多宝山铜矿二段磨矿分级系统对比研究

刘克爽 周 游

(1.黑龙江多宝山铜业股份有限公司，黑龙江 黑河 161400；2.紫金矿业集团股份有限公司，福建 龙岩 361000)

铜是我国国民经济发展中最重要的矿产资源之一，其被广泛应用在工业、农业和军事等领域[1]。钼在工业、医学、化工等重要行业有着广泛的应用和良好的前景，是国民经济中的重要原料和不可替代的战略资源，尤其在钢铁领域中不可或缺[2]。斑岩型铜钼矿是我国钼金属的主要来源，其铜钼矿物组成主要为黄铜矿与辉钼矿，该类型铜钼矿嵌布粒度细，铜钼矿物紧密连生，可浮性相近，造成铜钼分离困难[3，4]。

在铜钼矿的实际生产过程中，磨矿分级作业对选别作业和选厂效益有非常大的影响[5]。当磨矿分级流程合理时，更有利于入选矿石发生单体解离，从而提高分选效率，得到理想的分选指标[6]。如果采用不适宜入选矿石的磨矿分级流程，则会降低分选效率，对选别指标产生不利影响，降低选厂效益[7]。

多宝山选矿厂分为二期建设，其中第二期工程又分为两个系列，综合处理能力大，但精矿指标对磨矿细度要求较高[8]。目前发现原磨矿分级作业难以使入选矿石达到理想的粒度，导致选别效率低、精矿指标不佳，因此对多宝山磨矿工艺流程进行考查、分析并进行工业试验验证，以期采取有效技术手段，切实提高金属回收率，减少铜金属损失，提高资源利用率。

1 试验原料和试验装置

1.1 主要矿物及嵌布特征

多宝山铜矿属大型低品位斑岩型铜矿，矿石中金属矿物以细颗粒、疏散、均匀状嵌布于脉石矿物中，形成细脉浸染状构造。矿石中不同矿物含量分布如表1所示。矿石中主要金属元素为铜、钼、金、银。其中，金属矿物主要为黄铜矿和斑铜矿，并伴生少量的辉钼矿、辉铜矿和自然铜；硫化矿以黄铁矿为主；脉石矿物主要包括石英、黑云母、钠长石等。

表1 矿石组成分析

1.2 化学多元素分析

原矿化学多元素分析结果见表2。根据表2可知，多宝山原矿矿石中Cu、Mo含量分别为0.41%、0.011%，均为有价元素。伴生有价元素Au、Ag的含量较低，分别为0.11、4.2 g/t，应该进行综合回收。矿石中砷、硫、铁的含量均较低，而Al、SiO2含量高。

表2 原矿化学多元素分析

1.3 物相分析

原矿铜物相分析结果见表3。物相分析结果表明，矿石中铜矿物主要以硫化铜形式存在，占总铜的95.61%；其中，氧化铜中铜的占有率较低，为4.39%，该类矿物在浮选过程中不易被捕收，回收难度大；除此之外，多宝山原矿石含有微量硅酸盐中的铜，因此工艺上对磨矿效果及单体解离度要求较高。综合分析可知，黑龙江多宝山铜矿石为典型的低品位硫化铜矿石，精矿指标预计受磨矿细度影响较大。

表3 原矿铜物相分析

2 二段磨矿分级系统的生产现状

多宝山选矿厂二期生产规模为日处理原矿石5.5万t，其中一系列日处理原矿石3万t，二系列日处理原矿石2.5万t，采用铜钼混合浮选+立磨机再磨后精选工艺流程。多宝山矿石性质复杂，原矿品位波动大，给生产增加了一定的难度。其中，精矿品位不佳的问题尤为突出，在生产过程中发现，制约精矿品位提高的的主要因素为精矿再磨后的矿石粒度，进入最后一次精选的矿石粒度偏粗，导致浮选效果变差，因此急需对精矿再磨系统进行优化。

2.1 现行工艺流程

多宝山铜矿选厂总体为两粗三扫三精浮选流程。一系列一段磨矿工艺流程为一台半自磨机、一台溢流型球磨机、配备一组水力旋流器，组成预先检查分级闭路磨矿作业，沉砂进入球磨机再磨，溢流进入浮选工序。二段磨矿为粗精矿再磨，一台立磨机配备一组水力旋流器，形成预先检查分级闭路磨矿作业。二次分级后的磨矿产品进入精选作业；二系列工艺流程为一台溢流型球磨机，配备一组水力旋流器组成预先检查分级闭路磨矿作业，沉砂进入球磨机再磨，溢流进入浮选工序。二段磨矿为开路磨矿作业，粗精矿经过立磨机再磨后直接打入精选作业。工艺流程见图1。

图1 改造前工艺流程图

2.2 流程考察

为了进一步提高金属回收率，对该粗精矿再磨工艺流程进行考查，全面查找生产中存在的问题，并提出解决方案。一系列二段磨矿采用一台立磨机配备一组水力旋流器进行闭路磨矿，应该用预先分级和检查分级，预先分出系统内合格的粒度，从而提高磨机的生产能力，而检查分级可保证磨矿细度达标，同时将粗粒返回磨机，形成合适的返砂量，从而提高磨机效率，减少矿石过粉碎。

对立磨机磨矿效果进行考察，考察指标见表4。从表4可以看出，二段分级沉砂浓度为69.66%，处理矿量为91.18 t/h。在该条件下，矿石入浮粒度细，基本满足生产需求，但立磨机的给矿产率高达659.12%，同时二段分级溢流-0.074 mm含量达到96.03%，这说明分级作业反砂量过大，且溢流产品过细，在生产中不仅会造成浮选过程夹带现象严重、降低精矿品位，而且细颗粒会堵塞过滤机，严重影响脱水作业的进行。

表4 二段磨矿考查结果

在此工艺流程中，水力旋流器起预先检查分级作用，其中水力旋流器有两个主体给矿来源，分别是粗选精矿产品、精扫精矿产品。一系列二段磨矿分级参数见表5。

表5 二段分级参数

由表5可知，经水力旋流器分级后，-0.074 mm含量由67.24%提高到96.03%，得到大幅度提升，为后续精选作业创造有利环境。但返砂比高达659.12%，流程负荷与分级效率相互制约，水力旋流器压力过大，同时，磨矿效率低，仅有28.00%，说明立磨机生产能力未得到充分利用，物料在闭路作业中不断循环，增加了系统负荷。生产过程中发现，系统内经常发生冒浆现象，增加了浮选操作难度，难以控制系统平稳。

综上所述，多宝山铜矿现行采用传统的闭路磨矿分级工艺，在此作业条件下，入选产品基本能够达到入选的细度要求，但生产效率和产品指标均有很大优化空间。在该磨矿分级作业过程中发现，水力旋流器循环负荷过大，制约了立磨机的生产能力，跑冒现象尤为严重，增加了浮选操作的难度，同时导致浮选系统不平稳，最终得到的精矿产品指标不稳定。立磨机给矿中-0.074 mm粒级含量为67.24%，粒度较细，导致精矿品位降低，且不利于后续过滤脱水作业，同时部分合格产品未能提前分离出来，也致使立磨机生产能力未能充分有效利用。

3 二段磨矿分级系统的优化改造

3.1 工艺优化

通过对现有磨矿工艺流程考查结果进行分析，目前亟待解决的问题有两个：一是减小水力旋流器的循环负荷，二是减少细粒的过磨。故提出方案：将闭路磨矿工艺及开路磨矿工艺改成半开路磨矿工艺，并进行验证试验。改造后的工艺流程如图2所示，对水力旋流器沉砂进行磨矿，溢流则直接进入精选。

图2 工艺技改流程图

3.2 半开路磨矿分级系统试验结果

针对半开路磨矿系统作业对立磨机磨矿效果进行考察，半开路磨矿分级阶段产品产率如表6所示。结果表明入磨矿石经过再磨后，粒度由-0.074 mm含量由73.67%降到了79.33%，粒度有效降低。同时对旋流器分级效果进行考察，旋流器溢流粒度如表7所示。从表7可以看出，溢流产品中，-0.038 mm含量累积为86.0%，并且有83.0%的铜金属分布在该粒级范围内，平均品位为4.88%。

表6 半开路磨矿分级阶段产品产率

表7 半开路磨矿旋流器溢流粒度考察

对半开路立磨机排矿粒度进行考察，结果见表8。从考查结果看，磨机-0.038 mm含量累积为52.67%，74.21%的铜金属分布在该粒度范围内，平均品位为7.20%。这说明立磨机磨矿作业不仅降低了矿石粒度，而且细粒级的产品中铜金属分布率更高，使含铜金属的目的矿物有效地发生了单体解离。

表8 半开路立磨机排矿粒度考察

3.3 各工艺流程选别指标对比

最终对开路、闭路、半开路三种磨矿工艺的选别指标进行对比，结果如图3所示。从图3可以看出，三种磨矿工艺流程的磨矿产品中，开路和闭路磨矿作业的精矿产品品位分别为17.37%、18.90%，而半开路磨矿流程的精矿产品品位最高为20.05%；开路和闭路磨矿作业的精矿产品回收率分别为70.32%、79.28%，而半开路磨矿流程的磨矿产品回收率同样最高，为90.18%，这说明磨矿工艺流程改为半开路流程后，对精矿的品位和回收率均有较大的积极影响。

图3 选别指标对比

4 结论

1)黑龙江多宝山铜矿石为典型的低品位硫化铜矿石，原矿Cu品位为0.41%，Mo含量为0.011%，目的矿物与脉石矿物嵌布粒度细，精矿指标受磨矿作业的影响较大。

2)多宝山现有选矿工艺流程能基本满足生产要求，但存在水力旋流器循环负荷过大、立磨机过磨现象严重的问题，这些问题导致生产过程中跑冒现象严重，增加了浮选操作难度，致使精矿产品指标不稳定。

3)经过试验研究后发现，对现有磨矿分级工艺进行优化可有效提升磨矿效果。改为半开路磨矿作业后，水力旋流器循环负荷有效降低，立磨机过磨现象得到改善，磨矿产品铜品位提高到了20.05%，回收率提高到了90.18%。