高频振动细筛在铜多金属矿中的应用

曾小辉,罗祖俊,饶金山

（1.江西省宜丰万国矿业有限公司，江西宜丰 336300；2.广东省科学院资源利用与稀土开发研究所，广东广州 510650）

高频振动细筛是美国于二十世纪开发的一种高效筛分设备，起初应用于煤矿的分级和降灰［1］．其原理是利用持续的水流在高频振动下进行筛分，既按粒度大小又按比重大小进行分级，克服了传统螺旋分级机单一按比重分级的缺陷，使分级更加高效．近年来，高频振动细筛在国内得到大力推广，主要应用于煤矿［2-3］、铁矿［4-5］和锡矿［6-7］选矿厂，使粗细粒矿物得到高效分级，提高了磨矿效率，同时避免了矿石过磨．近年来，偶见高频振动细筛应用于钨矿石伴生铜锌的回收［8］．然而，高频振动细筛在有色多金属矿山应用实例很少，研究高频细筛在多金属硫化矿的应用具有重要意义．

宜丰新庄铜多金属矿选厂采用铜硫混浮-铜硫分离-浮选尾矿磁选流程进行分选，获得铜、硫和铁精矿．改造前，选厂采用螺旋分级机-水力旋流器进行分级，浮选给矿存在粗粒级解离度偏低和细粒级过磨问题，导致铜分选指标偏低．以水力旋流器-高频振动细筛为分级设备，对原分级系统进行改造应用，旨在解决铜的单体解离问题，提高分选指标．

1 矿石性质及分级现状

1.1 矿石性质

对原矿进行多元素分析及铜物相分析，其结果分别列于表1和表2．由表1可知，原矿主要有价元素为铜，其含量为0.60%，此外含铁33.64%、硫15.42%．由表2可知，硫化铜占比较高为93.39%，氧化铜占有率为6.61%．

表1 原矿多元素分析结果Table 1 Multi-element analysis results of raw ore w/%

表2 原矿铜物相分析结果Table 2 Copper phase analysis results of raw ore/%

矿物组成结果列于表3．由表3可知：原矿中铜矿物主要为黄铜矿，含量1.743%；铁矿物主要为磁铁矿和菱铁矿，含量分别为12.418%和12.580%；其他硫化物主要为黄铁矿和磁黄铁矿，含量分别为31.531%和1.453%；脉石矿物主要为石英、白云石、钙铁榴石、绿泥石、云母、长石等．

表3 原矿矿物组成Table 3 Mineralcomposition and contentof raw ore w/%

1.2 黄铜矿的简要工艺矿物学

对有代表性的矿样进行磨片，采用光学显微镜测定黄铜矿的嵌布粒度，并查明黄铜矿的嵌布状态，其粒度负累积曲线见图1．从图1可见，黄铜矿粒度主要分布在0.005～0.16 mm，其中D50约0.022 mm，D90约0.128 mm，粒度低于0.02 mm的黄铜矿占了47%，其中粒度低于0.01 mm的粒级占有率超过28%．

图1 黄铜矿的粒度负累积曲线Fig.1 Negative cumulative curve of chalcopyrite particle size

图2为黄铜矿的嵌布状态．从图2可见：中粗粒黄铜矿主要与磁铁矿和黄铁矿连生，其粗的粒度大于100μm，细的粒度小于10μm（图2（a）～图2（b））；细粒及微细粒黄铜矿呈零星点状嵌布在菱铁矿和石英等脉石中，细的粒度小于10μm（图2（c）～图2（d））．黄铜矿的粒度特征和嵌布状态表明，多数微细粒黄铜矿为连生体或包裹体，难以磨矿解离，将影响分选指标．

图2 黄铜矿的嵌布状态Fig.2 Dissemination state of chalcopyrite

1.3 原分级工艺

改造前采用螺旋分级机和水力旋流器组合进行分级，分级系统流程见图3．

图3 改造前的磨矿分级系统流程图Fig.3 Flow-sheet of grinding-classification system before transformation

表4为改造前浮选给矿（磨矿产品）和尾矿的筛析结果．从表4结果可知：改造前浮选给矿-0.038 mm粒级产率占55.80%，铜分布率达66.34%，而+0.125 mm粒级产率接近10%，铜分布率为5.61%，中间粒级铜分布率低，说明改造前浮选给矿存在细粒级过磨及粗粒级解离度偏低现象；浮选尾矿筛析结果表明，铜主要损失于-0.038 mm粒级和+0.074 mm粒级中，铜损失率合计达86.92%，表明+0.074 mm粒级解离度偏低及-0.038 mm粒级过磨，导致铜难以浮选回收，从而损失于尾矿中．

表4 改造前浮选给矿和尾矿筛析结果Table 4 Screen and analysis result of flotation feed and tailing before transformation /%

对改造前浮选给矿和浮选尾矿进行了铜的单体解离度及物相分析，其结果分别列于表5和表6．从表5结果可知：浮选给矿的黄铜矿单体解离度为78.20%，+0.074 mm粒级解离度仅为46.15%，-0.074～+0.038 mm粒级解离度为81.33%，说明粗粒级解离度偏低影响铜的单体解离度；而浮选尾矿的黄铜矿单体解离度为68.33%，+0.074 mm粒级解离度仅为17.10%，-0.074～+0.038mm粒级解离度为62.75%，说明未单体解离的铜易损失于尾矿中．尾矿中-0.038 mm粒级的解离度为93.21%，比浮选给矿的解离度更高，这是过磨导致的，难以浮选回收．

表5 改造前浮选给矿和浮选尾矿黄铜矿解离度Table 5 Chalcopyrite liberation degree of flotation feed and tailing before transformation /%

从表6结果可知，浮选尾矿中铜的硫化相占比达到80.65%，说明仍有硫化铜损失在尾矿中，这进一步证明了矿石过磨，从而使微细粒黄铜矿难以回收．

表6 改造前浮选尾矿铜的物相分析结果Table 6 Copper phase analysis results of flotation tailing before transformation /%

综上所述，磨矿产品粒度分布不均，出现粗粒级解离度偏低和细粒级过磨现象，黄铜矿单体解离度偏低，影响铜的回收．因此，优化浮选给矿粒度组成，减少+0.074 mm和-0.038 mm粒级的产率，提高-0.074～+0.038 mm粒级的产率，表明对新庄铜矿的分级系统进行改造升级非常必要．

2 分级系统改造和应用

2.1 筛分系统改造

2014年对将原分级工艺进行改造，改造后的分级工艺为水力旋流器和高频振动细筛组合，为了提高筛分效率和延长筛网使用寿命，入筛前设置隔渣筛，预先隔除木屑、导爆皮和铁丝等尖锐物体，改造后的磨矿分级工艺流程如图4所示．

图4 改造后的磨矿分级系统流程图Fig.4 Flow-sheet of grinding-classification system after transformation

2.2 高频细筛给矿浓度调试

对高频振动细筛的给矿浓度进行生产调试，研究给矿浓度对筛分效率的影响，结果列于表7．

由表7可知，在原矿处理量相同的条件下，不同给矿浓度获得的筛分效果相差较大．当给矿质量浓度为45%时，筛分量效率为79.06%，质效率为47.05%，均达到最高，说明在45%的给矿浓度下高频细筛能达到较好的分级效果．而对比给矿浓度为51%和41%的结果，当进筛浓度过高时矿浆相对粘稠、容易夹杂细颗粒，会导致合格粒级又返回球磨机再磨；当进筛浓度过低时筛面接受矿浆量大，导致筛面发生漏浆．因此，给矿浓度过高或过低均会导致过磨现象发生．而当给矿浓度为45%时，筛分效率大幅提高，能使合格粒级及时分级，防止过磨现象产生，同时提高了球磨机磨矿效率．

表7 不同给矿浓度的高频细筛生产调试结果Table 7 Debugging results of highfrequency fine screen under different feed concentrations /%

2.3 磨矿产品指标分析

磨矿分级系统改造后浮选给矿（磨矿产品）和尾矿筛析结果列于表8．由表8可知：改造后浮选给矿中+0.125 mm粒级产率由改造前的9.60%降为5.80%，铜分布率由改造前的5.61%降至3.80%；-0.038 mm粒级产率由55.80%降至49.60%，铜分布率由改造前的66.34%降为56.85%；改造后+0.125 mm和-0.038 mm粒级的产率及铜分布率均降低，中间+0.038～-0.125 mm粒级的产率及铜分布率均提高．表明，改造后优化了浮选给矿的粒级组成，减轻了细粒级过磨．

表8 改造后浮选给矿和尾矿筛析结果Table 8 Screen and analysis result of flotation feed and tailing after transformation /%

此外，对比改造前浮选尾矿筛分数据发现：改造后尾矿中+0.125 mm粒级产率由改造前的10.20%降为5.30%，铜分布率由改造前的21.14%降为10.06%；尾矿铜品位由改造前的0.111%下降到0.081%，说明筛分系统改造后可提高铜的浮选回收率．

对改造后的浮选给矿和尾矿进行单体解离度分析，结果列于表9．由表9可知：改造后原矿中黄铜矿单体解离度由改造前的78.20%提升至82.50%，+0.074 mm粒级解离度提高到55.25%，粗粒级解离度偏低问题得以改善；改造后尾矿中-0.038 mm粒级单体占比相对改造前更低，说明改造后-0.038 mm粒级的黄铜矿得到了更好的浮选，-0.038 mm粒级中黄铜矿单体解离度为44.96%．

表9 改造后浮选给矿和尾矿黄铜矿单体解离度结测定果Table 9 Chalcopyrite liberation degree of flotation feed and tailing after transformation /%

对浮选尾矿进行黄铜矿嵌布状态查定，其结果见图5．从图5可见：尾矿中黄铜矿多数以连生体或包裹体形式存在，少数以单体颗粒形式存在；部分黄铜矿与大颗粒脉石连生，其粒度约15μm（图3（a））；多数微细粒黄铜矿与脉石连生，其粒度小于5μm（图3（b））；多数黄铜矿包裹于磁铁矿中，且与脉石连生，其粒度小于10μm（图3（c））；少部分黄铜矿呈单体形式存在，粒度约20μm（图3（d））．尾矿中黄铜矿嵌布状态结果表明，损失的黄铜矿大部分因未解离而难以浮选回收．

图5 改造后浮选尾矿中铜的嵌布状态Fig.5 Dissemination state of chalcopyrite of flotation tailing after transformation

2.4 技术指标分析

经过一个月的生产调试，生产运行稳定，于2014年底完成改造，2015年1月正式生产应用，表10为高频细筛应用前两年和后四年的技术指标．

表10 高频细筛应用前后技术指标Table 10 Technical index before and after application of high frequency fine screen /%

由表10可知：改造前2012年至2013年铜精矿中铜的平均品位为17.35%，铜的平均回收率为86.58%，铁精矿铁品位低于62%；自2015年使用高频细筛后技术指标明显提高且运行稳定，2015年至2018年铜精矿中铜的平均品位为18.60%，铜的平均回收率为88.68%，相比改造前铜精矿的平均品位提高了1.25个百分点，铜的平均回收率提高了2.1个百分点，与表9解离度结果分析契合；铁精矿中铁的品位稳定在62%以上．

2.5 经济指标分析

对改造后主要经济指标进行了分析，结果列于表11．表11结果表明，高频细筛应用后，平均新增效益为357万元/年．

表11 高频细筛应用后主要经济指标分析Table 11 Analysis of main economic index after the application of high frequency fine screen

3 结 论

（1）宜丰新庄铜多金属矿，黄铜矿嵌布粒度细且极不均匀，与脉石共生关系复杂，生产中采用螺旋分级机-水力旋流器组合的分级设备难以保证黄铜矿的单体解离度，出现细粒级过磨和粗粒级解离度偏低现象，影响铜精矿品位和回收率．

（2）将螺旋分级机-水力旋流器工艺替换为水力旋流器-高频振动细筛工艺后，粗粒级解离度偏低现象得以减轻，入选粒度更加均匀，原矿黄铜矿单体解离度由改造前的78.20%提升至82.50%，解决了粗粒级解离度偏低问题，尾矿铜品位由改造前的0.111%下降到0.081%，铜精矿铜平均品位提高了1.3个百分点，铜平均回收率提高了2.1个百分点，平均新增效益为357万元/年．

（3）生产实践表明，高频振动细筛应用于铜硫多金属矿的分级在技术和经济上是可行的，为解决同类金属矿山的磨矿解离难题提供应用参考．