赞比亚谦比希铜矿西矿体原矿磨矿工艺研究.pdf

2 0 1 5 年第1 期 有色金属 选矿部分 6 3 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 5 ．0 1 ．0 1 5 赞比亚谦比希铜矿西矿体原矿磨矿工艺研究 苏敏1 ，甘晓文2 ，赵红波2 ，王军2 ，张雁生2 ，顾帼华2 1 ．中国有色矿业集团非洲矿业有限公司，赞比亚基特维2 2 5 9 2 ； 2 ．中南大学资源加工与生物工程学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要针对赞比亚谦比西铜矿西矿体矿石特点，原矿含铜1 ．8 5 5 ％，氧化率5 ．3 5 ％，主要硫化矿为黄铜矿，原矿低品 位废石占2 5 ．3 2 ％左右，氧化率高、含泥量大，原矿中一3 8 ．5 “m 含量高达3 6 ．6 9 ％，属易碎难磨矿石。磨矿工艺试验研究表明， 一段磨矿最优条件为一7 4 斗m 占8 5 ．2 5 ％；两段磨矿最优条件为，第一段磨矿细度为一7 4 1 J J m 占7 2 ．7 3 ％，第二段磨矿后总产品细 度为一7 4I x m 占9 8 ．6 0 ％。浮选试验结果表明，对于该矿石，两段磨矿工艺明显优于一段磨矿工艺，锕回收率至少提高3 个百 分点。 关键词黄铜矿；磨矿工艺；阶段磨矿；浮选 中国分类号T I D 2 1 * ．4 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 5 0 1 0 0 6 3 ．0 4 S t u d yo nG r i n d i n gP r o c e s so fC o p p e rO r e so fW e s tO r eB o d yi nC h a m b i s h io i [ Z a m b i a S UM i n l ，G A NX i a o w e n s ，Z H A OH o n g b o s ，W A N G 山n 8 ， Z H A N GY a n s h e n 护，G UG u o h u a 2 1 ．N o n f e r r o u sC h i n aA f r i c aM i n i n gC o m p a n y ，K i t w e2 2 5 9 2 ，Z a m b i a ； 2 ．S c h o o lo fM i n e r a lP r o c e s s i n ga n dB i o e n g i n e e r i n g ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a 4 1 0 0 8 3 ．吼i n a A b s t r a c t A i m i n ga t t h ec o p p e ro r e sf r o mC h a m b i s h io fZ a m b i a 。w i t ht h eg r a d eo f t o t a lc o p p e ro f 1 ．8 5 5 ％，t h eo x i d a t i o nr a t eo f5 ．3 5 ％，a n dt h em a i nc o p p e rs u l p h i d em i n e r a l sw a sc h a l c o p y r i t e ．T h ec o n t e n t o fl o w g r a d ew a s t er o c kw a sa b o u t2 5 ．3 2 ％．a n dt h i sw a s t er o c kw a so fh i g ho x i d a t i o nr a t ea n do fh i g h c o n t e n to fs l i m e ，t h ec o n t e n to fb e l o w3 8 ．5 仙mp a r t i c l e sw a s3 6 ．6 9 ％．G r i n d i n gp r o c e s s e sw e r e , s t u d i e dd u e t ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fm i n e r M s ，t h eo p t i m a lc o n d i t i o n so fo n es t a g eg r i n d i n gp r o c e s sw a s 一7 4 ．I x mc o n t e n t o f8 5 ．2 5 ％；t h eo p t i m a lc o n d i t i o n so ft w os t a g eg r i n d i n gw a sw i t h 一7 4 斗mc o n t e n to f7 2 ．7 3 ％i nt h ef i r s t g r i n d i n gs t a g e ，a n dt h e n9 8 ．6 0 ％i nt h es e c o n ds t a g e ．T h r o u g hf l o t a t i o n ，t h er e c o v e r yr a t eu s i n gt w os t a g e 舶n d i n gW a sa t l e a s t3p e r c e n tp o m t sm o r et h a nt h a t0 io n es t a g es r i n d i n g ． K e yw o r d s c h a l c o p y r i t e ；g r i n d i n gp r o c e s s ；s t a g eg r i n d i n g ；f l o t a t i o n 铜在金属材料消费中的地位仅次于钢铁和铝， 是国计民生和国防工程乃至高新技术领域中不可缺 少的基础材料和战略资源[ 1 - 3 ] 。总的来讲，我国铜 矿资源在数量和品位等方面均比较差，国际竞争力 低，铜资源，特别是富铜资源不足。目前我国铜金 属对外依存度高达7 5 ％一8 0 ％，而已探明的铜矿资 源严重不足，根据对矿产资源的预测和目前的开发 速度，到2 0 2 0 年，铜矿资源将严重短缺E 4 - 5 】。硫 化铜矿石是生产铜的主要原材料之一，在硫化铜矿 物的浮选中，选择合理的磨矿工艺和条件，对浮选 指标影响显著，尤其是矿石氧化率较高时，影响更 为明显[ 6 q 3 ] 。赞比亚谦比希铜矿储量丰富，是一个 十分巨大的铜资源基地。目前赞比亚谦比希铜矿西 矿体矿石中有用矿物以黄铜矿为主，其可浮性较斑 铜矿差，矿石氧化率较高，且脉石矿物硬度小，矿 石易碎使得粉矿含量高，致使选矿指标不断波动， 且呈下降趋势。结合该矿体矿石特点，本试验研究 了针对该矿石的合理磨矿工艺。 1 矿石性质 该矿石中主要有价元素为铜，原矿品位1 ．8 5 5 ％， 氧化率5 ．3 5 ％。表1 表明原矿中铜的主要有用矿物 收穰日期2 0 1 3 0 9 2 4修回日期2 0 1 4 - 1 1 1 8 作者简介苏敏 1 9 6 1 一 ，男，江西上饶人，高级工程师，主要从事选矿方面的研究工作。 万方数据 6 4 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第l 期 为黄铜矿，其余硫化铜矿物为少量辉铜矿和斑铜 矿，有极少量的自然铜。氧化铜矿物主要由孔雀 石、假孔雀石和硅孔雀石组成。主要脉石矿物有石 英、钾长石、云母及微量的铁氧化物。表2 原矿 筛析结果表明，原矿粒度分布不均，试验矿样含泥 量大。铜金属在各粒级分布结果表明，铜主要分布 在 0 ．2 5m m 粒级 分布率为4 3 ％ 以及- 3 7 斗m 粒级 分布率为2 6 ．1 9 ％ 。 表1原矿中主要矿物组成及含量 T a b l e1 A n a l y s i sr e s u l t so fm i n e r a lc o m p o s i t i o n sa n di t sr e l a t i v ec o n t e n to fr l l n o f - m i n eo r e ，％ 含量2 ．70 ．20 ．20 ．2 0 ．10 ．60 ．30 ．34 4 ．9 4 8 ．71 ．9 ～3 ．84 3 √1 7 ．8 1“11 0 0 表2 ’I ’枷e 原矿粒度分析结果 2R e s u l t so fp a r t i c l es i z e a n a l y s i s o fm n o f - m i n eo r e／％ 粒度，m m 产率C u C 堂u S 酸溶铜一一J C uC ‰u S 靴率酸溶铜⋯一 2 试验结果与讨论 2 ．1 方案的选择 首先开展了球磨机填充率和钢球比例的试验研 究，最终确定钢球填充率为1 0 ％，钢球重量比例 中2 5 ／5 2 0 中1 2 1 0 9 1 。根据原矿性质分析的 结果，该矿样含泥量高，脉石硬度小，矿石易碎使 粉矿量较高，因此，分别采用一段磨矿工艺和两段 磨矿工艺，进行磨矿细度浮选试验，对比分析两种 磨矿工艺对浮选指标的影响，从而选择合理的磨矿 工艺。 2 ．2 一段磨矿细度试验 2 ．2 ．1 磨矿粒度分析 采用图1 所示流程，磨矿时间分别为2 、3 、 4 、5 、6 、7m i n ，磨矿产品进行筛析，试验结果见 图2 所示。 试验结果显示，随着磨矿时间的增加一7 4 阻m 粒级产率显著提高，磨矿4r a i n 时一7 4 斗m 粒级产 率达8 5 ．2 5 ％。结合原矿粒度分析结果和磨矿产品 分析，可知磨矿产品粒度分布不均且原矿含有较多 易碎矿物。 - 7 4 岍l 7 4t i m 图1 一段磨矿试验流程 F i g ．1 F l o w s h e e to fo n es t a g eg r i n d i n gp r o c e s s 堡 删 缸 繇 娶 昌 i 茳 I 磨矿时间／r a i n 图2 一段磨矿细度试验结果 F i g ．2 R e s u l t so fo n es t a g eg r i n d i n g 2 ．2 ．2 一段磨矿细度浮选试验 经过大量条件试验，确定C a O 最佳用量为1 ．O k g ／t ，采用磨矿添加方式；采用C S U 一2 1 作为捕收 剂，该捕收剂为含硫脲、硫羰氨基甲酸酯的混合药 剂。最佳用量为粗选4 3 趴，扫选2 1 ．5a t ；采用松 醇油作起泡剂，最佳用量为4 2 趴，粗选中添加。 采用图3 所示流程，一段磨矿时间分别为3 、 4 、5 、7r a i n ，经过一次粗选，、一次扫选，得到精 矿和尾矿，试验结果如表3 所示。 试验结果表明，随着一7 4I x m 含量的增加，全 铜回收率和精矿品位提高，当一7 4 仙m 粒级含量大 于8 5 ．2 5 ％，即磨矿时间超过4m i n ，回收率提高不 明显。因此确定一段磨矿最佳时间为4m i n ，一7 4 I t m 粒级含量为8 5 ．2 5 ％。 2 ．3 两段磨矿细度试验 2 ．3 ．1 两段磨矿粒度分析 万方数据 2 0 1 5 年第1 期苏敏等赞比亚谦比希铜矿西矿体原矿磨矿工艺研究 6 5 药剂用量单位趴； 矿样搅拌、浮选时间单位m i n ； r a i n ，C a OI - 0k 趴 图3 一段磨矿细度浮选试验流程 F i g ．3 F l o w s h e e to ff l o t a t i o na f t e ro n es t a g e g r i n d i n g 表3一段磨矿细度浮选试验结果 T a b l e3R e s u l t so ff l o t a t i o na f t e ro n es t a g eg r i n d i n g ／％ 啤品产率 ／r a i n 品位 i 1 吾画丽瓦％CuS 氧化率 酸溶铜⋯。’ 采用如图4 所示两阶段磨矿流程，第一阶段磨 矿时间为2m i n ，通过筛孔直径为7 4 “m 的筛网 后，筛上返回磨机再磨，再磨时间分别为3 、5 、 7 、9r a i n ，结果如表4 所示。 矿样 7 2 ．7 3 ％ 、9m i n 筛下物1筛上物 图4 两段磨矿流程 F i g 。4 F l o w s h e e to ft w os t a g eg r i n d i n gp r o c e s s 对比分析两种磨矿工艺可知，两段磨矿效率更 高。采用两段磨矿工艺，第一段磨矿2m i n ，再磨 3m i n 后，一7 4 灿m 含量达到9 3 ．0 0 ％，采用一段磨 矿工艺磨矿5m i n 后，一7 4 斗m 含量仅为9 0 ．7 l ％； 二段磨矿工艺中，第二段磨矿5r a i n 后，一7 4 斗m 含量达到9 4 ．3 0 ％，而一段磨矿工艺中，磨矿7m i n 后，一7 4 恤m 含量仅9 2 。9 3 ％。结合原矿粒度分析结 果可知，原矿中所含细粒粉矿和易碎矿物阻碍了其 余矿物的进一步纽磨和解离，降低了磨矿辑淬。 表4两段磨矿细度试验结果 T a b l e4R e s u l t so ft w os t a g eg r i n d i n g 2 ．3 ．2 两段磨矿浮选试验 经过大量条件试验，确定C a O 最佳用量为1 ．0 k g ／t ，添加至磨机；采用C S U 一2 1 作为捕收剂，最 佳用量为粗选4 3 趴，扫选1 0s ／t ；采用松醇油作 为起泡剂，最佳用量为4 2 矶，粗选中添加。 两段磨矿浮选试验按照如图5 所示流程，试验 结果如表5 所示。 - 7 4 精矿尾矿 图5 两段磨矿浮选试验流程 F i g ．5 F l o w s h e e to ff l o t a t i o na f t e rt w o ls t a g e g r i n d i n g 结果表明，随着再磨细度提高，回收率和精矿 品位都有显著的提高，最高回收率可达9 0 ．4 1 ％， 此时磨矿细度条件为一7 4 斗m 粒级占9 8 。6 0 ％。因 此，磨矿细度为一7 4 斗m 占9 8 ．6 0 ％，即相应的磨矿 万方数据 6 6 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第1 期 条件为一段磨矿时间2m i n ，再磨时间9m i n 。 对比分析可知，在本试验选定药剂制度条件 下，采用两段磨矿工艺，最佳磨矿细度条件下，浮 选回收率为9 0 ．4 1 ％；采用一段磨矿工艺，最佳细 度条件下，浮选回收率仅为8 7 ．2 ％。两段磨矿工艺 明显优于一段磨矿工艺，铜回收率可提高3 ％左右。 表5两段磨矿细度浮选试验结果 T a b l e5R e s u l t so ff l o t a t i o na f t e rt w os t a g e sg r i n d i n g ％ 翠搁产品产率 I m m 品位 i l i 丽丽瓦‰CuS 氧化率 酸溶铜”⋯ 2 ．4 最佳磨矿条件下产品分析 表6 为一段磨矿最佳条件下，即4r a i n 一段磨 矿条件下产品的粒度分析结果，表7 为两段磨矿最 佳条件下，即第一段2m i n ，第二段9m i n 磨矿条 件下的粒度分析结果。 由表6 与表7 对比可知，一段磨矿最优条件 下， o ．1l - t i m 粒级铜分布率达6 ．3 3 5 ％，且主要为铜 的硫化矿物，而两段磨矿最优条件下，无该粒级矿物 存在。该粒度过粗，在浮选中较难回收，是造成一段 磨矿条件下回收率明显低于两段磨矿的主要原因。 表6一段磨矿产品粒度分析 T a b l e6P a r t i c l es i z e a n a l y s i s a f t e ro n e s t a g e g r i n d i n g ／％ 粒度／n u n产率 品位分布率 C uC u SA c sC u l ’C uC u S A c sC u l ’ 3 结论 针对赞比亚某铜矿，原矿中低品位废石占 2 5 ．3 2 ％，氧化率高、含泥量大；原矿中一3 8 ．5 “m 表7两段磨矿产品粒度分析 T a b l e7A r t i c l es i z e a n a l y s i s a f t e rt w o s t a g e g r i n d i n g ，％ 粒级含量高达3 6 ．6 9 ％，属易碎难磨矿石。主要原 因为原矿中所含细粒粉矿和易碎矿物不利于其余矿 物的细磨和解离，因此采用两段磨矿工艺更适合于 该矿石。两段磨矿最优条件第一段磨矿细度为 一7 4I x m 粒级占7 2 ．7 3 ％，第二段磨矿后总细度为 一7 4 斗m 粒级占9 8 ．6 0 ％。一段磨矿优化浮选条件 下，总铜回收率维持在8 7 ％左右；两段磨矿优化浮 选条件下，总铜回收率提高3 个百分点左右，达到 9 0 ．4 1 ％。结合现场工艺，两段磨矿可采用一段开路 磨矿、沉砂再磨的方式，可显著提高浮选指标。 参考文献 [ 1 ] 周武平，吕大铭．钨铜材料应用和生产的发展现状[ J ] ． 粉末冶金材料科学与工程，2 0 0 5 1 0 2 1 2 5 ． [ 2 ] 吕大铭．钼铜材料的开发和应用[ J ] ．粉末冶金工业， 2 0 0 0 6 3 0 - 3 3 ． [ 3 ] 吕大铭．钨铜材料的生产、应用与发展[ J ] ．中国钨业， 2 0 0 4 ，1 9 5 6 9 7 4 ． [ 4 ] 蒋开喜，李岚．浅谈中国铜工业现状与西部铜资源开 发技术[ J ] ．矿冶，2 0 0 2 ，1 1 增刊1 2 3 2 7 ． [ 5 ] 徐莲芳．我国铜矿资源及开发利用[ J ] ．世界有色金属， 2 0 0 0 3 1 7 1 9 ． [ 6 ] 袁明华，普仓凤．多金属复杂铜矿铜锌硫分离浮选试验 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 8 1 3 5 ． [ 7 ] 叶从新，李碧平，薛峰，等．华南某铜铅锌矿浮选工艺 研究E J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 0 1 9 1 4 ． [ 8 ] 景世妍．铜锌矿选矿试验研究与生产试验[ J ] ．甘肃冶 金，2 0 0 3 1 2 3 4 3 7 ． [ 9 ] 孙志健，程新朝．新型捕收剂B K 一3 3 0 优先浮选黄铜矿 的研究[ J ] ．矿冶，2 0 0 7 ，1 6 2 5 - 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