改善冬瓜山铜矿磨矿效果提高铜回收率的研究.pdf

2 0 1 7 年第1 期有色金属 选矿部分 6 5 d o i 1 0 3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 1 ．0 1 5 改善冬瓜山铜矿磨矿效果提高铜回收率的研究 邓禾淼1 ，康怀斌1 ，肖庆飞7 2 ’3 1 ．铜陵有色集团控股有限公司冬瓜山铜矿，安徽铜陵2 4 4 0 3 1 ； 2 ．昆明理工大学国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 ； 3 ．省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明6 5 0 0 9 3 摘要针对冬瓜山铜矿难磨多金属矿在磨矿中存在的磨矿产品粒度分布“两头多、中减少”现象，进行了优化补加球制 度改善磨矿效果的工业化试验。工业试验结果表明，在磨机补加球制度优化后，磨矿分级溢流一7 4 斗m 含量增加5 ．6 5 个百分 点、一1 0 斗m 过细粒级含量降低2 ．8 6 个百分点，一1 5 0 1 0 仙m 易选粒级含量增加5 ．7 6 个百分点，磨矿产品质量得到全面改 善，使后续选铜回收率提高了1 ．0 5 个百分点，达到了改善磨矿效果提高铜回收率的效果。 关键词粒度组成；铜矿；磨矿；回收率 中图分类号T I M 5 3 ；T D 9 2 1 ．4文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 7 0 1 - 0 0 6 5 - 0 4 I m p r o v eC o p p e rR e c o v e r yb yE n h a n c i n gt h eE f f e c to fG r i n d i n g D E N GH e m i a o 。，K A N GH u a i b i n 。，X I A OQ i n g f e i 2 ’3 J ．D o n g g u a s h a nC o p p e rM i n e ，T o n g l i n gN o n f e r r o u sM e t a l sG r o u pC o ．，L t d ．，T o n g l i n gA n h u i2 4 4 0 3 1 ，C h i n a ； 2 ．F a c u l t yo f 如蒯R e s o u r c eE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ； 3 ．S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fC o m p l e xN o n f e r r o u sM e t a lR e s o u r c e sC l e a nU t i l i z a t i o n ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t A i m i n ga tt h e “m o r eo ft w oe n d s ，l e s so fm i d d l e s ’’d i s t r i b u t i o np h e n o m e n o no fg r i n d i n gp r o d u c t si n D o n g g u a s h a nc o p p e rm i n e ，t h ei n d u s t r i a lt e s tw a sd o n et oi m p r o v i n gg r i n d i n ge f f e c tw a sd o n eb yo p t i m i z a t i o na d d i n g b a l l s y s t e m ．T h e r e s u l t so fi n d u s t r i a lt e s ti n d i c a t e t h a t ，t h ep r o d u c t sq u a l i t yw a sc o m p r e h e n s i v e l yi m p r o v e d c o m p a r i n gw i t ht h eo r i g i n a la d d i n gb a l ls y s t e m ．A m o n gt h e m ，t h ec o n t e n t so f 一7 4 斗mw a si m p r o v e d b y5 ．6 5 p o i n t s ．t h ec o n t e n t so f 一1 0t x mw a sr e d u c e db y2 ．8 6p o i n t sa n d 一1 5 0 1 0t x m e a s ys e l e c t i o ns i z ef r a c t i o nw a s i m p r o v e db y5 ．7 6p o i n t s ．w h i c he n h a n c e dt h ec o p p e rf l o t a t i o nr e c o v e r yw a si n c r e a s e db y1 ．0 5p o i n t s ．T h ep u r p o s eo f i n c r e a s i n gc o p p e rr e c o v e r yw a sa c h i e v e db yi m p r o v i n gg r i n d i n ge f f e c t ． K e yw o r d s s i z ec o m p o s i t i o n ；c o p p e ro r e ；g r i n d i n g ；r e c o v e r y 人选物料的粒度组成是选矿过程的一个关键的 参数，未解离颗粒或过磨颗粒都会减少目的矿物的 有效回收。2J ，大量试验研究和生产实践证明，浮选 回收率随着磨矿细度的对应关系一般是浮选回收 率先随着磨矿细度的增加而提高，磨矿细度到一定 值后，浮选回收率随磨矿细度再一步增加反而降低； 同时浮选回收率与中间易选粒级含量呈正比关 系p 圳。其主要原因在于矿粒较粗时，一方面有用矿 物与脉石矿物尚未充分单体解离，另一方面粗矿粒 由于粒度和惯性较大，和气泡接触时间短，感应时间 长，同时在气泡上浮过程中易从气泡上脱落，导致粗 矿粒与气泡的黏附概率低而脱落概率高；矿粒较细 回收率不高的原因在于，一是矿物的微细粒在气泡 基金项目云南省科技计划基金项目 2 0 1 3 F Z 0 2 2 收稿日期2 0 1 6 - 0 9 - 2 3修回日期2 0 1 6 1 1 - 2 4 作者简介邓禾淼 1 9 7 6 一 ，男，安徽潜山人，高级工程师 碰撞过程中受惯性力较小，故而与气泡的碰撞概率 低；二是矿物的微细粒动量比较小，难以突破水化 膜，导致微细矿粒与气泡的吸附概率低；三是微细矿 粒表面积和表面能大，导致微细粒浮选选择性变差、 药剂消耗大，最终影响浮选回收率和精矿品位等浮 选指标‘5 引。 冬瓜山铜矿磨矿流程为1 台①8 ．5 3mx3 ．9 6m 半自磨机、2 台①5 ．0 3m 8 ．3m 溢流型球磨机、两 台①6 6 0m m 旋流器组组成磨矿闭路循环，如图1 所 示。在生产中暴露出的磨矿分级作业的产品粒度组 成不合理，过粗过细粒级含量偏高而中间易选粒级 含量偏低等问题，逐渐成为制约浮选指标的重要瓶 颈，针对冬瓜山铜矿磨矿产品粒度组成不合理的主 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 要问题，通过改善①5 ．0 3m 8 ．3m 溢流型球磨机 磨矿效果，增加磨矿产品中中间易选含量，减少过粗 和过细粒级含量来提高选铜回收率，从而达到提高 选矿技术经济指标的目的。 原矿 去浮选 图1冬瓜山铜矿磨矿流程图 F i g ．1G r i n d i n gf l o w s h e e to fD o n g g u a s h a nC o p p e rM i n e 1试样性质 1 ．1 矿石性质 试样来自冬瓜山铜矿，入磨矿石的多元素分析 结果见表1 ，矿物物相分析见表2 。 从表1 和表2 可以看出，金属矿物主要为黄铜 矿、磁黄铁矿，黄铁矿和磁铁矿，脉石矿物主要为钙 铁石榴子石，其次为透辉石和方解石、石英、蛇纹石、 白云母、长石、硬石膏、黑云母、滑石等。矿物中既有 较难磨的黄铜矿，石英，又有易磨、易泥化的磁黄铁 矿、蛇纹石、滑石、云母等，属复杂难磨矿石。 表1矿石多元素分析结果 T a b l e1M u l t i - e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fr u n - - o f - m i n eo r e ／％ 元素C u F eS S i 0 2A 1 2 0 3 竺 旦翌受垒竺翌 竺 1 5 ．9 04 ．5 30 ．9 20 ．2 4 含量0 ．7 9 52 1 ．6 29 ．8 93 0 ．8 9 3 ．9 8 表2物相分析结果 T a b l e2 A n a l y s i sr e s u l t so fm i n e r a lp h a s e 7 ％ 堡塑塑重塑篁重堡篁壁堡 堕丝至塑至互墓壁重堡笙堕堡互塑王互鎏鳖互查壁互鱼墨量墨墨堡堡互重堡互基篁 塑金盐 含量 2 ．1 14 ．5 93 ．4 05 ．8 32 ．1 66 ．5 8 1 5 ．0 9 2 2 ．5 9 1 2 ．0 06 ．7 34 ．5 53 ．0 63 ．8 34 ．4 43 ．0 41 0 0 ．0 1 ．2 矿石力学特性 矿石的主要岩石力学性质见表3 。 表3矿石的力学性质 T a b l e3M e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fr o c k 力学容重／抗压强度／普氏硬度弹性模量／泊松比 堕堕 g 竺 竺墨塑』 芝 竺 数值3 ．4 59 0 7 ．9 0 9 ．0 8 7 ．7 5 1 0 4 0 ．2 9 从表3 可以看出，试验矿石平均容重为3 ．4 5 g ／c m 3 ，属于中等比重矿石。矿石平均普氏硬度系数 为9 ．0 8 知该矿石属硬矿石。由割线弹性模量和泊 松比为可知该矿石属韧性矿石。对于冬瓜山这种硬 度和且韧性都较大的多金属矿，选择适宜的磨矿介 质等磨矿工艺条件尤为重要，介质直径过大，易发生 过粉碎，金属损失率高，介质直径过小，磨不细级别 高，磨矿过程不稳定，在磨矿过程中需统筹冲击和研 磨的双重作用。 2冬瓜山铜矿磨矿工艺存在的问题 对磨矿分级循环中的半白磨排矿、磨机排矿、旋 流器沉砂、旋流器溢流进行于湿联合筛析，筛析结果 见图2 到图5 。 筛孑L 尺寸对数值／t r m 图2 半自磨排矿负累积粒度半对数曲线 F i g ．2 G r a i nc o m p o s i t i o nn e g a t i v ec u m u l a t i v e s e m i - l o gc u r v eo fs e m i a u t o g e n o u sm i l ld i s c h a r g e 1 ．0 0 1 ．2 7 1 ．5 81 ．8 72 ．1 8 2 ．4 8 2 ．7 9 3 ．0 8 3 ．4 0 3 ．7 0 4 ．0 04 ．3 0 筛孔尺寸对数值，灿m 图3 旋流器沉砂负累积粒度半对数曲线 F i g ．3 G r a i nc o m p o s i t i o nn e g a t i v e c u m u l a t i v es e m i - l o gC H I V eo fu n d e r f l o w 万方数据 2 0 1 7 年第1 期邓禾淼等改善冬瓜山铜矿磨矿效果提高铜回收率的研究 ．6 7 筛孑L 尺寸对数值／p , m 图4 球磨机排矿负累积粒度半对数曲线 F i g ．4 G r a i nc o m p o s i t i o nn e g a t i v ec u m u l a t i v e s e m i l o gc u r v eo fb a l lm i l ld i s c h a r g e 零 褂 钆 聚 嘣5 筛孔尺寸对数 直／t r m 图5 旋流器溢流负累积粒度半对数曲线 F i g ．5 G r a i nc o m p o s i t i o nn e g a t i v e c u m u l a t i v es e m i l o gC H I V eo fo v e r f l o w 从图2 到图5 可以看出 1 半自磨排矿磨矿的9 5 ％过筛粒度为52 3 0 I x m ，一25 0 0I x m 为9 1 ．8 4 ％，说明半自磨的粒度控制 较好，但一1 0 灿m 含量高达9 ．5 4 ％，说明矿石脆性大 且易过粉碎。 2 旋流器沉砂中一1 5 0 “m 的含量4 2 ．0 1 ％，含 量偏高，说明一段球磨的闭路旋流器分级效率偏低， 应提高分级效率，强化细矿粒的磨碎。 3 旋流器沉砂中需要磨碎的粗级别物料 1 5 0 恤m 为5 7 ．9 9 ％，而排矿中 1 5 0 斗m 以上的为 3 2 ．0 4 ％，经过磨矿减少了2 5 ．9 5 个百分点，磨机磨 碎1 5 0 斗m 以上的粗粒级效率4 4 ．7 5 ％偏低。 4 旋流器溢流粒度组成不理想，溢流中一7 4 斗m 含量为7 1 ．1 5 ％时，一1 0 m 过细粒级含量为 2 0 ．7 0 ％； 1 5 0 m 粗粒级含量为9 ．3 0 ％，过粗粒级 和过粉碎含量均偏高，说明磨机内钢球球径和配比 不够合理，最终导致溢流产品不均匀性突出。 3 工业优化试验 根据冬瓜山铜矿矿石的力学性质和①5 ．0 3my 8 ．3m 溢流型球磨机工作条件，利用球径半理论公式 见公式 1 ～ 2 计算出磨碎各粒级物料所需的 最大球径1 。 D 『 』望塾HD 。 1 o 刍 五 E 。 u 。 1 。 耻琏。辫‘／旦l O p , D o 。嘭 2 式中D 为特定磨矿条件下给矿粒度d 所需的精 确球径 c m ；n 为采矿点个数，7 。为对应采矿点的出 矿比例∥啦i 、E i 分别为某一采矿点矿石的普氏硬度 系数、割线泊松比、割线弹性模量，．s i 和日。分别为破 碎函数和破裂函数，五、纵、E 。分别为n 个采矿点的 普氏硬度系数、割线弹性模量及割线泊松比对应的 算术平均值，仇为根据球径半理论公式计算的球径， K 。为综合经验修正系数；缈为磨机转速率 ％ ；o r k 为岩矿单轴抗压强度 k g ／c m 2 ；p 。为钢球在矿浆中 的有效密度 g ／c m 3 ；D 。为磨机内钢球“中间缩聚 层”直径；d ，为磨机给矿9 5 ％过筛粒度 c m 。 跟据破碎统计力学，磨内球荷特性与待磨物料 粒度组成特性相匹配，结合磨机给矿粒度组成，计算 出磨机的初装钢球配比m 嘶0 m 科0 m ①3 0 3 0 2 5 4 0 ，根据钢球的磨损规律J j ，确定m 嘶0 m 科0 4 5 5 5 的补加球配比。 磨矿产品优化试验从2 0 1 4 年5 月开始，到2 0 1 5 年3 月结束。在两台球磨机上先后按m 吐6 0 m 鳓 4 5 5 5 的补加球制度替换之前补加单一稍O r a i n 钢球的补加球制度，逐步实现改善球磨机内的钢 球级配。工业试验后新的补加球制度得到推广应用， 截止目前，生产运行正常，应用效果显著，工业试验前 后磨矿分级循环回路中个产品粒度组成见表4 。 表4 优化前后磨矿分级回路中各产品的粒度组成 T a b l e4S i z e c o m p o s i t i o n o fe a c h p r o d u c t f r o m g r i n d i n g c l a s s i f i c a t i o n c i r c u i tb e f o r ea n d a f t e ro p t i m i z a t i o n ／％ 万方数据 6 8 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第1 期 由表4 结果可知粒度组成的同时有效增加了粗粒级的磨碎效率。 1 在半自磨排矿粒度变化不大的情况下，球磨2 磨矿产品粒度组成的优化同时提高了旋流器 机补加球制度优化后，磨机排矿中一1 5 0 4 0t x m 可溢流的质量。试验后旋流器溢流中一1 5 0 4 0I , z m 选粒级、一7 4I , z m 含量分别增加7 ．6 0 和9 ．9 5 个百分可选粒级、一7 4 仙m 含量分别增加3 ．5 9 和5 ．6 5 个百 点， 1 5 0I x m 粗粒级含量减少1 7 ．0 4 个百分点，分点， 1 5 0I x m 过粗粒级含量减少了2 ．9 0 个百分 1 5 0 斗m 粗粒级磨碎效率由试验前的2 0 ．0 9 ％增加点，这为后续提高选铜回收率提供了有利条件。 到了试验后的4 7 ．3 4 ％，增加了2 7 ．2 5 个百分点，说为了更好地说明磨矿效果的改善，对比了优化 明更换磨机内钢球球径和配比后，在优化磨矿产品前后磨矿系统各项技术经济指标，结果见表5 。 表5优化前后技术经济指标对比 F i g ．5C o m p a r i s o nt a b l eo fm a i nt e c h n o l o g i c a la n de c o n o m i ci n d i c a t o r sb e f o r ea n da f t e ro p t i m i z a t i o n ⋯一 台时处理量／磨机利用系／铜回收率单位球耗／分级质分级量返砂比旋流器溢流／％ 宿环 t ．h - t ．m _ ．．h 一 ／％ 蝇．t 一，效彰％ 效率／％／％≯i _ 了i _ 、 优化前 5 3 9 ．5 7 1 ．4 8 1 6 8 7 ．5 30 ．7 8 5 83 9 ．3 8 6 8 ．4 23 5 0 ～4 5 07 1 ．1 52 0 ．7 67 0 ．9 4 优化后 5 4 3 ．8 61 ．6 2 9 68 8 ．5 80 ．7 0 3 14 7 ．6 57 2 ．0 01 5 0 ～2 5 07 6 ．8 01 7 ．9 07 6 ．7 0 表5 比较结果说明1 球磨机补加球制度优化 后，在磨机台效增加4 ，2 9t ／h 的条件下，磨矿溢流 一7 4 斗m 、一1 5 0 1 0 斗m 易选粒级含量分别增加 5 ．6 5 和5 ．7 6 个百分点，一1 0 斗m 过细粒级含量降低 2 ．8 6 个百分点。2 磨矿效果改善的同时提高了旋 流器的工作效率，此外球磨机球磨机单位球耗降低 0 ．0 8 27k g ／t ，降幅达1 0 ．5 2 ％。3 工业优化试验后， 由于磨矿分级回路溢流中易选粒级增多，因而改善 了分选效果，铜回收率分别提高了1 ．0 5 个百分点， 达到了改善磨矿效果，提高选铜回收率的目的。 4结论 冬瓜山铜矿矿石属于硬度和且韧性都较大的多 金属矿，其中既含有较难磨的黄铜矿，石英，又有易 磨、易泥化的磁黄铁矿、蛇纹石、滑石、云母等，属复 杂难磨矿石。在磨机补加球制度优化后，旋流器溢 流细度增加量5 ．6 5 个百分点、一1 5 0 1 0 斗m 易选 粒级含量增加5 ．7 6 个百分点，一1 0 m 过细粒级含 量降低2 ．8 6 个百分点，磨矿产品质量得到全面改 善；铜选回收率增加1 ．0 5 个百分点，达到了改善磨 矿效果提高铜回收率是效果。 磨机台效增加4 ．2 9t ／h 、钢球单耗下降0 ．0 8 27 k g ／t 、旋流器分级量效率和质效率均得到有效提高， 达到了增产、降耗的效果，目前已得到推广应用。 参考文献 [ 1 ] B R Y S O NMAW ．M i n e r a l o g i c a l c o n t r o lo fm i n e r a l s p r o c e s s i n gc i r c u i td e s i g n [ J ] ．J o u r n a lo fS o u t h e r nA f r i c a n I n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，2 0 0 4 ，1 0 4 6 3 0 1 3 1 0 ． [ 2 ] 肖庆飞，沈传刚，康怀斌，等．优化大山选矿厂磨矿粒度 组成提高铜浮选指标[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 6 4 2 1 2 3 ． [ 3 ] 于雪．提高某铜锌多金属硫化矿浮选回收率的试验研 究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 增刊1 8 6 ．9 0 ． [ 4 ] 李凤，宋永胜，李文娟，等．国外某钼矿选矿试验研究 [ J ] ．稀有金属，2 0 1 4 ，3 8 3 4 8 7 - 4 9 3 ． [ 5 ] 陈泉源，张泾生，王淀佐．气泡与颗粒作用研究新进展 [ J ] ．国外金属矿选矿，2 0 0 1 2 1 7 1 9 ，2 4 ． [ 6 ] 龚明光。泡沫浮选[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 1 9 9 - 2 0 1 ． [ 7 ] 康怀斌．大山选厂浮选回收率与磨矿产品粒度均匀性的 多元线性回归模型及应用研究[ D ] ．昆明理工大学， 2 0 1 5 1 9 - 2 5 ． [ 8 ] 肖庆飞，胡新付，赵红芬，等．一种基于矿石力学性质确 定钢球直径的方法[ P ] ．2 0 1 4 1 0 8 1 4 6 9 2 ．3 ，2 0 1 4 1 2 - 2 4 ． [ 9 ] 谢恒星，李松仁，张一清，等．磨矿条件对钢球磨损的影 响[ J ] ．武汉化工学院学报，2 0 0 0 ，2 2 1 3 4 3 6 ． 上接第5 4 页 [ 5 ] 肖庆飞，康怀斌，肖珲，等。碎磨技术的研究进展及其 应用[ J ] ．铜业工程，2 0 1 6 1 1 5 - 2 7 ． [ 6 ] 韩晖，蒋学鑫，苏宪君，等．超细硅酸锆磨矿工艺优化 与节能[ J ] ．中国粉体技术，2 0 1 1 ，1 6 5 7 9 8 1 ． [ 7 ] 聂琪．试论我国钼矿选矿方法及研究现状[ J ] ．云南冶 金，2 0 1 0 ，3 9 2 3 4 3 6 ． [ 8 ] 杜茂华，周平，段希祥．精确化装补球方法的应用效果 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 7 2 3 9 4 4 ． [ 9 ] 母福生．破碎及磨矿技术在国内外的技术发展和行业展 望 一 [ J ] ．矿山机械，2 0 1 1 ，3 9 1 1 5 8 - 6 5 ． [ 1 0 ] 李松清，魏明安，任爱军．磨矿细度对某硅钙质胶磷矿浮 选的影响[ J ] ．化工矿物与加工，2 0 1 0 3 4 - 5 ． 万方数据