駱 任

某氧化銅礦脫泥優(yōu)化工業(yè)試驗(yàn)研究

駱 任

（湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100）

內(nèi)蒙古某氧化銅礦由于礦體的風(fēng)化（氧化）程度較大，導(dǎo)致開采過(guò)程中伴有大量的原生礦泥，設(shè)計(jì)之初采用浮選的方法進(jìn)行預(yù)先脫泥，但是實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)礦泥的脫除率較低，而且礦泥中含銅礦物的夾帶現(xiàn)象明顯，導(dǎo)致銅在脫泥精礦中的損失較大。試驗(yàn)分別對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的脫泥給礦進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的粒級(jí)分布研究，在此基礎(chǔ)上提出了采用充氣式水力旋流器脫泥代替原有的浮選脫泥工藝的方法，經(jīng)小型試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證，該法能有效提高礦泥的脫除率，同時(shí)減低脫泥精礦中銅的損失，優(yōu)化了后續(xù)的氧化銅浮選指標(biāo)。

氧化銅礦；充氣式水力旋流器；浮選指標(biāo)

氧化銅礦開采過(guò)程中通常伴生有一定量的礦泥（原生泥），同時(shí)在磨礦過(guò)程中因過(guò)粉碎又會(huì)產(chǎn)生一部分礦泥（次生泥），礦泥的組成成分較為復(fù)雜，其通常由高嶺土、絹云母、方解石、膨潤(rùn)土、滑石、針鐵礦等礦物組成，眾多選礦生產(chǎn)實(shí)踐表明：礦泥的存在對(duì)氧化銅礦的浮選回收有較大的不良影響，為了降低其對(duì)浮選的干擾，通常在氧化銅浮選前對(duì)礦漿進(jìn)行脫泥。礦漿脫泥的方法通常包括：（1）淘析法脫泥；（2）浮選法脫泥；（3）選擇性絮凝脫泥；（4）水力旋流器脫泥等。目前在工藝上應(yīng)用最多的主要是浮選法脫泥和水力旋流器脫泥，近年來(lái)后者由于具有操作簡(jiǎn)單、分級(jí)效率高、可調(diào)控范圍寬等特點(diǎn)開始逐漸取代前者［1～5］。

傳統(tǒng)的水力旋流器是利用礦漿中的固體顆粒自身的密度和粒度大小，在重力和離心力的共同作用下進(jìn)行等降分級(jí)，該方法雖然有較高的分級(jí)效率，但是由于礦漿在旋流器中停留的時(shí)間很短，因此，由于機(jī)械混雜造成的夾帶亦不可避免，為了盡可能地避免機(jī)械夾帶，20世紀(jì)80年代初出現(xiàn)的充氣式水力旋流器結(jié)合了傳統(tǒng)水力旋流器與泡沫浮選的特點(diǎn)，通過(guò)高壓進(jìn)入旋流器的空氣與礦漿中固體顆粒發(fā)生高速對(duì)向撞擊而分散成超細(xì)粒泡沫體，達(dá)到對(duì)上升的分級(jí)溢流進(jìn)行清洗的目的，在綜合力場(chǎng)中強(qiáng)化了分級(jí)的效果，同時(shí)亦降低了脫泥精礦中的銅礦物損失［6］。

本文以內(nèi)蒙古某氧化銅礦選礦廠的磨礦產(chǎn)品為研究對(duì)象，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)其進(jìn)行粒級(jí)分級(jí)，通過(guò)考察當(dāng)前磨礦條件含銅礦物的分布趨勢(shì)，在實(shí)驗(yàn)室中分別采用淘析脫泥、浮選脫泥、選擇性絮凝脫泥、普通水力旋流器脫泥與充氣式水力旋流器脫泥進(jìn)行脫泥效果的對(duì)比，在此基礎(chǔ)上采用充氣式水力旋流器進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)和流程改造，改造前與改造后的生產(chǎn)對(duì)比結(jié)果表明：該法與之前的浮選脫泥法相比，礦泥產(chǎn)率提高了5%左右，礦泥中的銅損失率較之前下降了6%左右，銅精礦（硫化銅＋氧化銅）的回收率綜合提高了12.70%。為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，在同類礦山有較強(qiáng)的推廣意義。

1 礦石性質(zhì)

1.1原礦化學(xué)組成

原礦主要化學(xué)成分和銅物相分析結(jié)果分別見(jiàn)表1和表2。

表1 主要化學(xué)成分分析結(jié)果%

表2 銅物相分析結(jié)果%

從表1可以看出：礦石主要的化學(xué)成分是SiO2、CaO、Al2O3以及TFe、MgO等，有價(jià)成分主要為Cu，Au、Ag、Pb、Zn等含量甚低。

表2的分析結(jié)果表明：礦石中的銅主要以自由氧化銅的形式存在，約占總銅的73.90%，硫化銅合計(jì)約占總銅的12.87%，難以浮選回收的硅孔雀石和結(jié)合氧化銅約占總銅的13.23%。

1.2原礦礦物組成

采用工藝礦物學(xué)研究手段對(duì)原礦礦樣進(jìn)行了礦物組成研究，礦物組成見(jiàn)表3。

表3 礦物組成%

表3的結(jié)果表明：礦石中的礦物主要以石英、方解石、褐鐵礦、粘土礦物、長(zhǎng)石等為主，這些礦物中除石英外，其它礦物均易在磨礦作業(yè)中泥化形成次生礦泥，特別是高嶺土和粘土礦物，其本身就屬于泥質(zhì)類礦物，由此可推測(cè)在實(shí)際生產(chǎn)中礦石經(jīng)磨礦作業(yè)后其泥質(zhì)含量將＞20%，這是選礦的難點(diǎn)所在。

1.3磨礦產(chǎn)品的粒度組成及銅金屬的分布

為了確切了解磨礦產(chǎn)品的粒級(jí)分布情況，以及目的回收礦物銅在各個(gè)粒級(jí)的分布情況，技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了一個(gè)月的連續(xù)取樣，并將每天的樣品進(jìn)行篩水析并化驗(yàn)各個(gè)粒級(jí)中的Cu含量，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了綜合統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4的磨礦產(chǎn)品綜合統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，磨礦產(chǎn)品的粒度呈兩極化分布，產(chǎn)品的過(guò)細(xì)現(xiàn)象比較明顯，其中－10μm粒級(jí)的平均產(chǎn)率為26.23%，Cu的分布率為16.92%，－18μm粒級(jí)的累計(jì)產(chǎn)率為36.79%，Cu的累計(jì)分布率為24.5%%；如何將－10 μm粒級(jí)的礦泥有效脫除，同時(shí)盡量避免含Cu礦物的夾帶，正是本研究需要解決的問(wèn)題。

2 預(yù)先脫泥實(shí)驗(yàn)室研究

對(duì)取自生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的球磨產(chǎn)品進(jìn)行機(jī)械攪拌混勻后縮分成若干等份用于后續(xù)的試驗(yàn)研究。首先在實(shí)驗(yàn)室條件下分別采用淘析脫泥、浮選脫泥、選擇性絮凝脫泥、普通水力旋流器脫泥與充氣式水力旋流器脫泥進(jìn)行脫泥對(duì)比試驗(yàn)研究［7］。

2.1淘析脫泥

淘析脫泥是指在磨礦產(chǎn)品中加入礦泥分散劑并進(jìn)行攪拌，攪拌靜置后用虹吸法脫除懸浮的礦泥的一種脫泥方式，該法主要用于實(shí)驗(yàn)室條件下的脫泥，其脫泥效果可以作為工業(yè)生產(chǎn)的參考依據(jù)。

試驗(yàn)以水玻璃作為礦泥分散劑，分別以10μm、18μm和23μm粒級(jí)作為理論分級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了淘析脫泥對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 淘析脫泥試驗(yàn)結(jié)果

從表5的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用淘析脫泥法獲得的礦泥產(chǎn)率在13.46%～15.06%區(qū)間，Cu在礦泥中的占有率在11.91%～14.06%區(qū)間，通過(guò)與表4的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比可知，針對(duì)該礦采用淘析脫泥法的脫泥效率不佳。

2.2浮選脫泥

浮選脫泥法是指在浮選回收有用礦物之前，在礦漿中加入一定量的起泡劑將礦泥預(yù)先浮出的脫泥方法，目前在生產(chǎn)上運(yùn)用較為廣泛。本試驗(yàn)參照改造前的工藝流程采用三段粗選兩段掃選兩段精選進(jìn)行脫泥對(duì)比試驗(yàn)。浮選脫泥試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 浮選脫泥試驗(yàn)結(jié)果%

從表6的試驗(yàn)結(jié)果可知，浮選脫泥法可以脫除的礦泥產(chǎn)率為19%左右，Cu在礦泥中的品位與原礦接近，說(shuō)明浮選脫泥法的選擇性較差。

2.3選擇性絮凝脫泥

選擇性絮凝脫泥是在淘析脫泥法的基礎(chǔ)上添加絮凝劑，達(dá)到使有用礦物絮凝沉淀而泥質(zhì)礦物懸浮在上層的目的，然后采用虹吸法將其進(jìn)行脫除。

試驗(yàn)以水玻璃作為礦泥分散劑，以聚丙烯酰胺作為絮凝劑，分別以10μm、18μm和23μm粒級(jí)作為理論分級(jí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了選擇性絮凝脫泥對(duì)比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 選擇性絮凝脫泥試驗(yàn)結(jié)果

從表7的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用選擇性絮凝脫泥法獲得的礦泥產(chǎn)率在12.46%～18.52%區(qū)間，Cu的占有率在10.39%～16.16%區(qū)間，該結(jié)果較淘析脫泥法的結(jié)果略好，但是其脫泥的效果仍不夠理想。

2.4普通水力旋流器脫泥

普通水力旋流器脫泥是利用礦漿中的固體顆粒自身的密度和粒度大小，在重力和離心力的共同作用下進(jìn)行等降分級(jí)的一種脫泥方法［8］。在探索試驗(yàn)中通過(guò)對(duì)技術(shù)參數(shù)（給礦壓力、濃度、沉砂口直徑等）的不斷調(diào)整，最終獲得了穩(wěn)定的試驗(yàn)結(jié)果。普通水力旋流器脫泥試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 普通水力旋流器脫泥試驗(yàn)結(jié)果%

從表8的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用普通水力旋流器進(jìn)行脫泥最優(yōu)條件下，礦泥的產(chǎn)率為23.47%，含Cu為2.27%，Cu的占有率為18.05%，該指標(biāo)較其它脫泥方法獲得的指標(biāo)優(yōu)異。

2.5充氣式水力旋流器脫泥

充氣式水力旋流器脫泥是在普通水力旋流器脫泥的基礎(chǔ)上，通過(guò)加入高壓氣體在旋流器管壁內(nèi)對(duì)上升的溢流（礦泥）進(jìn)行對(duì)流清洗，以降低礦泥中目的礦物損失的一種脫泥方式。在試驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況分別對(duì)給礦壓力、給礦濃度、溢流管深度、充氣量、沉沙口直徑以及沉沙口形狀等進(jìn)行了不斷調(diào)整優(yōu)化。充氣式水力旋流器脫泥試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 充氣式水力旋流器脫泥試驗(yàn)結(jié)果%

從表9的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用充氣式水力旋流器進(jìn)行脫泥最優(yōu)條件下，礦泥的產(chǎn)率為24.55%，含Cu為2.02%，Cu的占有率為16.78%。

通過(guò)對(duì)比上述幾種脫泥方法的試驗(yàn)指標(biāo)可知，采用充氣式水力旋流器獲得的脫泥效果最好，故推薦采用該法進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)。

3 工業(yè)試驗(yàn)

該氧化銅礦在設(shè)計(jì)之初采用的原則流程是：原礦破碎至－17 mm粒級(jí)后采用球磨機(jī)與螺旋分級(jí)機(jī)組合進(jìn)行閉路磨礦，磨礦產(chǎn)品的粒度為－74μm占65%左右，磨礦產(chǎn)品首先添加起泡劑進(jìn)行脫泥浮選，脫泥浮選尾礦進(jìn)行硫化銅礦浮選，硫化銅浮選尾礦采用“硫化浮選”的方法浮選回收氧化銅礦物。其脫泥作業(yè)的平均產(chǎn)率為19%左右，礦泥中含Cu為2.9%左右與原礦品位接近，Cu的損失率為20%左右；礦泥中－10μm粒級(jí)的產(chǎn)率僅占約60%左右，其中粗粒（大于74μm粒級(jí)）的占有率為25%左右，說(shuō)明采用浮選法脫泥導(dǎo)致的粗粒夾帶現(xiàn)象較為明顯。改造之前硫化銅選礦部分獲得的銅精礦中含Cu為16%左右，Cu回收率為7%左右，氧化銅選礦部分獲得的銅精礦含Cu為25%左右，Cu回收率為55%左右。

改造之前的藥劑用量，特別是氧化銅浮選作業(yè)時(shí)硫化鈉、高級(jí)黃藥、起泡劑等的用量較設(shè)計(jì)用量大了近三倍，其原因可能是由于礦漿中殘余的礦泥在目的礦物表面覆蓋降低了其進(jìn)入泡沫的幾率，同時(shí)細(xì)泥礦泥的比表面積較大能吸附較多的選礦藥劑降低了選礦藥劑的有效濃度。后期在工業(yè)生產(chǎn)中雖然在脫泥浮選作業(yè)中嘗試添加絮凝劑以期達(dá)到強(qiáng)化脫泥效率，降低藥劑用量、優(yōu)化浮選指標(biāo)的目的，但是收效甚微［9］。因此，本研究的目的在于尋找一種高效的選礦脫泥工藝。

3.1充氣式水力旋流器脫泥工業(yè)試驗(yàn)

工業(yè)試驗(yàn)是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的，試驗(yàn)的日處理量為50 t／d，試驗(yàn)為期一個(gè)月，其中前半個(gè)月為調(diào)試期，后半個(gè)月為穩(wěn)定期，穩(wěn)定期的綜合指標(biāo)見(jiàn)表10。

表10 充氣式水力旋流器脫泥工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果%

從表10的結(jié)果可知，采用充氣式水力旋流器進(jìn)行脫泥工業(yè)試驗(yàn)，礦泥的產(chǎn)率為23.02%，較同期工業(yè)浮選脫泥的產(chǎn)率高4.6%，Cu在其中的損失率為14.25%，較同期工業(yè)浮選脫泥的損失率低6.46%，說(shuō)明充氣式水力旋流器更適用于該礦脫泥。

3.2流程改造后的生產(chǎn)指標(biāo)

在充氣式水力旋流器脫泥工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的脫泥流程進(jìn)行了工業(yè)改造。改造經(jīng)調(diào)試穩(wěn)定后進(jìn)行了半年的連續(xù)生產(chǎn)。改造前后的生產(chǎn)工藝流程圖如圖1和圖2所示，生產(chǎn)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表11。

從表11的結(jié)果可知，改造后礦泥的產(chǎn)率較之前增加了5.51%，Cu的損失率則下降了6.51%；硫化銅精礦中Cu的品位提高了3.01%，回收率下降了0.44%；氧化銅精礦中Cu品位提高了3.58%，回收率提高了13.14%。說(shuō)明脫泥效率的提高對(duì)后續(xù)含銅礦物的浮選回收有利，特別是有利于氧化銅的浮選回收。

表11 生產(chǎn)結(jié)果對(duì)比%

圖1 改造前生產(chǎn)工藝流程及綜合藥劑制度

4 結(jié) 論

1.磨礦產(chǎn)品中細(xì)粒級(jí)的礦泥含量較高，改造之前采用浮選脫泥的方法難以有效脫除礦漿中的泥質(zhì)，同時(shí)脫泥作業(yè)中存在較嚴(yán)重的夾帶現(xiàn)象，導(dǎo)致含Cu礦物損失較大。

圖2 改造后生產(chǎn)工藝流程及綜合藥劑制度

2.在實(shí)驗(yàn)室條件下分別對(duì)比了幾種脫泥方法對(duì)該磨礦產(chǎn)品的脫泥效果，最終推薦采用充氣式水力旋流器進(jìn)行脫泥工業(yè)試驗(yàn)，并取得了較好的效果。

3.在工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了流程改造，通過(guò)對(duì)比改造前后的生產(chǎn)指標(biāo)可知，改造后可大幅提高脫泥效率，降低藥劑消耗，同時(shí)優(yōu)化了生產(chǎn)指標(biāo)。

4.本研究以生產(chǎn)實(shí)例證明了泥質(zhì)的存在對(duì)選礦過(guò)程存在較大的不利影響，通過(guò)優(yōu)化脫泥方法可以提高選礦效率，可為同類礦山提供借鑒。

［1］ 張宏斌，趙華，潘敬松，等.印度尼西亞HARITA鐵礦石選礦試驗(yàn)［J］.金屬礦山，2014，（10）：46－50.

［2］ 郎平振，饒綺麟.礦石泥化對(duì)碎磨工藝的影響［J］.有色金屬（選礦部分），2007，（1）：35－40.

［3］ 王淀佐.浮選藥劑作用原理及應(yīng)用［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1982.

［4］ 趙涌泉.氧化銅礦的處理［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1982.

［5］ 褚良銀，羅蒨，余仁煥.充氣水力旋流器控制有用礦物過(guò)磨的研究［J］.礦冶，1996，（4）：35－40.

［6］ Svarovsky L.Hydrocyclons［M］.Eastbourne：Holt，Rinehart and Winston，1984.

［7］ 褚良銀，羅蒨，余仁煥.充氣水力旋流器分級(jí)與富集特性的研究［J］.有色金屬（選礦部分），1996，（5）：29－33.

［8］ 李榮改，宋翔宇，喬江暉，等.含泥難選氧化銅礦石選礦工藝研究［J］.礦冶工程，2008，（1）：46－50.

［9］ 高洪山，楊奉蘭.提高難選氧化銅礦有用礦物回收率的選礦工藝［J］.礦冶工程，1999，（2）：44－46.

Study on Industry Experiment of Deslim ing Optim ization of Copper Oxide O re

LUO Ren
（Hunan Research Institute of Nonferrous Metals，Changsha 410100，China）

Because of the large degree ofweathering（oxidation）of the copperore in Inner Mongolia，a large amountof primary mud is present in themining process.At the beginning of design，flotation is used to preliminarily desliming，but in actual production，the entrainment of copperminerals in slime is obvious，which leads to the loss of copper in desliming concentrate.In thisstudy，a long-term particle size distribution studywas carried outon the desliming ore at the production site.On this basis，the method of replacing the original flotation and desliming process with the inflatable hydrocyclone was proposed.Experimental and industrial tests show that thismethod can effectively improve the removal rate of sludge and reduce the loss of copper in desliming concentrate，and optimize the follow-up indicators of copper oxide flotation.

copper oxide ore；air-sparged hydrocyclone（ASH）；flotation indexes

TD922

：A

：1003－5540（2016）06－0016－05

2016－11－02

駱 任（1984－），男，工程師，主要從事有色金屬選礦工藝研究工作。