优化大山选矿厂磨矿粒度组成提高铜浮选指标.pdf

2 0 1 6 年第4 期有色金属 选矿部分 2 1 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 6 ．0 4 ．0 0 5 优化大山选矿厂磨矿粒度组成提高铜浮选指标 肖庆飞1 ，一，沈传刚1 ，一，康怀斌3 ，吴启明4 ，谢捷敏4 ，陈建文4 1 ．省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，昆明6 5 0 0 9 3 ；2 ．昆明理工大学 国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 ；3 ．铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽铜陵2 4 4 0 0 0 ； 4 ．江西铜业集团德兴铜矿，江西德兴3 3 4 2 2 4 摘要针对大山选矿厂磨矿产品粒度组成不合理的问题，进行了优化磨机球荷特性，提高磨矿产品粒度均匀性，增 加中间可选粒级含量的实验室试验和工业化试验，工业试验结果表明，在优化磨机球荷特性后，磨矿分级溢流中磨矿细度、易 选粒级 一2 0 0 3 8 J I I 含量分别提高了3 ．8 3 、5 ．8 6 个百分点， 2 0 0l t m 过粗粒级含量减少了3 ．7 5 个百分点。进一步在实验 室条件下对优化后的3 ’磨机分级溢流样和未优化的4 。磨机分级溢流样进行浮选闭路试验，结果表明，前者在原矿品位略低的 情况下铜精矿的产率和回收率分别高出0 ．5 2 和1 ．2 4 个百分点，达到了优化磨矿产品粒度组成提高铜浮选指标的结果。 关键词粒度组成；铜矿；磨矿；浮选 中图分类号T D 9 2 1 ．4 ；T D 9 5 2 ．1文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 6 0 4 - 0 0 2 1 - 0 3 I m p r o v i n gF l o t a t i o nI n d i c a t o ro fC o p p e rb yE n h a n c i n gS i z eC o m p o s i t i o n o fD a s h a nO r e ．d r e s s i n gP l a n t X I A OQ i n g [ e i ’”，C h e nC h u a n g a n g ’”，K A N GH u a i b i n ’，W UQ i m i n 9 4 ，X I EJ i e m i n 4 ，C H E N 胁删e ∥ J ．S t a t e 研L a b o r a t o r yo fc 0 唧玩N o n f e r r o u sM e t a lR e s o u r c e sC l e a nU t i l i z a t i o n ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ； 2 ．F a c u l t yo fL a n dR e s o u r c eE n g i n e e r i n g ，K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ， C h i n a ；3 ．T o n g l i n gN o n f e r r o u sM e t a l sG r o u pC o ．，L t d ．，T o n g l i n gA n h u i2 4 4 0 0 0 ，C h i n a ； 4 ．D e x i n gC o p p e rl l 靠n e ，J i a n g x iC o p p e rC o r p o r a t i o n ，D e x i n gJ i a n g x i3 3 4 2 2 4 ，C h i n a A b s t r a c t I na l l u s i o nt ot h ep r o b l e mt h a tt h es i z ec o m p o s i t i o no fg r i n d i n gp r o d u c t sw a sn o tr e a s o n a b l ei n D a s h a nO r e - d r e s s i n gP l a n t ，b o t hl a b o r a t o r ye x p e r i m e n ta n di n d u s t r i a le x p e r i m e n tw e l ed o i n gt oe n h a n c i n gb a l lc h a r g e c h a r a c t e r i s t i c s ，i m p r o v i n gg r a n u l a ru n i f o r m i t yo fg r i n d i n gp r o d u c ta n di n c r e a s i n gm i d d l ed r e s s i n gs i z e f r a c t i o n c o n t e n t s ．T h er e s u l t so fi n d u s t r i a le x p e r i m e n ti n d i c a t et h a t ，t h eg r i n d i n gf i n e n e s s 一7 4 斗m a n dm i d d l ed r e s s i n g s i z ef r a c t i o n 一2 0 0 3 8 岬 c o n t e n t si n c r e a s e d3 ．8 3a n d5 ．8 6p o i n t sr e s p e c t i v e l y ，t h eu n q u a l i f i e dC O a I 鼬f r a c t i o n 2 0 0p ．m c o n t e n t sr e d u c e d3 ．7 5p o i n t sw h e n 山eb a l lc h a r g ec h a r a c t e r i s t i cw e r ee n h a n c e d ．T h ef l O t m i o nc i r c u i t e x p e r i m e n tw a sd o i n gf o rc l a s s i f i c a t i o no v e r f l o wo f3 。m i l la n d4 。m i l lu n d e rl a b o r a t o r yc o n d i t i o n s ．t h eb a l lc h a r g e c h a r a c t e r i s t i c so f3 ’m i l lW a se n h a n c e db u t4 。m i l ln o n ．e n h a n c e d ．T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h ef o r m e rc o p p e r c o n c e n t r a t ey i e l da n dr e c o v e r ya r ei n c r e a s e d0 ．5 2a n d1 ．2 4p o i n t su n d e rt h ec o n d i t i o n so fi t so r eg r a d eh a dal i t t l e l o w ．I nc o n c l u s i o n ，t h ep r e v i o u sp r e d i c t i o no fi m p r o v i n gc o p p e rf l o t a t i o ni n d i c a t o rW a sa c h i e v e db ye n h a n c i n gs i z e c o m p o s i t i o no fg r i n d i n gp r o d u c t s ． K e yw o r d s i z ec o m p o s i t i o n ；c o p p e ro r e ；g r i n d i n g ；f l o a t a t i o n 磨矿的主要作用是实现有用矿物的充分解离以 及提供适合后续选别的粒度，欠磨会使目的矿物解 离不充分，造成有用矿物的损失，过磨则会导致矿物 泥化，引起金属损失引。优化磨矿产品粒度组成， 提高磨矿产品粒度均匀性是提高选矿指标的一条重 要途径H 剖。大山选矿厂是江西铜业集团公司德兴 铜矿主流程单位之一，有9 台0 5 ．5m 8 ．5m 溢流 型球磨机组成的6 ．9 5 万t ／d 磨矿系统和以l 台 0 1 0 ．3 7m 5 ．1 9m 半自磨机、l 台研．3 2m 1 0 ．6 8 m 溢流型球磨机和1 台M P 8 0 0 顽石破碎机组成的 2 ．2 5 万t ／d 半自磨系统，目前生产能力9 ．2 万t ／d ， 是国内最大的铜选矿厂，随着采矿场开采深度延伸， 难磨矿石比例大幅增加，已严重影响到生产指标的 稳定哺’7 ] 。对其磨矿分级系统进行考察，磨机排矿中 基金项目云南省科技计划项目基金 2 0 1 3 F Z 0 2 2 收稿日期2 0 1 5 - 0 8 - 2 3修回日期2 0 1 6 - 0 5 - 1 7 作者简介肖庆飞 1 9 8 0 ． ，男，安徽安庆人，博士，副教授，主要从事碎矿磨矿理论与工艺研究。 万方数据 2 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第4 期 磨碎粗粒的效率仅5 0 ．5 5 ％，磨矿产品粒度组成不好， 存在的“两头多、中间少”现象。主要针对选矿厂球磨 产品粒度组成存在过粗和过细含量较高的问题，通过 优化磨机球荷特性以增加球磨产品的中间易选和可 选粒级含量，从而提高选铜回收率，提高选矿指标。 1 矿石性质 矿石是被磨碎的对象，不同的矿石在力学强度、 可磨性等各方面均不同。因此，只有对矿石进行力 学性质的研究，从而制定合理的磨机工作制度和工 表1 T a b l e1 艺参数，才能使磨矿具有针对性旧J 。现场从来矿中 挑选若干块斑岩铜矿石，试样加工成规则试件，测定 试件的容重、单轴抗压强度、泊松比，结果见表1 。 由表1 可知，矿石的普氏硬度系数厂为5 左右， 最硬的D 矿块／也不到8 ，说明矿山铜矿石性软。矿 石泊松比最大为0 ．2 4 7 ，最小为0 ．1 0 9 ，平均泊松比 为0 ．1 5 5 ，说明该铜矿属于脆性矿石。矿石平均容重 2 ．7 8 1 0 3k g ／m 3 说明该矿石为典型的中等密度矿 石。该矿石软而脆，故应谨慎采用大尺寸钢球，以免 产生更多的细粒级。 矿石力学性质测定结果 M e c h a n i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fr o c k 2 实验室试验 2 ．1 初装球荷尺寸组成的确定 根据矿石的力学性质和大山选矿厂磨机条件， 利用球径半理论公式和破碎统计力学旧。0 | ，计算出 选矿厂晒．5m 8 ．5m 溢流型球磨机的推荐初装球 尺寸组成，即m 研0 m 0 6 0 t O , 0 4 0 m 西3 0 2 0 3 0 2 0 3 0 ，与现场初装尺寸组成m 0 8 0 m 嘶0 m 0 4 0 m 0 3 0 3 0 4 0 2 0 1 0 在D L 4 5 0m m 4 5 0m m 的不连续球磨机中进行磨矿试验。 装球1 0 0k g ，充填率为3 6 ．5 ％，每份试样1 3k g ，磨机 转速率为7 5 ％，每次磨矿时间经探索试验确定为2 5 m i n 。上述两种球荷特性的磨矿后产品的正累积粒 度半对数曲线图1 ，为方便比较，将磨矿产品中过粗、 过细、中间可选粒级含量单独列出，见图2 。 1 0 0 9 0 8 0 、7 0 枣 蠢6 0 _ } L5 0 寰4 0 3 0 2 0 l O O ．图1 磨矿产品正累积粒度曲线 F i g ．1 G r a i nc o m p o s i t i o nc u m u l a t i v e s e m i l o gc u r v eo fg r i n d i n gp r o d u c t s 由图l 和图2 可见，由于在磨机装球量一定时， 球径变小必然导致个数增多，研磨面积变大，每次磨 碎循环中钢球对矿粒的打击次数增多，总的磨碎概 率增加，所以采用推荐球荷所得磨矿产品中过粗粒 级 2 0 0 斗m 、磨矿细度 一7 4 斗m 、中间可选粒级 一2 0 0 1 0 斗m 含量比采用现场球荷所得磨矿产 品的分别提高了3 ．7 0 、4 ．2 0 、1 ．8 5 个百分点。可见， 推荐球荷的磨矿效果要优于现场球荷的磨矿效果。 l0 9 0 8 0 零7 0 面6 0 坚5 0 溢4 0 3 0 2 0 l O 0 图2 各磨矿产品中各粒级含量 F i g ．2 C o n t e n to fe a c hf r a c t i o n so fg r i n d i n gp r o d u c t s 2 ．2 补加球荷尺寸组成的确定 为维持钢球磨损后继续保持初球荷，根据精确 化补装球的方法得到推荐补加球尺寸组成为m 研0 m 0 6 0 m 0 4 0 3 5 3 5 3 0 。由于受大山 选矿厂生产和球仓条件的限制，只能添加两种钢球， 鉴于此，用0 8 0 的钢球代替0 7 0 的钢球，以满足难 磨矿石的磨矿需求。0 6 0 和0 4 0 的钢球用0 5 0 的 钢球替代，通过调整0 8 0 与0 7 0 的钢球比例来实现 万方数据 2 0 1 6 年第4 期肖庆飞等优化大山选矿厂磨矿粒度组成提高铜浮选指标 2 3 推荐球荷的磨矿效果。为此，设定了四种球荷尺寸 组成的磨矿方案。分别是方案1 m 0 8 0 m 0 5 0 8 0 2 0 ，平均球径D 7 4m m ；方案2 m 0 8 0 m 0 5 0 7 0 3 0 ，D 7 1m m ；方案3 m 0 8 0 m 0 5 0 6 0 4 0 ，D 6 8m m ；方案4 m 0 8 0 m 0 5 0 5 0 5 0 ，D 6 5a m 。并在与初装球荷磨矿 试验条件相同的情况下进行磨矿试验。试验结果见 图3 。 F 二 亨“ 2 3 6 0 l 一 术5 0 嘲 缸4 0 惫 虹 3 0 } 2 0 0 斗m - - - - - c 一一1 0I ．ro f 一7 4 I ．r m ．．一2 0 0 1 0 斗m 2 0 k ”“’_ 0 一 I ] I 。～．． 7 1 6 8 平均球径删一 图3 各补加球方案磨矿产品中各粒级含量 F i g ．3 C o n t e n to fe a c hf r a c t i o n so fa d d i n g b a l lg r i n d i n gs c h e m e s 图3 结果说明，随着平均球径D 的减小，即0 5 0 钢球比例的增多，磨矿细度、中间可选粒级含量呈增 多趋势，过粗粒级含量、过细粒级含量呈减少趋势。 故确定最终的补加球尺寸组成为m 0 8 0 m 筋0 5 0 5 0 。 3工业试验 在实验室试验的基础上，选择大山选矿厂6 ．9 5 万t ／d 磨矿系统中的3 。硝．5m 8 ．5m 溢流型球磨 机进行磨矿试验。 3 ．1 试验前后磨矿循环产品的粒度特性 试验前后磨矿循环中各产品粒度组成特性见 表2 。 由表2 结果可知1 试验后磨机排矿中一2 0 0 3 8 斗m 易选粒级、一7 4 斗m 含量分别增加5 ．8 和 1 ．8 8 个百分点， 2 0 0 斗m 过粗粒级含量减少了6 ．8 5 个百分点， 2 0 0 斗m 粗粒级磨碎效率由试验前的 2 7 ．1 1 ％增加到了试验后的3 3 ．3 0 ％，增加了6 ．1 9 个 百分点，说明新的补加球荷优化了磨矿产品粒度组 成，也有效增加了粗粒级的磨碎效率；2 磨矿产品 粒度组成的优化同时提高了旋流器溢流的质量。试 验后旋流器溢流中一2 0 0 3 8 斗m 可选粒级、一7 4 斗m 含量分别增加5 ．8 6 和3 ．8 3 个百分点， 2 0 0 斗m 过粗粒级、一3 8 肌细粒级含量分别减少了3 ．7 5 和 2 ．1 1 个百分点，这为后续提高选别指标提供了条件。 3 ．2 试验后铜精矿的浮选指标 取优化后的3 ’磨机分级溢流新鲜样和未优化的 与3 。磨机同系列同规格并联的4 。磨机分级溢流新鲜 样，在药剂制度与现场基本吻合的条件下，在实验室 进行两次粗选、两次扫选中矿返回闭路浮选试验，浮 选指标如表3 所示。 表2试验前后磨矿循环中各产品的粒度组成 T a b l e2S i z ec o m p o s i t i o no fe a c hp r o d u c tf r o mg r i n d i n gc i r c u i tb e f o r ea n da f t e ri n d u s t r i a le x p e r i m e n t 产品 垫鲤 竺 垫 苎竺 兰 翌竺 竺 翌唑 竺 ⋯ 试验前试验后试验前试验后试验前试验后试验前试验后 表3两种磨矿产品的浮选指标 T a b l e3F l o t a t i o no ft h et w og r i n d i n gp r o d u c t s／％ 由表3 结果可知，由于工业试验后，3 。磨机磨矿 分级回路溢流中可选粒级增多，因而改善了分选效 果，3 。磨机分级溢流样在原矿品位稍低的情况下，铜 精矿的产率和回收率分别提高了0 ．5 2 和1 ．2 4 个百 分点，尾矿品位降低，减少了金属的流失。达到了优 化磨矿粒度组成，提高铜浮选指标的要求。 下转第3 2 页 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 6 年第4 期 2 ．2 ．4 废水处理成本及效益 该金矿选矿废水产生量7 7 0m 3 ／d ，采用前述“压 滤脱水 混凝沉淀”的废水处理工艺处理后，废水满 足选矿工艺回用水水质要求，实现选矿废水闭路循 环。废水处理成本0 ．5 3 元r _ ／t ，处理费用相对较低，同 时具有较好的经济效益，减少新水费用及因废水排 放而产生的排污费总计3 1 ．2 万／a 。 3结论 1 砷在金矿浮选前后均以砷酸盐形式存在，以 硫化物及氧化物形式存在量很少。浮选过程只对砷 的硫化物有很高的回收率 进入精矿产品 ，而对砷 的氧化物及砷酸盐基本无回收作用。选矿废水中砷 主要以悬浮物固体形式存在，而非以离子形式存在 于酸性废水中。 2 采用“压滤脱水一混凝沉淀”为主的选矿废水 处理工艺，使废水闭路循环，实现零排放，砷的去除 率为9 5 ％，出水砷≤0 ．2 7m g ／L ，达到污水综合排放 标准 G B 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 中0 ．5m g ／L 最高排放限值 要求，同时满足该项目尾矿压滤水中砷等重金属离 子对选矿工艺回用水水质要求。 3 该工艺对废水的回用，使每天新鲜用水量减 少，这对于该项目区水资源短缺情况具有现实意义， 且工艺流程简单，效果好，具有广泛的工业应用前景。 建议南方含砷酸性选矿废水处理过程中可通过 加石灰乳来调节p H 值至9 1 0 ，随金属氢氧化物沉 淀而吸附浮选药剂 黄药和黑药 一起带入库底淤泥 中，可去除其中所含6 0 ％～7 0 ％的选矿药剂。 参考文献 [ 1 ] 胡立嵩，罗廉明．选矿废水中悬浮物对磨矿和浮选影响的 研究[ J ] ．云南冶金，2 0 0 5 ，3 4 3 1 7 - 1 9 ． [ 2 ] 宋宝旭，刘四清．国内选矿厂废水处理现状与研究进展 [ J ] ．矿冶，2 0 1 2 ，2 1 2 9 7 1 0 3 ． [ 3 ] 罗仙平，谢明辉．金属矿山选矿废水净化与资源化利用现 状与研究发展方向[ J ] ．中国矿业，2 0 0 6 ，1 5 1 0 5 1 - 5 6 ． [ 4 ] 刘桂秋，张鹤飞，赵振华．采用石灰铁盐混凝沉淀法去 除废水中的A s Ⅲ [ J ] ．化工环保，2 0 0 8 ，2 8 3 2 2 6 - 2 2 9 ． [ 5 ] 夏国进．硫酸亚铁一石灰法处理水银洞金矿高砷碱性选 矿废水的研究及实践[ c ] ．／／中国黄金工业改革创新发 展高层论坛 贵州贞丰 论文集，北京科学出版社，2 0 1 1 1 】3 ．1 1 6 ． 上接第2 3 页 3结论 大山选矿厂的矿石属于偏软矿石，脆性较大，在 磨矿过程中不易选择过大尺寸的钢球。通过实验室 研究得到硝．0 8m 8 ．3m 溢流型球磨机推荐球荷 尺寸组成为m ①7 0 m 0 6 0 m 鳓 m 0 3 0 2 0 3 0 2 0 3 0 。 对大山6 ．9 5 万t ／d 磨矿系统中的3 。晒．5m 8 ．5m 溢流型球磨机进行磨矿产品粒度组成优化试 验，工业试验后，3 ”球磨机磨矿分级溢流中磨矿细度 一7 4 斗m 、一2 0 0 3 8p m 易选粒级分别提高了 3 ．8 3 、5 ．8 6 个百分点， 0 ．2 斗m 过粗粒级含量减少 了3 ．7 5 个百分点。 磨矿产品粒度组成优化后，使铜的浮选指标得 到明显改善，实验室条件下，在原矿品位略低的情况 下，铜精矿的产率和回收率分别提高了0 ．5 2 和1 ．2 4 个百分点，降低尾矿品位，减少了金属的流失。 参考文献 [ 1 ] 段希祥，肖庆飞．碎矿与磨矿[ M ] ．3 版．北京冶金工业 出版社，2 0 1 2 1 - 5 ． [ 2 ] M U G A N D AS ，Z A N I NM ，G R A N OSR ．I n f l u e n c e o f p a r t i c l e s i z ea n dc o n t a c ta n g l eo nt h e f l o t a t i o no f c h a l c o p y r i t e i na l a b o r a t o r y b a t c hf l o t a t i o n c e l l [ J ] ． I n t e r n a t i o n a lJ o u r n a lo fM i n e r a lP r o c e s s i n g ，2 0 11 ，9 8 3 1 5 0 ．1 6 2 ． [ 3 ] 龚明光．泡沫浮选[ M ] ． I E 京冶金工业出版社，2 0 0 7 1 9 9 - 2 0 2 ． [ 4 ] 严刘学．提高梅山铁矿磨矿产品粒度均匀性的试验研究 [ J ] ．金属矿山，2 0 1 4 8 6 1 - 6 4 ． [ 5 ] X I A OQ I N G F E I ，K A N GH U A I B I N ，S O N GN I A N P I N G ． O p t i m a lr e s e a r c h f o rt h er a t i o o f b a l lm i l lm e d i u mi n L u a n c h u a nm o l y b d e n u mg r o u pC O ．，L T D [ J ] ．E n e r g y E d u c a t i o nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yP a r tA E n e r g yS c i e n c e a n dR e s e a r c h ，2 0 1 4 ，3 2 6 4 6 1 7 - 4 6 2 4 ． [ 6 ] 洪建华．2 ．2 5 万t ／dS A B C 工艺在德兴铜矿的应用[ J ] ． 有色金属 选矿部分 ，2 0 1 1 增刊 1 2 4 - 1 2 6 ． [ 7 ] 钟衍智．德兴铜矿大山选厂选矿技术改造[ J ] ．矿产保护 与利用，2 0 1 1 6 2 7 - 3 0 ． [ 8 ] 段希祥．选择性磨矿及应用[ M ] ．北京冶金工业出版 社，1 9 9 1 2 3 - 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