大型立磨机在铜尾矿回收利用中的应用.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G Ⅱ岘E l U N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 大型立磨机在铜尾矿回收利用中的应用① 张国旺1 ，龙渊1 ，高宏伟2 ，刘伟2 ，肖骁1 ，赵湘1 ，李自强1 ，黄礼龙1 ，石 立1 1 ．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 1 2 ；2 ．中条山有色金属集团有限公司，山西垣曲0 4 3 7 0 0 摘要尾矿是一种重要的潜在资源，综合利用尾矿中的有用元素是拓展矿业领域范围及推动矿产资源高效利用的具体实践。北 方铜业某铜选厂，每天产生尾矿量约2 万吨，尾矿中主要含有磁铁矿。为开发利用铜尾矿回收磁性铁，2 0 1 3 年该选厂采用立式螺旋 搅拌磨机进行选厂改造。获得的粗精矿经磨矿分级后到- 0 ．0 4 5m m 粒级占9 0 ％，最后经两段磁选机选别后能获得品位为6 0 ％以上 的铁精矿，且总回收率达到8 0 ％以上。精矿产量达到1 2 0t ／d ，很好地实现了铜尾矿中铁的回收利用，减少尾矿排放。 关键词铜尾矿；立式螺旋搅拌磨机；磁铁矿；回收利用 中图分类号T D 9 2 1文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 1 2 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 0 4 9 0 3 随着我国矿产资源的不断开发利用，矿石性质逐 渐趋于贫、细、杂，进而影响各选厂选矿指标与效益的 提升1 。此外，国家提出了资源节约型、环境友好型 的企业生产理念，要求各生产单位务必在保护环境、节 约资源的前提下进行生产。因此，各选矿厂为了减少 尾矿排放、提高经济效益，开始对尾矿的综合回收再利 用进行了研究。 尾矿是一种重要的潜在资源，储量巨大，专家估计 其中的矿产资源储量达上百亿吨忙j ，综合利用尾矿是 拓展矿业领域范围及推动矿产资源高效利用的具体实 践。我国铜矿资源开发历史悠久，由于资源品位低，且 在实际生产中还受到操作等因素的影响，从而使得铜 矿尾矿以其庞大的数量及规模存在，在尾矿领域具有 代表性。有研究指出E 3 - 4 ] ，我国铜矿尾矿资源的结构 是2 5 ％的铜矿尾矿资源具有再回选的经济价值，7 5 ％ 的铜矿尾矿在目前技术经济条件下是不具备再选经济 价值的。因此，在严峻的资源环境约束压力下，利用新 技术、新设备来充分回收利用铜矿尾矿资源，对推进尾 矿资源整体综合利用具有重要的示范意义。 1 矿石性质 北方铜业某铜选厂每日产生铜尾矿约2 万吨，其 尾矿细度为- 0 ．0 7 4m m 粒级占6 5 ％左右，主要的有用 矿物为磁铁矿，其中赤铁矿、褐铁矿、硅酸铁含量较大， 占所有铁中7 0 ％以上，主要脉石矿物为石英，绿泥石， 云母，长石，方解石等。原矿多元素分析结果见表l ，铁 在各主要矿物中的分配率见表2 。 表1 原矿化学多元素分析结果 质量分数 ／％ 从表1 可以看出，铜尾矿中，全铁含量较低，只有 5 ．5 3 ％；其中硅含量较高，达到了6 1 ．1 9 ％。 表2 原矿铁物相分析结果 从表2 可以看出，磁铁矿中铁含量为1 ．7 4 ％，分布 率占3 1 ．4 6 ％，而硅酸铁中铁含量为3 ．3 0 ％，分布率占 5 9 ．6 7 ％。其它物相中，碳酸铁中铁、赤褐铁矿及硫化 铁中铁含量都比较少，不宜采用磁选回收，主要回收磁 铁矿中铁。 2 选厂改造前情况 分析研究发现，该铜选厂尾矿中的磁性铁具有重 大的回收利用价值。为了提高经济效益、减少尾矿的 排放，2 0 1 0 年底该厂建立一磁铁矿选矿车间，并针对 其中的磁性铁矿物进行了回收利用。改造前按图1 所 示流程进行生产，其中磨机处理量为1 5 0t ／d ，其各项 ①收稿日期2 0 1 4 - 0 7 1 4 作者简介张国旺 1 9 6 3 一 ，男，湖南宁乡人，博士，教授，研究方向为细磨技术和装备、超细搅拌磨机的研制及优化。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 指标见表3 。 铜尾矿 铁精矿 图1 改造前生产流程 表3 改造前的各项生产指标 尾矿 此前因铁精矿市场行情较好，该厂能提高一定的 经济指标。2 0 1 2 年，因铜选厂的矿石性质发生部分改 变，铜选厂药剂有所改变，导致尾矿中的磁性铁降低到 1 ．0 ％以下，按原来流程选别，铁精矿品位只能达到 5 0 ％左右，产量大大降低，且回收率低于4 0 ％。增加磨 矿强度，选矿指标仍然得不到提高。为解决选矿指标 上不去的问题，该厂委托长沙矿冶研究院采用立式螺 旋搅拌磨机对该公司铜尾矿进行超细磨工艺优化试验 研究与流程改造。 3 选厂改造后情况 2 0 1 3 年，长沙矿冶研究院根据该厂存在的问题， 具体分析了该尾矿选矿难的原因一方面是矿石嵌布 粒度偏细，磨矿至一0 ．0 7 4m m 粒级占9 0 ％，未能达到矿 物的单体解离；另一方面是因选铜尾矿中，含有大量的 浮选药剂，磁铁矿被药剂包覆，导致磁选效果差，直接 影响选别指标。因此，解决这一尾矿回收难的问题，必 须从提高磨矿细度与脱除药剂两个方面来解决。 立式螺旋搅拌磨矿机。6 1 磨矿方式与传统的球磨 机不同，其结构由筒体、螺旋搅拌器、传动装置和机架 等组成，见图2 。筒体内充满一定的磨矿介质 钢球、 瓷球等 。螺旋搅拌器经减速机驱动作缓慢旋转，磨 矿介质和物料在筒体内作整体的多维循环运动和自转 运动，物料在磨矿介质重量压力和螺旋回转产生的挤 压力下利用摩擦、少量的冲击挤压和剪切被有效地粉 磨。因此具有如下特点 图2 立式螺旋搅拌磨矿机结构 1 磨剥离粉磨作用以磨剥离为主，少量的冲击 和剪切作用。这样可以保持物料原有晶格形状，充分 利用能量有效研磨物料。因为在细磨和超细磨矿中， 摩擦研磨磨矿是最有效的粉磨方式。 2 擦洗采用小介质球，快速研磨浮选精矿、中矿 或尾矿，可搓洗有用矿物表面黏附的杂质。 3 分层研磨、内部分级在磨矿区域，介质表面压 力从磨机筒体由上到下逐渐增大，在介质充填的最底 层磨矿作用最强烈。粗颗粒由于沉降在磨机简体下部 而得到有效磨矿，细颗粒矿物轻因而随着溢流而排走， 起到分级效果并减少过磨。 由于立式搅拌磨矿机的磨矿特点，契合该铁选厂 磨细加脱药的关键问题，通过对该选厂提供的矿物进 行磨矿实验研究并发现，采用立式搅拌磨机进行磨矿 至一0 ．0 3 7m m 粒级含量不低于8 5 ％，经两段磁选即可 得到品位为6 3 ％以上的铁精矿，且磁性铁总回收率高 达8 5 ％以上，其选矿效果非常良好。 2 0 1 3 年底，该铁选厂结合实际情况，采用3 台J M 一1 5 0 0 B 型立式螺旋搅拌磨矿机取代原来的长筒型球 磨机，并进行工业改造生产，其改造后的流程如图3 所 示，每台磨机的处理量达到2 5 0t ／d 。如图3 所示，铜 尾矿中磁性铁品位约为0 ．5 ％，经4 系列辊式磁选机选 别后，获得品位为2 5 ％左右的磁铁粗精矿，粒度为 一0 ．0 7 4m m 粒级占6 0 ％，回收率高达9 0 ％以上。粗精 矿经磨矿分级后，旋流器溢流获得- 0 ．0 4 5m m 粒级占 9 0 ％的产品，最终经两段磁选机选别后能获得品位为 6 0 ％以上的铁精矿，且总回收率达到8 0 ％以上，每日精 矿产量达到了1 2 0t ，较好地解决了尾矿中磁性铁回收 难的问题。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 张国旺等大型立磨机在铜尾矿回收利用中的应用 匿矿精矿 图3 改造后工业生产流程 改造前后的选别指标见表4 所示。 表4 改造前后的各项选矿指标对比 通过表4 可以看出，改造后的各项指标，均超过了 改造前的指标，精矿品位比原来高出近1 0 个百分点，每 天出产的铁精矿远超过了原来的5 5t ／d ，且少用一次粗 选和一次精选，磨矿能耗比原来少用1 ．6k W h ／t ，大大 降低了选厂的运行成本。此外，该选厂每年可获得品位 6 0 ％以上的铁精矿约3 ．6 万吨，直接提高了该选厂的经 济指标；也间接减少了尾矿的排放量，对构建资源节约 型、环境友好型社会等方面做出了重要的现实贡献。 4 磨矿分析 球磨机的介质运动如图4 所示，介质球在球磨机 中运动分为4 个区研磨区、碰撞区、空白区、死区。研 磨区内介质对矿粒的研磨作用，底脚区为抛落状态介 质产生冲击、跳动和滚动的区域，磨矿作用最强。因 此，球磨机的主要作用力为对矿物的冲击碰撞力。 对于该铜尾矿而言，在磨矿过程中，矿物因球磨机 中介质球的冲击碰撞作用，能使矿物细磨到- 0 ．0 7 4r 姗 碰撞区 泻落式介质 图4 球磨机的介质运动图 粒级占9 0 ％，但冲击碰撞作用并不能脱去矿物表面包 覆的药剂，这也是现场铁精矿品位上不去的原因之一。 立式搅拌磨矿机，因搅拌器的带动，介质球在磨机 筒体力做螺旋上升运动。介质球与矿物之间旋转摩 擦，能良好地擦除矿物表面形成的黏附，并使之良好的 单体解离，使得矿物单体良好的裸露出来，进而在选别 过程中，能被良好的分选。这也是选厂改造后，品位比 原来高出1 0 个百分点的主要原因，且从粗精矿到精 矿，品位提升幅度较大。 5 结论 1 我国铜尾矿储存量巨大，绝大部分尾矿中具有 丰富可利用资源，潜在价值巨大；利用新技术、新设备 对尾矿进行综合回收再利用，是一个良好的发展趋势。 2 采用立式搅拌磨机对北方铜业某选厂铜尾矿 中的磁性铁进行回收利用，可以获得品位6 0 ％以上的 铁精矿，比原来品位高出1 0 个百分点，且磁性铁总回 收率高达8 0 ％，产量大，起到良好的尾矿回收作用，直 接提高选厂的经济指标。 3 尾矿中有用矿物一般嵌布粒度偏细，需要细磨 才能达到单体解离。球磨机一般不能达到细磨效果， 立式搅拌磨矿机作为细磨设备，能满足各种细磨需要， 且磨矿能耗低，值得应用推广。 参考文献 [ 1 ] 黄晟，马晓东，张伟刚，等．金属矿物加工及其发展趋势[ J ] ．大 观周刊，2 0 1 2 3 2 1 4 4 - 1 4 5 ． [ 2 ] 杨晓峰，马颖．云南某选铜尾矿提铁降硫试验研究[ J ] ．矿冶， 2 0 11 ，2 0 c4 4 2 4 6 ． [ 3 ] 张锦瑞，王伟之，李富平，等．金属矿山尾矿综合利用与资源化 [ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 6 ． [ 4 ] 陈甲斌，王海军．铜矿尾矿资源结构与综合利用政策研究[ J ] ．中 国矿业，2 0 1 2 ，2 1 1 4 8 - 5 2 ． [ 5 ]张国旺，杨剑波，石德俊，等．立式螺旋搅拌磨矿机的研制及其在 钼矿再磨擦洗作业中的应用[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 9 1 2 3 - 2 6 ． [ 6 ]肖骁，张国旺，李玉刚，等．包钢选厂反浮尾矿搅拌磨细磨强化 分选试验研究[ J ] ．矿冶工程，2 0 1 1 ，3 1 2 3 2 3 4 ． 万方数据