应用水射流粉碎技术回收贫铜矿石中铜试验_刘海鹏.pdf

应用水射流粉碎技术回收贫铜矿石中铜试验 刘海鹏 1， 2 王建英 1 张雪峰 1 吴旭 1 王 辉 1 （1. 内蒙古自治区白云鄂博多金属资源综合利用重点实验室， 内蒙古 包头 014010； 2. 内蒙古科技大学矿业研究院， 内蒙古 包头 014010） 摘要陕西西安某铜矿山废石铜品位为0.26， 目的矿物黄铜矿硬度为3.5。试样铜品位低于工业开采品 位。为寻求有效利用低品位铜矿石的有效途径， 采用水射流粉碎对试样进行粉碎试验。结果显示 试样经一段水 射流粉碎， 粉碎产品经筛孔尺寸为0.15 mm筛子筛分后， 筛上经二段水射流粉碎， 粉碎产品经筛孔尺寸为0.15 mm 筛子筛分， 筛下与一段粉碎筛下合并为精矿， 可以抛除产率为36.40、 回收率为9.25的尾矿； 水射流粉碎产品在 矿物组成上存在着目的矿物在细粒级部分富集， 脉石在粗粒级部分富集的效果。对水射流粉碎和球磨粉碎产品进 行浮选试验表明， 水射流粉碎可以提高浮选指标。 关键词低品位铜矿水射流粉碎球磨抛尾 中图分类号TD989， X75文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -06-120-04 DOI10.19614/ki.jsks.201906023 Experiment on Copper Recovery from Poor Copper Ore Using Water Jet Pulverizing Technology Liu Haipeng1， 2Wang Jianying1Zhang Xuefeng1Wuxu1Wang Hui12 （1. Key Laboratory for Comprehensive Utilization of Metal Resources of Baiyun Ebodo Metal Resources in Inner Mongolia Autonomous Region， Baotou 014010， China； 2. Mining Research Institute， Inner Mongolia University of Science and Technology， Baotou 014010， China） AbstractThe copper grade of waste rock from a copper mine in Xian， Shaanxi is 0.26， and the hardness of the tar- get mineral chalcopyrite is 3.5. The copper grade is lower than that of industrial exploitation degree. In order to find an effec- tive way to utilize low-grade copper ore，the samples were crushed by water jet. The results showed that the sample was crushed by first stage water jet pulverization， the crushed product was screened by sieve with mesh size of 0.15 mm， and the oversize crushed by second stage water jet pulverization，the undersize mixed with undersize from first stage crushing as the concentrate， tailings with yield rate of 36.40， recovery of 9.25 was obtained. The mineral composition of the water jet pul- verized products has the effect of partial enrichment of the target mineral in fine grade and partial enrichment of gangue in coarse grade. The flotation experiments of water jet pulverization and ball mill grinding products show that water jet pulveriza- tion can improve the flotation index. KeywordsLow-grade copper ore， Water-jet pulverization， ball-milling， Tailings discarding 收稿日期2019-05-11 基金项目内蒙古自治区科技计划项目 （编号 405-0901051701） ， 内蒙古自治区重大专项 （编号 4050406091802） 。 作者简介刘海鹏 （1994） ， 男， 硕士研究生。通讯作者张雪峰 （1964） ， 女， 教授， 博士研究生导师。 总第 516 期 2019 年第 6 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 516 June 2019 我国对铜矿资源的需求量很大， 但国内铜矿无利 用价值的贫矿多， 可利用的富矿少。铜矿开采的边界 品位为 0.2～0.3， 铜矿选矿的工业品位为 0.4～ 0.5。在探明的铜矿资源中， 大型铜矿仅占3， 中小 型矿床占97以上。中小型矿床的铜品位大多在边 界品位之下， 无商业利用价值， 大量低品位铜矿成为 废弃物， 致使我国需要大量进口国外的铜矿。因此， 寻求有效利用低品位铜矿的技术迫在眉睫。 水射流磨矿是利用高速水流冲击矿物并携带矿 物撞击硬靶将矿物粉碎。水射流具有差异粉碎的特 征， 因此可用于矿物与脉石破碎筛分分离。此外， 水 射流与球磨相比， 更倾向于将矿石沿不同矿物自然分 界面解离， 因而有助于提高后续浮选作业效率。本研 究采用水射流磨矿对某铜矿废石进行粉碎试验， 考察 水射流粉碎对产品粒度及铜矿物单体解离的影响。 1试验原料、 设备和方法 1. 1试验原料 试验铜矿来源于陕西西安某铜矿山采掘作业的 120 ChaoXing 废石， 铜品位低于铜矿工业开采品位。试验矿样目 的矿物为黄铜矿， 硬度为3.5， 主要脉石石英硬度为 7， 氧化铝硬度为8.8。经颚式破碎机和对辊破碎机破 碎至-5 mm， 试样粒度分布和多元素分析如表1和表 2所示。 1. 2试验设备 球磨使用武汉洛克粉磨设备制造有限公司出产 的XMQ150 mm50 mm型球磨机， 设备功率0.3 kW， 试验单次给矿量300 g， 进料粒度-5 mm。 水射流磨机为实验室自制的后混合靶式破碎机， 如图1所示。水流压力为50 MPa， 流量为75 L/min， 喷 嘴直径为3 mm， 靶距为30 mm， 使用振动给料机匀速 进料。工作原理为， 物料从入料器进入混合腔内， 随 着高压水泵喷射出的高压水流在混合腔内进行固液 混合， 物料进入准直管从喷嘴喷出， 作用在靶体上， 从而进行粉碎。整个过程中， 有水射流对物流的冲 击和水楔粉碎作用、 物料和腔体以及直管的摩擦剪 切粉碎作用、 物料与靶体的冲击粉碎作用 ［1-2］。 1. 3试验方法 1. 3. 1磨矿试验 球磨与水射流磨矿给料均为300 g。球磨机磨矿 进料固液比为2 ∶1， 球磨时间依据出矿细度要求确 定。水射流磨机给料后30 s完成粉碎。分别对粉碎 产物进行收集筛分、 分析化验。 1. 3. 2磨矿试验 对水射流粉碎和球磨粉碎产品分别进行浮选试 验。浮选捕收剂为2的丁基黄药、 抑制剂为4的水 玻璃、 起泡剂为2油， 浮选流程为1次粗选。 2试验结果及讨论 2. 1水射流粉碎 水射流粉碎时矿石沿着目的矿物和脉石解离面 断裂， 目的矿物绝大部分粉碎至细粒级， 脉石则主要 在粗粒级富集， 因而在粉碎后， 通过筛分， 目的矿物 主要在筛下富集 ［3-4］。对经高压水射流粉碎后物料进 行粒度分析， 结果如图2所示。 从图2可以看出 产率分布存在2个峰值区域， 分别为最细粒级 （-0.074 mm） 的35.29和相对较粗 粒级 （0.3～1.0 mm） 的31.19， 品位分布则呈从细粒级 到粗粒级逐渐下降的趋势， 说明高压水射流粉碎后 铜在细粒级部分富集， -0.074 mm粒级铜回收率达到 61.06。由于目的矿物和脉石的硬度不同， 矿石破 碎过程沿着目的矿物和脉石解理面断裂的， 因此， 在 破碎产品矿物组成上存在着目的矿物在细粒级部分 富集， 脉石在粗粒级部分富集的效果， 这也是水射流 粉碎的优越之处。 采用筛孔尺寸为0.3 mm的筛子对高压水射流一 段粉碎产品筛分， 对0.3 mm粒级进行二段粉碎， 高 压水射流二段粉碎后各粒级铜品位、 回收率情况， 如 图3所示。 由图3可知 二段粉碎产品与一段粉碎产品分布 率趋势相同， 但是在最细粒级铜富集效果更好； 对 于0.3 mm粗粒级部分， 可以发现， 此部分对原矿产 率接近40， 但是铜对原矿回收率却不足10， 说明 水射流粉碎后， 铜主要在细粒级部分富集， 差异性粉 碎明显。 2. 2水射流粉碎铜矿抛尾试验 根据水射流粉碎后， 铜主要在细粒级部分富集这 刘海鹏等 应用水射流粉碎技术回收贫铜矿石中铜试验2019年第6期 121 ChaoXing 一现象， 可以针对贫铜矿进行两段粉碎， 粗粒级脉石 部分抛出， 铜在细粒级富集， 品位提高， 使得原本处于 工业品位以下的废弃铜矿达到再利用工业品位 ［5-6］。 试样经一段水射流破碎后， 选取筛孔尺寸为0.3 mm的筛子进行筛分， 筛上进行水射流二段破碎， 粉 碎前后各产品产率、 品位、 回收率分布如表3所示。 试样经一段水射流破碎后， 选取筛孔尺寸为0.15 mm的筛子进行筛分， 筛上进行水射流二段破碎， 粉碎 前后各产品产率、 品位、 回收率分布如表4所示。 从表3、 表4可以看出 2种筛分粒度下， 一段粉 碎后筛上回收率基本相同， 但-0.15 mm粒级铜品位 比-0.3 mm粒级铜品位高， 即在粉碎和筛分后， 细粒级 中的铜品位更高 ［2］。经过一段粉碎后0.15 mm粒级 和0.3 mm粒级对原矿的产率， 前者明显更高， 说明 一段粉碎后0.15 mm粒级进入二段粉碎中的矿物更 多， 后续抛尾产率可能更高。 通过对比， 确定一段、 二段筛分作业筛孔尺寸均 为0.15 mm， 此时抛尾产率为36.40， 流程见图4。 2. 3与球磨抛尾试验对比 为了考察常规的磨矿设备球磨是否具有水 射流粉碎的抛尾效果， 采用球磨进行了相同的抛尾 试验。 条件试验表明， 球磨粉碎5 min时可达到与水射 流一段粉碎相同的磨矿细度。对球磨粉碎5 min产 品进行筛分分析， 结果如图5所示。 从图5可以看出 产率分布存在2个峰值区域， 分别为细粒级 （-0.074 mm） 的 31.51和较粗粒级 （0.3～1.0 mm） 的24.68， 但其他粒级产率并没有明显 的低峰存在， 品位分布则呈细粒级 （-0.074 mm） 和粗 粒级 （1 mm） 品位最高， 中间粒级品位相对较低的趋 势， 回收率分布情况则是在-0.074 mm 粒级达到 38.22， 随着粒级变粗， 回收率呈逐渐下降的趋势。 因此， 球磨粉碎后， 不能使铜在某一粒级富集， 不存 在差异性粉碎。 2. 4水射流粉碎铜矿的可浮性研究 为考察水射流粉碎是否有助于提高浮选效率 ［7］， 分别对水射流粉碎和球磨粉碎产品按图6流程进行 浮选试验， 结果见表5、 表6。 金属矿山2019年第6期总第516期 122 ChaoXing 由表5、 表6可以发现 随着-0.074 mm粒级含量 的增加， 精矿铜品位均逐渐降低， 采用水射流粉碎时 降低幅度更大； 铜回收率均在磨矿细度为-0.074 mm 占68时取得最大值， 且铜回收率相差不多， 但采用 水射流粉碎时精矿铜品位更高， 可以获得铜品位为 4.46、 回收率为81.18的精矿。 3结论 陕西西安某铜矿山废石铜品位为0.26， 目的矿 物为黄铜矿， 硬度为3.5， 主要脉石石英硬度为7。试 样铜品位为0.26， 低于工业开采品位。采用水射流 粉碎对试样进行粉碎试验， 破碎产品在矿物组成上 存在着目的矿物在细粒级部分富集， 脉石在粗粒级 部分富集的效果。试样经一段水射流粉碎， 粉碎产 品经筛孔尺寸为0.15 mm筛子筛分后， 筛上经二段水 射流粉碎， 粉碎产品经筛孔尺寸为0.15 mm筛子筛 分， 筛下与一段粉碎筛下合并， 可以抛除产率为 36.40、 回收率为9.25的尾矿。对水射流粉碎和球 磨粉碎产品进行浮选试验表明， 水射流粉碎可以提 高浮选指标。 参 考 文 献 张玉涛， 李亚清， 洪侯勋， 等. 基于高压水射流的超细煤粉制备 技术及其影响因素研究 ［J］ . 中国煤炭， 2014 （8） 93-96. 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