哈萨克斯坦某钨矿预选抛尾工艺设计研究.pdf

2 0 1 9 年第6 期有色金属 选矿部分 4 3 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 9 ．0 6 ．0 0 9 哈萨克斯坦某钨矿预选抛尾工艺设计研究 周峰，余浔 中国瑞林工程技术股份有限公司，南昌3 3 0 0 3 1 摘 要根据哈萨克斯坦某多金属钨矿的矿石性质和选矿试验研究结果，对选矿厂的预选抛尾工艺的选择进行了从技 术、投资及运行成本等方面的比较，并设计出适合该矿的预选抛尾工艺流程及设备选型，为开发类似钨矿提供了可借鉴的 经验。 关键词钨矿；预选抛尾；工艺流程；设备选型 中图分类号T D 9 5 4文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 6 一0 0 4 3 一0 7 R e s e a r c ho nP r e - d i s c a r d i n gT a i l i n g sP r o c e s sf O raC e r t a i nT u n g s t e n P O l y m e t a l l i cO r ei nK a z a k h s t a n Z H o UF e n g ，Y Ux u n C i 以口N P ，- i 以E 以g i 咒P P r i 竹gC o ．，L ￡d ．，N n 以c 口行g3 3 0 D 3 j ，C i n 以 A b s t r a c t A c c o r d i n gt ot h eo r ep r o p e r t i e sa n dt h er e s u l t so fm e t a l l u r g i c a lt e s tr e s u l t so fat u n g s t e n m i n ei nK a z a k h s t a n ，at r a d e o f fs t u d yf o rt h es e l e c t i o no ft h ep r e d i s c a r d i n gt a i l i n g sp r o c e s sw a se x e c u t e d c o v e r i n gt h et e c h n o l o g y ，c a p i t a la n do p e r a t i n gc o s t ， w h i c hp r o d u c et h eo p t i m a lp r o c e s so fp r e d i s c a r d i n g t a i l i n g sa n de q u i p m e n ts e l e c t i o nf o rt h i sm i n e ． A n dt h ep r o c e s ss e l e c t e di sag o o dr e f e r e n c ef o rd e V e l o p i n g o t h e rs i m i l a rt u n g s t e nm i n e ． K e yw o r d s t u n g s t e np o l y m e t a l l i co r e ；p r e d i s c a r d i n gt a i l i n g s ；p r o c e s sf l o w ；e q u i p m e n ts e l e c t i o n 中国钨资源储量位居世界第一，但地质品位低、 现阶段难以采选的白钨矿比例较大，加之长期的过 量开采、出口过多导致我国钨资源消耗过快，储采比 明显低于全球平均水平n 。2 ] 。随着“一带一路”国家 战略的实施，众多矿业企业将目光投向了钨矿资源 非常丰富的哈萨克斯坦，该国已探明钨资源储量占 全球储量的比例很高，具有巨大资源潜力。但哈萨 克斯坦钨矿普遍地质品位偏低，原矿中混杂量大，开 采成本高[ 3 q ] 。要合理开发利用哈萨克斯坦的钨矿 资源，采用预选抛尾工艺具有十分重要的意义。预 选抛尾工艺是利用废石和有用矿石之间的物理性质 差异，能在矿石进入选别流程前较大程度去除废石， 进而避免废石对后续选别作业的不利影响，同时还 可提高入选矿石品位，减少后续人磨矿量，大幅度降 低选别成本，改善企业的经济效益。 本文结合哈萨克斯坦某多金属钨矿的矿石性质 和预选抛尾试验研究结果，对新建选矿厂预选抛尾 工艺的选择进行了从技术、投资及成本等方面的综 合比较，确定了适合该矿的预选抛尾工艺流程和设 备选型，为国内企业开发哈萨克斯坦类似钨矿提供 了一定的借鉴经验。 1 矿石性质及预选抛尾的必要性 1 ．1 矿石性质 哈萨克斯坦某钨矿床成因为矽卡岩接触交代钨 矿床，按工业类型划分为钨矽卡云英岩 复合铋一 铜一钼一钨 、钼云英岩 铋～铜一钼 、铜一锌矽卡 岩、钼石英岩、铜一铋安山岩等。 矿石中铜矿物主要为黄铜矿，其次为斑铜矿和 铜蓝，另外有微量的辉铜矿、黝铜矿、孔雀石、硫铋铜 矿等；钨矿物绝大部分为白钨矿，另外有微量的黑钨 矿；钼矿物为辉钼矿；铋矿物主要为辉铋矿，另有微 量自然铋、辉铅铋矿等；硫矿物主要为黄铁矿，另有 少量磁黄铁矿；矿石中还有微量的磁铁矿、毒砂、褐 收稿日期2 0 1 9 0 8 1 3修回日期2 0 1 9 1 0 l o 作者简介周峰 1 9 8 5 ～ ，男，工程师，硕士，主要从事矿物加工T 程设计及选矿工艺研究。 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 铁矿、闪锌矿、方铅矿等。 脉石矿物主要为方解石，其次为钙铁榴石，少量 萤石、石英、透辉石一钙铁辉石、硅灰石、滑石和绿泥 石，微量的白云母、高岭石、长石、磷灰石、铁硅灰石、 锰硅灰石、硅钙石、水硅钙石、榍石、金红石等。 矿石的矿物组成及相对含量见表1 ，多元素化学 分析结果见表2 。 表1矿石的矿物组成及相对含量表 T a b l e1M i n e r a lc o m D o s i t i o na n dr e l a t i v e c o n t e n to ft h eo r e ／％ 矿物名称含量矿物名称含量 黄铜矿 o ．1 6 方解石 6 3 ．5 7 斑铜矿、铜蓝1 ’ 0 ．1 2 钙铁榴石 1 1 ．7 5 孔雀石O ．0 2 萤石 7 ．9 0 方铅矿O ．0 5 石英 4 ．2 2 闪锌矿O ．1 0 透辉石一钙铁辉石 3 ．5 0 白钨矿O ．2 9硅灰石2 ．7 4 黑钨矿 0 ．0 1 滑石1 ．8 1 辉钼矿 O ．0 4 绿泥石 1 ．1 0 自然铋 O ．0 1白云母O ．7 5 辉铋矿2 ’ O ．0 2 高岭石 o ．5 4 褐铁矿 O ．3 0 长石 O ．4 6 黄铁矿 o ．1 5 磷灰石 O ．1 3 其它 o ．2 6 1 包含微量的黝铜矿、辉铜矿、硫铋铜矿等 2 包含微量的辉铅铋矿等。 表2 T a b l e2 通过表1 可知，矿石中脉石矿物组成虽然比较 简单，但方解石的含量高达6 3 ．5 7 ％。方解石等含钙 矿物进人选别流程，将会对白钨矿的选矿富集造成 不良影响。 矿石中自钨矿嵌布粒度相对较粗，其次为硫化 铁集合体，接着是铋矿物集合体，最后是硫化铜集合 体和辉钼矿。在一o ．0 2 0m m 粒级，硫化铜集合体、 辉钼矿、铋矿物集合体占有率较高，分别为1 5 ．1 9 ％、 1 0 ．6 3 ％和8 ．4 2 ％。 1 ．2 原矿预选抛尾的必要性 1 由过表2 可知，矿石中有价金属铜、钨、钼和 铋的品位较低，尤其是钼和铋，预选抛尾可以实现对 铜、钨、钼、铋更好的回收并可降低磨矿成本。 2 矿石中脉石矿物组成虽然比较简单，但方解 石的含量高达6 3 ．5 7 ％，矿石中存在较多的含钙矿 物，大量含钙矿物进人选别流程会对白钨矿浮选造 成不良影响。 3 脉石密度约为2 ．7t ／m 3 ，矿石密度约3 ．2t ／m 3 ， 脉石与有用矿物密度差为o ．5t ／m 3 ，另外矿石中重 要矿物嵌布粒度显示，有用矿物多以粗粒形式嵌布， 这些因素决定了矿石通过预选抛尾对选矿目的矿物 进行预富集是可行的。 原矿多组分化学分析结果表 C h e m i c a lc o m p o s i t i o na n a l y s i so ft h eo r e ／％ 3 单位为g ／t 。 综上所述，虽然在抛尾过程中会损失一定的铜、 钨、钼、铋，但通过抛尾可以提高矿石有价金属的入 选品位，降低矿石中的含钙矿物含量，进而达到降低 磨矿成本、提高选矿技术指标的目的。 1 ．3 供矿条件 原矿运输采用自卸汽车 半移动破碎 粗碎 胶带输送机方案，原矿供矿量为3 3 0 万t ／a ，平均供 矿品位W o 。品位0 ．2 4 ％、C u 品位O ．1 4 ％、M o 品 位O ．0 2 5 ％、B i 品位O ．0 2 6 ％；供矿块度为o ～ 2 0 0m m 。 2 预选抛尾工艺试验研究 目前，有色金属行业尤其是钨、锡矿山中，在技 术、经济上均可行并且有工业化应用的预选抛尾工 艺主要有两大类 1 重介质预选工艺又称浓介质分选，是目前大 规模工业化的分选精度最高的重选方法，适用于密 度差大于0 ．2t ／m 3 物料之间的分选[ 5 ] ； 2 辐射分选工艺又称光电拣选，是根据矿物的 某些物理性质如自辐射 颜色、天然放射性 或受激 辐射 特征光谱或射线 所发射的光电信息，经电子 装置接收并判别，以确定拣出原则的一种选矿 方法Ⅲ。 针对哈萨克斯坦某多金属钨矿的矿石性质，围 绕重介质和辐射分选两类预选工艺开展了四个预选 抛尾试验研究，具体试验情况如下 1 采用沈阳隆基电磁科技股份有限公司生产的 I P P C 3 一1 5 0 型光电分选机，对一1 0 0 7 0m m 和一7 0 万方数据 2 0 1 9 年第6 期周峰等哈萨克斯坦某钨矿预选抛尾工艺设计研究 4 5 2 0m m 粒级矿样开展了预选抛尾试验研究； 2 采用澳大利亚陶朗公司 T O M R A 的X R T 射线选矿机对一8 0 8m m 粒级进行预选抛尾试验 研究； 3 采用哈萨克斯坦东方有色金属矿冶科学研究 质条件下筒式分选机的预选抛尾试验研究； 4 采用加拿大M e t S o l v eL a b o r a t o r i e sI n c ．的 S E P R 0 重介旋流器对一1 0 2m m 粒级进行预选抛 尾试验研究，其分选工艺流程见图1 。 预选抛尾试验研究结果详见表3 ～6 。 院的重介质技术，对一7 0 6m m 粒级矿石进行重介 表3I 。P P C 3 1 5 0 分选机预选抛尾试验结果 T a b l e3R e s u l t so fp r e d i s c a r d i n gt a i l i n g st e s tb yL P P C 一15 0s e p a r a t o r ／％ 由表3 可知，一1 0 0 7 0m m 粒级矿石预选抛尾 的作业抛废率为5 2 ．9 0 ％，W O 。、C u 、M o 、B i 的作业 回收率损失分别为1 0 ．7 7 ％、1 0 ．0 1 ％、1 8 ．6 5 ％、 表4 T a b l e4 1 7 ．3 8 ％；一7 0 2 0m m 粒级矿石预选抛尾的作业抛 废率为4 8 ．3 6 ％，W O 。、C u 、M o 、B i 的作业回收率损 失分别为1 1 ．2 1 ％、1 2 ．8 7 ％、1 1 ．2 3 ％、8 ．2 7 ％。 T O M R A X R T 射线选矿机预选抛尾试验结果 R e s u l t so fp r e d i s c a r d i n gt a i l i n g st e s tb yT O M R A X R Ts e p a r a t o r ／％ 表5重介质筒式分选机一7 0 6m m 粒级预选抛尾试验结果 T a b l e5R e s u l t so fp r e d i s c a r d i n gt a i l i n g st e s tb yh e a v ym e d i u mc y l i n d e rs e p a r a t o ro n 一7 0 6m m ／％ 陶朗公司试验数据表明，两种粒级情况下，获得了比较理想的预抛指标，即作业抛废率在4 6 ．4 ％～ 万方数据 4 6 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 4 7 ．2 ％之间，其中主要元素作业回收率损失为 W O 。7 ．9 9 ％～8 ．5 3 ％，C u 1 4 ．3 2 ％～1 6 ．6 0 ％，M o 1 1 ．4 7 ～1 2 ．8 0 ％，B i l O ．0 0 ％～1 2 ．6 5 ％。 哈萨克斯坦东方有色金属矿冶科学研究院对 一7 0 6m m 粒级矿石进行重介质条件下F I 。S m i d t h W e m c o 筒式分选机的预选抛尾，在悬浮液的密度降 至2 ．7 0g ／c m 3 时轻矿物的作业产率为6 2 ．9 ％，W 。 作业回收率的损失为8 ．5 ％，而重矿物中方解石的品 位仅为1 3 ．1 ％，可大大降低后续浮选作业中方解石 对钨的干扰。 结合图1 和表6 可知，加拿大M e t S O I v e 通过重 介质旋流器分离的工艺流程适用于该矿床的白钨矿。 在 2m m 粒级质量平衡表中， 2 ．8 5g ／c m 3 分选密 度时，重产品l 获得了9 0 ．8 ％的W 3 作业回收率，作 业产率为4 1 ．9 ％。 2 ．7 4 9 ／c m 3 分选密度时，重产品 2 实现了9 6 ．3 ％的w O 。作业回收率，作业产率为 5 7 ％，而轻产品的W 3 品位为o ．0 3 ％。 表6 加拿大重介旋流器一1 0 2m m 给料 粒级预选抛尾试验结果表 T a b l e6R e s u l t so fp r e d i s c a r d i n gt a i l i n g s t e s tb yC A Nh e a v ym e d i u mc y c l o n e o n 一1 0 2m m／％ 重产品1 D 5 0 2 ．8 5 3 6 ．3 3 6 ．3O ．8 0O ．8 07 9 ．27 9 ．2 重产品2 D 5 0 2 ．7 4 1 3 ．1 4 9 ．4O ．1 4O ．6 34 ．88 4 ．O 重产品 4 9 ．4O ．6 38 4 ．O 轻产品 3 7 ．28 6 ．60 ．0 3o ．3 73 ．28 7 ．2 粉矿 一2m m 13 ．41 0 0 ．O O ．3 5O ．3 71 2 ．81 0 0 ．O 原矿 计算 1 0 0 ．oo ．3 71 0 0 ．o 原矿 平均o ．4 1 图1加拿大M e t S o l v e 重介旋流器分选工艺流程图 F i g ．1 T h es o r t i n gf l o w s h e e to fC A NM e t S o l v eh e a v ym e d i u mc y c l o n e 3预选抛尾工艺流程的确定 3 ．1 预选抛尾试验数据的分析 1 从上述四种设备的预选抛尾试验数据来看， 哈萨克斯坦某多金属钨矿通过预选抛尾均可取得较 好的试验结果。其中，哈萨克斯坦东方有色金属矿 冶科学研究院的重介质筒式分选机的效果最佳，在 重介分选密度为2 ．7 0g ／c m 3 时，轻矿物作业产率为 6 2 ．9 ％，W 。作业回收率的损失为8 ．5 ％，且重矿物 中方解石的品位仅为1 3 ．1 ％，可大幅度降低后续浮 选作业中方解石对钨的干扰。 2 虽然加拿大M e t S o l v eI 。a b o r a t o r i e sI n c ．通 过重介质旋流器对一1 0 2m m 粒级原矿的预选抛 尾试验结果表明，重介质分选适用于该粒级的白钨 矿。但考虑到实际生产过程中，在矿石的中碎段，筛 分出一1 0 2m m 这部分粒级产率低，如采用重介质 预选作业会增加流程的复杂程度及成本，而辐射分 选工艺又不适用于该粒级，因此本设计暂不考虑这 万方数据 2 0 1 9 年第6 期周峰等哈萨克斯坦某钨矿预选抛尾工艺设计研究 4 7 部分粒级的预选抛尾。 3 ．2 预选抛尾工艺流程设计 根据矿石的性质、预选抛尾试验的结果，结合目 前国内外钨矿预选抛尾的生产实践经验，有以下两 个在技术、经济上均可行的预选抛尾工艺流程方案 可供选择。 方案I 重介质预选抛尾 考虑到矿石中脉石矿物组成比较简单、以方解石 为主，方解石与有用矿物比重差较大，且有用矿物多以 粗粒形式嵌布，因此矿石可以通过重选的方法进行预选 抛尾，从而达到对选矿目的矿物进行预富集的作用。 该方案是在中碎后即采用重介质分选技术，进 表7 T a b l e7 行粗粒丢尾。一7 0 6m m 粒级矿石在重介分选密 度为2 ．7 0g ／c m 3 时采用重介质筒式分选机，该工艺 拟定的作业抛废率为6 0 ％。 方案ⅡX R T 射线选矿机预选抛尾 将矿石破碎到一定粒度 一7 0 1 0m m 后采用 X R T 射线选矿机进行干式抛尾，该设备通过电子X 一射线源发出宽频辐射，射线穿透矿石进行拍照和 识别，不受矿石表面特性的影响，该工艺拟定的作业 抛废率为4 5 ％。 上述预选抛尾工艺两个方案的主要设备比较见 表7 ，综合指标表比较见表8 ，工艺原则流程见图2 和 图3 。 预选抛尾工艺方案主要设备比较表 P r e d i s c a r d i n gt a i l i n g sp r o c e s sp l a nm a i ne q u i p m e n tc o m p a r i s o n 表8 T a b l e8 预选抛尾工艺方案综合指标比较表 P r e d i s c a r d i n gt a i l i n g sp r o c e s sp l a nc o m p r e h e n s i V ei n d i c a t o rc o m p a r i s o n 设备总重／‘ 安装总功率／k w 设备购置及安装费／万元 建筑及其它T 程费／万元 _ 1 程费合计／万元 电耗／ 元t 1 原矿 人工费／ 元t “ 原矿 重介质消耗／ 元t _ 1 原矿 磨浮丁段辅助材料／ 元t _ 1 原矿 生产成本合计／ 元t ⋯ 原矿 万方数据 4 8 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第6 期 原矿 图2拟定的重介质预选原则工艺流程图 F 弛2 T h ep r o p o s e dp r e s e l e c t i o np r o c e s s f l o wo fH e a v yM e d i u m 根据预选抛尾工艺两个方案概述并结合表7 ～8 中数据可知，虽然方案一需要增加重介质的制备和 回收系统，但该方案单台设备处理能力大且价格便 宜，并且在抛废率、分选精度方面较方案二更高。对 于选矿厂来说，更高的抛废率可以减小后续磨浮工 段的生产规模，进而降低磨浮工段的生产成本；更好 表9 T a b l e9 的分选精度，可以有效地降低入选矿石中方解石等 含钙矿物的含量，进而获得更好的选矿技术指标。 原矿 合格矿石 图3拟定的X R T 预选原则工艺流程图 F i g ．3 T h ep r o p o s e dp r e 。s e l e c t i o np r o c e s sf l o wo fX R T 虽然国内当前关于重介质选矿技术，只在煤矿 应用的较多，在有色金属行业应用较少，但是该技术 在国外金属矿山已有不少的应用实例，尤其是哈萨 克斯坦本国的多个铅锌矿里均有应用。表9 列出了 国外部分应用重介质分选技术的矿山。 国外部分有色金属行业应用重介质分选工艺生产实例 P r o d u c t i o ne x a m p l e so fh e a v ym e d i u ms o r t i n g p r o c e s sa p p l i e di ns o m ef o r e i g nn o n f e r r o u sm e t a l si n d u s t r i e s 综上所述，虽然方案二的智能化程度高、操作简 单、易损消耗件少，但是项目的工程费用和生产成本 均高于方案一。因此本设计预选抛尾工艺流程选用 方案一，即重介质预选抛尾。 4结论 1 经详细的预选抛尾工艺流程方案比较，从预 选抛尾效果、设备投资和运营成本等方面综合比较 来看，重介质预选抛尾方案单台设备处理能力大且 价格便宜，并且在抛废率、分选精度方面较X R T 射 线选矿机预选抛尾方案更具优势。 2 目前，重介质预选抛尾技术在我国有色金属 行业的应用并不广泛，但该项技术在国外已有诸多 处理金刚石、其它宝石以及铜、铅、锌、钨等金属矿石 万方数据 2 0 1 9 年第6 期周峰等哈萨克斯坦某钨矿预选抛尾工艺设计研究 4 9 的应用实例。我国存在大量“贫、细、杂”矿产资源， 且部分贫杂难选矿石如粗粒嵌布的黑钨矿、锡矿和 含金硫化矿等，有用矿物与脉石矿物存在较大的比 重差，在碎矿作业中部分脉石容易单体解离。因此， 开发推广适用于贫杂难选矿石抛废的重介质分选技 术是极具现实意义的。 3 钨作为一种重要的不可再生资源，被我国列 为战略性金属品种。但目前我国钨资源消耗过快， 储采比明显低于全球平均水平。因此“走出去”战略 的实施是势在必行的，哈萨克斯坦是“一带一路”国 家中最大的投资目的国，该国钨矿资源丰富，可有效 提升我国战略资源的储备量。本文可为矿业企业开 发哈萨克斯坦类似钨矿提供一定的借鉴。 参考文献 [ 1 ] 唐萍芝，王京，周园园．钨矿资源现状分析及开发对策研 究[ J ] ．中国矿业，2 0 1 6 ，2 5 增刊1 9 一1 2 ． [ 2 ] 张洪川，高辉，王建国等．全球钨资源供需格局分析及对 策建议[ J ] ．中国矿业，2 0 1 5 ，2 4 增刊1 1 - 5 ． [ 3 ] 王健．哈萨克斯坦矿产资源与开发现状[ J ] ．现代矿业， 2 0 1 3 ，2 9 1 0 8 3 8 4 ． [ 4 ] 岳萍 编译 ．哈萨克斯坦矿产资源开发状况[ J ] ．中亚信 息，2 0 0 7 2 9 - 1 4 ． [ 5 ] R B 布哈普。孔令炜，张覃，等．重介质分选评述[ J ] ．国 外金属矿选矿，2 0 0 5 ，4 2 5 1 2 1 7 ． [ 6 ] 陈文岳，韩跃新，陈晓龙．x 射线辐射分选的原理及其应 用[ J ] ．现代矿业，2 0 1 3 ，2 9 4 8 8 9 1 ． 上接第2 6 页 铜氧化率较高，钼也含有一定的氧化钼，粗选作业采 用铜钼混选的工艺流程，为提高铜、钼粗选作业回收 率，采用捕收能力强的捕收剂，这对铜钼混合精矿的 分离造成了一定的困难。 2 本次试验研究铜钼分离的关键是采用活性炭 脱药的预处理，在此基础上铜钼分离采用轻压轻拉 的方式，既达到铜钼有效分离的效果，又能减少药剂 的用量。分离药剂制度简单，药剂成本低，药剂用量 为活性炭1 0 0g ／t ，硫化钠8 7 0g ／t ，水玻璃9 5g ／t ，煤 油8g ／t 和松醇油O ．5g ／t 。 3 在最佳浮选条件下，最终得到了M o 品位 4 8 ．2 4 ％、M o 回收率8 3 ．2 0 ％的钼精矿和C u 品位 1 9 ．0 5 ％、C u 回收率9 9 ．8 2 ％的铜精矿，铜钼得到了 有效分离。 参考文献 [ 1 ] 张宝元．铜钼矿石的浮选及铜钼分离工艺[ J ] ．化工技术 与开发，2 0 1 0 5 3 6 - 3 9 ． [ 2 ] 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