云南北衙4kt_d多金属矿选矿厂设计与生产实践.pdf

2 0 1 1 年第6 期有色金属 选矿部分 3 9 D O I 1 0 ．3 6 3 9 0 ．i s s n l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 11 ．0 6 ．0 1 0 云南北衙4k t ／d 多金属矿选矿厂设计与生产实践 李剑铭l ，刘万锋1 ，杜立斌2 ，李忠武。 1 ．北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 7 0 ；2 ．紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭3 6 4 2 0 0 ；3 ．山东黄金 集团烟台设计研究工程有限公司，山东烟台2 6 4 0 0 0 摘要系统地介绍云南北衙多金属矿的矿石特性、设计选用的流程，并对选矿设备选犁进行详细的介绍，对设计指 标与生产指标进行对比。 关键词多金属矿；破碎；半自磨；浸出；磁选；浓缩；脱水 中图分类号T D 9 2 8 ．1 ；T D 9 5 3文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 1 0 6 - 0 0 3 9 0 4 D e s i g na n dP r o d u c t i o nP r a c t i c ei n4k t ／dP o l y m e t a l l i cC o n c e n t r a t o ri nB e i y a ，Y u n n a n L IJ i a n m i n 9 1 ，L I UW a n f e n 9 1 ，D UL i b i n 君，L IZ h o n g w u s I ．B e i j i n gR e s e a r c hI 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 ，B e i j i n g10 0 0 7 0 。C h i n a ；aZ i j i n M i n i n gG r o u pC o ．，L t d ．，S h a n g h a n gF u j i a n3 6 4 2 0 0 ，C h i n a ；3 ．Y a n t a iD e s i g na n dR e s e a r c h E n g i n e e r i n gC o ．，L t d ．，S h a n d o n gG o MG r o u pY a n t a iS h a n d o n g2 6 4 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t F e a t u r e so ft h eo r e ，t h ep r o c e s sa n dt h ee q u i p m e n ts e l e c t i o ni nap o l y m e t a l l i cc o n c e n t r a t o r i nB e i y ai ss y s t e m a t i c a l l yi n t r o d u c e di n t h i sp a p e r ．D e s i g na n dp r o d u c t i o ni n d e x e sa r ea l s oc o m p a r e d ． K e yw o r d s p o l y m e t a U i co r e ；c r u s h i n g ；S A G ；l e a c h i n g ；m a g n e t i cs e p a r a t i o n ；c o n c e n t r a t i o n ；d e h y d r a t i o n 云南北衙多金属矿矿石性质复杂，矿石中回收 价值最大的元素为金，其次为铁，铜的回收价值有 限，部分银可综合回收，而铅、锌从目前技术经济 条件来看暂无工业回收价值。该矿于2 0 0 6 年底建 设一座2k t ／d 多金属选矿厂，经过2 0 0 7 年的反复 调试和生产实践证明，其生产能力为1 ．5 ～1 ．6k t ／d 。 为了尽快开发北衙多金属矿的资源，补充现有选 矿厂产量的不足，决定新建一座4k t ／d 的多金属选 矿ro 在4k t ／d 选矿厂设计过程中充分吸收了老选矿 厂生产中的经验，并将近几年来选矿新技术与新设 备发展成果融入到设计之中，如半自磨采用国产 咖5 ．5r e x 6 ．6m 长筒型半自磨机[ 1 | ，强磁机采用国 内最大的S L o n 一2 5 0 0 立环脉动高梯度强磁机，浸出 设备采用国内最大的 1 0 ．5m x l l ．0m 浸出槽，脱 水采用先进的快开式压滤机。 收稿日期2 0 1 l 粕一2 l 作者简介李剑铭 1 9 7 6 一 。男，河南项城人。工程师。 1矿石性质 1 ．1 矿物组成 矿石中矿物组成复杂，矿石中金主要为自然 金；铁矿物主要为褐铁矿，其次为赤铁矿、水赤铁 矿、磁铁矿；铜矿物主要为孔雀石，其次有少量黄 铜矿、铜蓝等；铅矿物主要为白铅矿，其次为少量 方铅矿等；锌矿物主要为闪锌矿，其次有少量菱锌 矿等；其它金属矿物还有锰铅矿、砷铅矿、硬锰 矿、软锰矿、黄铁矿等；矿石中脉石矿物种类简 单，主要为绿泥石、黑云母、石英，其次为白云 石、长石、闪石、黏土矿物等。 矿石的矿物组成及相对含量见表1 。 矿石的多元素化学成分分析结果见表2 。 1 ．2 矿石结构构造 万方数据 4 0 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第6 期 表1 矿石的矿物组成及相对含量 T a b l e1 O r em i n e r a lc o m p o s i t i o na n dr e l a t i v ec o n t e n t ／％ 注1 褐铁矿中包括部分赤铁矿、水赤铁矿；2 锰铅矿包括少量 砷铅矿；3 硬锰矿中包括少量软锰矿、水锰矿；4 黑云母中包括 少量绢云母；5 白云石中包括少量方解石。 矿石主要呈块状、蜂窝状、多孔状构造，其次 呈浸染状、条带状、皮壳状构造等。矿石结构以粗 粒状结构、溶蚀交代结构、残余结构、镶边结构、 胶状结构为主，其次为脉状结构、网脉状结构、自 形一半自形结构等。 1 ．3 主要矿物的产出形式 1 自然金。矿石中金主要以自然金或含银自然 金形式存在，主要呈细粒、微细粒嵌布于褐铁矿、 石英、绿泥石等矿物粒间、裂隙或包裹于其中。嵌 布于褐铁矿中的自然金以裂隙金为主，其次为粒间 金，这两部分粒度相对较粗，一般为1 0 3 0 斗m ， 还有一部分自然金呈包裹金形式产出，粒度一般均 在5 “m 以下。 2 褐铁矿是针铁矿、水针铁矿与黏土矿物的 微晶集合体，也是矿石中最主要的铁矿物。褐铁矿 嵌布特征十分复杂，大部分褐铁矿与绿泥石、石英 等以不同形态紧密嵌生。部分褐铁矿与磁铁矿、赤 铁矿、水赤铁矿共生关系十分密切，主要表现为褐 铁矿、赤铁矿、水赤铁矿不同程度沿磁铁矿边缘及 裂隙交代产出。还有一部分褐铁矿与硬锰矿、锰铅 矿等矿物紧密共生。 3 磁铁矿是矿石中重要的铁矿物，矿物量相 对较低。大部分磁铁矿被赤铁矿、褐铁矿不同程度 交代，对于铁的回收十分不利。还有少部分后期成矿 表2 T a b l e2 的磁铁矿多呈自形晶、半自形晶嵌布于脉石矿物 中，粒度一般较细，有时呈脉状沿褐铁矿裂隙充填。 4 赤铁矿、水赤铁矿也是矿石中重要的铁矿 物之一，矿物量较磁铁矿低。大部分赤铁矿、水赤 铁矿沿磁铁矿边缘及裂隙交代产出，有时也被褐铁 矿交代，相互嵌布关系十分密切。还有部分赤铁矿 呈鲕状或胶状嵌布于脉石矿物中。 5 孔雀石是矿石中最主要的铜矿物，主要呈 粗、中粒状、板状或不规则状产出。大部分孑L 雀石 与褐铁矿共生较为密切，孔雀石解离发育，且与褐 铁矿的接触边界比较复杂。部分孑L 雀石有时呈脉状 嵌布于褐铁矿与绿泥石等脉石矿物的颗粒间隙，粒 度相对较细，还有一部分孑L 雀石呈微细粒包裹于脉 石矿物中。 6 硬锰矿在矿石中的含量并不高，主要呈放 射状、胶状、不规则状等与锰铅矿、褐铁矿等紧密 共生嵌布于脉石矿物粒间、裂隙或包裹于其中。 7 黄铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、铜蓝常常呈 细粒、微细粒浸染于铁矿物或脉石矿物中，矿石中 硫化矿物的嵌布粒度均很细，一般为5 2 0m m 。 1 ．4 矿石中重要矿物的解离度分析 根据铁矿物的解离度测定结果，不同磨矿细度 下铁矿物的解离度变化幅度并不明显，这与矿石中 铁矿物的嵌布粒度特征相吻合，嵌布粒度较粗的磁 铁矿、赤铁矿、褐铁矿在一7 4 斗m 占7 0 ％的磨矿细 度下已单体解离，而嵌布粒度细的褐铁矿即使在 一7 4 斗m 占9 0 ％的磨矿细度下也不能单体解离。 根据孔雀石的解离度测定结果，不同磨矿细度 下孔雀石的解离度变化幅度亦不明显，这主要是由 于大部分粒度较粗的孔雀石在较粗磨矿细度下已经 单体解离，由于孔雀石性脆且与其它矿物接触边界 相互交错，十分复杂，当继续细磨矿时，这部分未 解离的孔雀石解离效果仍然不好，孔雀石的单体解 离情况与其嵌布特征及粒度特征相吻合，这使得通 过选矿富集方法来回收孔雀石的难度较大。 1 ．5 矿石中金、铁、铜、铅、锌的赋存状态 矿石中金主要以独立矿物自然金或含银自然金 形式存在。 矿石中铁主要以褐铁矿、赤铁矿、水赤铁矿形 式存在，其次以磁铁矿形式存在，占有率分别为 矿石的化学成分分析 C h e m i c a la n a l y s i sr e s u l t so fo r e 塑坌 A u A g A s 坠 兰翌i璺 Q 型塑1 0 ．0 3 3 3 8 ．5 l3 ．6 00 ．0 2 40 ．6 61 3 ．0 75 ．4 4 生 竺坚巴坠竺生些兰 1 ．7 92 ．2 00 ．8 20 ．5 72 ．0 00 ．4 8 岔重L z ．1 7 卧5 9 ．3 6 虮o ．1 4 万方数据 2 0 1 1 年第6 期李剑铭等云南北衙4k t ／d 多金属矿选矿厂设计与生产实践 4 1 6 7 ．2 2 ％、2 3 ．6 5 ％，合计为9 0 ．8 7 ％。还有少部分以 碳酸铁及硅酸铁形式存在，占有率为8 ．7 6 ％，而以 黄铁矿、磁黄铁矿等硫化矿物形式存在的铁很少， 占有率只有0 ．3 7 ％。 矿石中铜的赋存状态十分复杂，只有0 ．0 6 9 ％ 的铜以黄铜矿或铜蓝等硫化铜矿物形式存在，占有 率为1 2 ．1 4 ％，还有0 ．1 5 ％的铜以孔雀石的形式存 在，占有率为2 6 ．4 1 ％。其它0 ．3 1 ％的铜以吸附态 或类质同象形式与褐铁矿、硬锰矿相结合产出， 占有率为5 4 ．5 8 ％，0 ．0 3 9 ％的铜与硅酸盐矿物相结 合产出，占有率为6 ．8 7 ％。可见在目前技术经济条 件下，只有0 ．2 1 9 ％的铜可回收利用，占有率为 3 8 ．5 5 ％。 矿石中铅的赋存状态也比较复杂，只有0 ．0 8 ％ 的铅以方铅矿形式存在，占有率为3 ．9 8 ％，还有 1 ．0 0 ％的铅以白铅矿的形式存在，占有率为 4 9 ．7 5 ％。其它0 ．6 5 ％的铅以吸附态或类质同象形 式与褐铁矿、硬锰矿相结合产出，占有率为 3 2 ．3 4 ％，0 ．2 8 ％的铅以铅矾形式产出，占有率为 1 3 ．9 3 ％。可见只有0 ．0 8 ％的铅可通过浮选回收。 矿石中锌的赋存状态也比较复杂，只有0 ．1 2 ％的 锌以闪锌矿形式存在，占有率为2 6 ．0 9 ％，还有0 ．0 9 ％ 的锌以菱锌矿的形式存在，占有率为1 9 ．5 7 ％。其它 0 ．1 9 ％的锌以吸附态或类质同象形式与褐铁矿、硬 锰矿相结合或与硅相结合产出，占有率为4 1 ．3 0 ％， 0 ．0 6 ％的锌以锌矾形式产出，占有率为1 3 ．0 4 ％。 可见只有0 ．1 2 ％的锌可通过浮选回收。 总体来看，矿石中回收价值最大的元素为金， 其次为铁，铜的回收价值有限，部分银可综合回 收，而铅、锌从目前技术经济条件来看暂无工业回 收价值1 2 ] o 2 选矿工艺原则流程及设计指标 2 ．1 选矿工艺原则流程 本次设计4k t ／d 的多金属选矿厂的流程原则上 是依据试验报告推荐的先浸出后磁选流程，并结合 现有选矿厂的工业生产实践而确定的，设计的原则 流程见图1 。 2 ．2 设计指标 根据采矿出矿品位，选矿试验结果及设计确定 的流程，确定的选矿指标见表3 。 3 主要设计方案及比较 3 ．1 破碎、磨矿系统 原矿 合质金 图1 选矿原则工艺流程 F i g ．1P r i n c i p l ef l o w s h e e to fb e n e f i c i a t i o n 表3 T a b l e 3 设计选矿指标 D e s i g n m i n e r a li n d i c a t o r s 水 产品繁俐1 ．d 4 ’面黑丽 同收率／％ F e l o o ．O 1 6 ．1 0 2 6 ．0 0 5 7 ．9 0 A u 1 0 0 ．O 8 3 ．0 0 原矿1 0 0 ．0 40 0 0 3 1 ．6 12 ．1 2 金 70 3 8 ．4 鲥 弱磁选铁精矿 8 ．2 13 2 8 ．4 0 6 2 ．0 0 强磁选铁精矿1 7 ．6 7 7 0 6 ．8 0 4 6 ．5 0 尾矿7 4 ．1 229 6 4 ．8 02 4 ．6 9 3 ．1 ．1 破碎、磨矿流程 原矿粒度为一7 5 0m m ，属中硬偏软矿石。原矿 含泥量大，特别是雨季矿石黏度大，破碎时容易 堵塞破碎机，矿石用普通的破碎机进行细碎是不 可行的。根据现有选厂的生产实际情况，采用粗 破碎 半自磨 球磨流程可以更好地适应北衙的矿 石性质。 根据北衙矿石的特点并结合原有选矿厂的生产 实践，确定采用一段开路破碎，将矿石破碎到一3 0 0 m m ，破碎后的矿石给入半自磨机，二段磨矿采用 溢流型球磨机与旋流器闭路方案，旋流器溢流为最 终磨矿产品。 与现有选厂比较，给人半自磨的原矿进行了破 碎，避免了大块矿石进入半自磨机，可以改善半自 万方数据 4 2 有色金属 选矿部分2 0 1 1 年第6 期 磨机的工作条件，增加了半自磨吐料粗颗粒破碎返 回系统，改善了半自磨作业条件。 3 ．1 ．2 破碎、磨矿设备 考虑到矿石含泥多、水分高，黏性大、矿石流 动性差的特点，在粗碎前选用1 ．5r e x 8 ．0m 重型板 式给料机给料。为了避免超过破碎机进料口允许的 大块矿石进人破碎机，在原矿仓上设有格筛，格筛 间距7 5 0m m 。 根据需要破碎的矿石量及对破碎产品粒度的要 求，选择进口复摆式颚式破碎机C 1 1 0 。 一段磨矿选用l 台西5 ．5r e x 6 ．6m 半自磨机， 二段磨矿选用2 台似．3m x 7 ．0m 溢流型球磨机。 分级设备选用F X 2 5 0 一G T x l 0 旋流器组2 组， 每组有6 台旋流器工作，4 台备用。 3 ．2 氰化浸出系统 3 ．2 ．1 氰化浸出流程 根据试验的推荐，本次设计仍然采用北衙目前 使用的全泥氰化炭浸法 C I L [ 3 | 。由于含有氰化 物的回水返回磨矿分级系统进行循环使用，因此在 磨矿过程中会有一定量的金被浸出，随磨矿产品进 入浸前浓缩机。根据生产经验，浓缩机溢流含金浓 度约为0 ．1 5W t 左右，按照早回收早受益的原则， 需要提前将这部分金回收。设计选用吸附柱进行此 部分金的回收，利用地形使浓缩机的溢流自流进入 吸附柱进行炭吸附，定期将吸附柱中的载金炭取出 进行解吸电积。 3 ．2 ．2 氰化浸出设备 氰化浸出设备选用国内生产的咖1 0 ．5m x l l ．0 m 搅拌槽，该规格是国内设备厂目前可以生产的、 比较成熟的最大规格。 设计选用咖1 ．2r e x 5 ．0m 吸附柱进行金的回收。 3 ．3 磁选系统 3 ．3 ．1 磁选流程 磁选目的是为了回收含铁矿物，原矿中铁主要 以褐铁矿、赤铁矿、水赤铁矿形式存在，其次以磁 铁矿形式存在，占有率分别为6 7 ．2 2 ％、2 3 ．6 5 ％， 合计为9 0 ．8 7 ％。还有少部分以碳酸铁及硅酸铁形 式存在，而以黄铁矿、磁黄铁矿等硫化矿物形式存 在的铁很少。根据选矿试验的推荐，并结合现有选 厂生产实践，确定磁选流程为弱磁粗选 弱磁精 选 中磁扫选 强磁选流程。 3 ．3 ．2 磁选设备 弱磁粗选采用C T B l 2 3 6 弱磁场磁选机，弱磁 精选采用C T B l 0 3 0 弱磁场磁选机，弱磁扫选采用 C T B12 3 6 弱磁场磁选机，强磁选采用S L o n 一2 5 0 0 立 环脉动高梯度强磁机。 3 ．4 脱水系统 3 ．4 ．1 脱水流程 弱磁选铁精矿、强磁选铁精矿脱水采用二段脱 水流程，即先浓缩再过滤流程。尾矿先经浓缩机浓 缩到浓度3 5 ％以上，再输送到尾矿压滤车间进行 脱水。 3 ．4 ．2 脱水设备 弱磁选铁精矿先采用q H 5m 浓缩机浓缩，再采 用陶瓷过滤机过滤。强磁选铁精矿先采用西2 4m 高效浓缩机浓缩，再采用快开式压滤机压滤。磁选 尾矿先采用咖6 0m 浓密机浓缩，再采用快开式压 滤机压滤。 3 ．5 冶炼系统 3 ．5 ．1 冶炼流程 解吸电积采用常规且成熟的高温高压无氰解吸 电积工艺，获得产品是金泥。金泥经过酸洗除杂， 再过滤、干燥，配上一定的熔剂 硼砂 硝酸钾 后，进入中频炉进行熔炼，熔炼温度为l2 5 0 ℃左 右，时间约2 ～2 ．5h ／炉，产品为合质金。 3 ．5 ．2 冶炼设备 解吸电积设备采用处理载金炭能力为8 伽的 高温高压无氰解吸电积成套设备。 表4选矿厂主要设计指标与生产指标对比 T a b l e4 C o m p a r i s o nt a b l ef o rm a i nd e s i g ns p e c i f i c a t i o n sa n dp r o d u c t i o ni n d i c a t o r so fp r o c e s s i n gp l a n t 下转第4 9 页 万方数据 2 0 1 1 年第6 期祝怡斌等离子型稀土原地浸矿水污染控制措施 4 9 地下水长期动态观测网、母液处理车间地下水长期 动态观测网和矿区下游地下水长期动态观测网组 成。原地浸矿采场地下水长期动态观测网是在各原 地浸矿采场第三级监控收集系统至溪流之间沿地下 水流向设一定数量地下水观测井。母液处理车间地 下水长期动态观测网是在母液处理车间与下游溪流 之间设一定数量地下水观测井。矿区下游地下水长 期动态观测网是在矿区设置若干地下水与地表水长 期监测点。地下水主要监测水质、水位，地表水则 为水质与流量等变化，按枯季监测频率可6 0 天一 次，汛期监测频率可3 0 天一次，总体上按全年6 次以上的监测频率。如发生污染事件，则监测频率 至少每天1 次，实行实时监测。当长观孔水质指标 中总稀土能够达到回用要求，氨氮等浓度超过缔 土工业污染物排放标准 G B 2 6 4 5 1 2 0 1 1 中新 建企业直接排放标准限值时，在长观孔上游打地下 水抽水井，井内水抽至母液处理车间回用。 3 结论与建议 南方离子型稀土池浸工艺和堆浸工艺对生态环 境破坏严重，开挖含矿山体、浸矿池 场 、尾砂 排放等作业形成大量的露天采场、浸矿池 场 、 尾砂场，水土流失严重，生态恢复困难。原地浸矿 工艺不需开挖山体、仅打少量注液孔、收液巷道 上接第4 2 页 4 选矿厂试生产实践 北衙4k t ／d 选矿生产线于2 0 1 0 年9 月完成空 负荷联动试车并转入半负荷联动试生产准备，选矿 厂于2 0 1 0 年1 0 月2 3 日开始半负荷联动试生产， 1 0 月2 5 日尾矿矿浆顺利到达尾矿库附近的尾矿压 滤车间，工艺流程生产线全部贯通，生产组织转入 达产达标调试阶段。至2 0 1 1 年2 月生产调试结束 时，选矿厂各项生产指标已达产达标，部分生产调 试指标高于设计指标。选矿厂主要设计指标与生产 指标对比见表4 ，表中数据为2 0 1 0 年1 1 月至2 0 11 年2 月共4 个月的平均数据。 5 结论 1 云南北衙多金属矿矿石矿物组成复杂，可 回收的有价元素多，矿石结构构造复杂，属难选矿 石，选矿工艺流程复杂。 孔 ，对生态破坏很小，不会形成露天采场、浸矿 池 场 、尾砂场等废弃地，生态恢复容易。池浸 工艺和堆浸工艺为限制和淘汰工艺，原地浸矿工艺 为鼓励的工艺。但是，原地浸矿采场收液系统如不 完善，浸矿液进入地下，将引起地下水、地表水氨 氮超标，造成水体污染。本文根据源头控制、资源 利用、监控应急的污染控制思路，提出了清污分 流、人工假底防渗、三级监控收液系统、溪流水回 收、应急防控措施、生态恢复、地下水监控等6 个方 面的污染控制措施。可供原地浸矿采矿的矿山借鉴， 也可为从事原地浸矿采矿设计、研究人员参考。 参考文献 [ 1 ] 程建忠，车丽萍．中国稀上资源开采现状及发展趋势[ J ] ． 稀土，2 0 1 0 。3 1 2 6 5 7 2 ． [ 2 ] 程建忠，侯运炳，车丽萍．白云鄂博矿床稀上资源的合理 开发及综合利用[ J ] ．稀土，2 0 0 7 ，2 8 1 7 0 7 3 ． [ 3 ] 余永富．我国稀土矿选矿技术及其发展[ J ] ．中国矿业大 学学报，2 0 0 1 ，3 0 6 5 3 7 5 4 4 ． [ 4 ] 汤洵忠，李茂楠，杨殿．我国离子型稀上矿开发的科技 ．进步[ J ] ．矿冶工程，1 9 9 9 ，1 9 2 1 4 一1 6 ． [ 5 ] 车丽萍，余永富．我国稀土矿选矿生产现状及选矿技术 发展[ J ] ．稀土，2 0 0 6 ，2 7 1 9 5 1 0 5 ． [ 6 ] 赵婧，汤洵忠，吴超．我国离子吸附型稀土矿开采提 取技术综述[ J ] ．云南冶金，2 0 0 1 ，3 0 1 l l 1 6 ． 2 针对云南北衙多金属矿矿石含泥多、水分 高、黏性大的特点，选矿厂采用半自磨工艺是比较 合理的。 3 在粗碎设备选择时，充分考虑矿石在破碎 机排矿口的黏结情况，选择通过能力大的破碎机。 4 在排矿设备选择时充分考虑矿石含泥多、 水分高、黏性大的特点，选用具有强制排矿能力的 板式给料机。 5 云南北衙多金属矿选厂工艺流程选择合理， 设备选型正确，选厂顺利达产达标。 参考文献 [ 1 ] 选矿设计手册编委会．选矿设计手册[ M ] ．北京冶金 工业出版社。1 9 8 8 1 4 2 ． [ 2 ] 蔡殿忱，徐志明．金矿石化学处理工艺学[ M ] ．沈阳东 北大学出版社。1 9 9 6 1 1 1 ． [ 3 ] 杜立斌，李剑铭，滕根德．某低品位氧化型金矿选矿试验 研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 1 5 1 3 1 6 ． 万方数据