，分级溢流作为精矿，分级沉砂与精扫精矿合并经超细磨再磨后进行一次精选3，精选3精矿打入精选2进行精选，精选3尾矿打入精扫进行扫选，具体试验流程图见图6。

以上三种方案分级的设备选择有两种，第一种是高频细筛，该设备在山达克MRDL选矿厂应用效果较好，分级后精矿中-0.074mm粒级占比达到91.2%[5]；第二种是正在使用的150mm水力旋流器，该设备现场应用分级效果波动较大，分级后精矿中-0.074mm粒级占比在85%～95%之间。

以上三种方案超细磨的设备选择有两种，第一种是ISA磨磨机，多宝山铜矿选矿一分厂在2019年引进的500L艾砂磨磨机对粗精矿再磨，可获得P80=25μm的产品[6]；第二种是立磨机，立磨机为最早应用于金属矿山的搅拌磨机，主要用于获得P80为20μm～40μm的矿物再磨或者二段磨矿，处理的矿物包括铜、铅锌、镍、金、铂族金属等有色、稀贵金属矿物。国外，立磨机主要由美国美卓（Metso）矿业公司和日本爱立许（Nippon-Eirich）公司提供，在矿业领域广泛应用，用于获得P80为15μm～30μm的矿物再磨回路[7]。

图4 方案一工艺改造流程图

表3 130m3各精选作业精矿铜金属分布表

图5 方案二工艺改造流程图

图6 方案三工艺改造流程图

4 试验验证

为验证工艺改造的可行性，取现场未再磨的130m3系统精选1精矿、精选2精矿、精选3精矿进行筛析，查看铜金属在三个精矿中的分布情况。筛析结果见表3。

筛析结果表明粗精矿未再磨三次精选作业对精矿品位提升较小，+0.074mm粒级低品位精矿一直残留在精矿泡沫中难以脱掉。-0.074mm粒级精选一次铜品位已超过20%，因此，对精选1、精选2精矿进行先分级，溢流作为精矿1，沉砂再磨再选理论上是可行的，能有效提高精矿品位。

取现场粗精矿，按图4、5、6所示流程图进行精选闭路试验，将试验结果统计于表4。

表4 三种精选改造工艺闭路试验结果

闭路试验表明三种改造方案均是可行的，方案三能将精矿铜品位提高至28.68%，考虑到现场分级效果与实验室分级效果的差异，现场分级后溢流-0.074mm粒级在90%左右，精矿铜品位最低仍约有24.85%*90%+7%*10%=23.065%，品位超过23%。2020年上半年现场精扫尾矿铜品位在0.5%左右波动，方案二与方案三试验的精扫尾矿铜品位方分别为0.19%与0.29%，由此可推测工艺改造后能一定幅度提高精选作业流程铜回收率。

5 结论

（1）多宝山铜精矿品位难以提升的主要原因有两点：一是精矿中+0.074mm粒级低品位精矿含量较高，且难以通过浮选脱去；二是-0.074mm粒级精矿经超细磨后存在过磨现象，精矿轻微泥化，影响精矿铜品位的提升。

（2）通过分级替代浮选可有效的将粗粒级低品位精矿与高品位细粒级精矿分离，达到精选的目的，获得较高品位的铜精矿，且实现能收早收的目的。

（3）精矿分级后粗粒级低品位精矿再磨既能有效避免过磨现象，又能降低再磨物料量，提高超细磨设备磨矿效率，使矿物充分单体解离。

（4）通过本文设计的三种工艺改造方案，可在一定程度上提高精选作业铜回收率情况下将精矿铜品位提高至23%以上，较原工艺流程提高约3%。