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1 8 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s 轴．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 7 ．0 5 ．0 0 5 基于磨矿技术效率锡石多金属硫化矿磨矿优化研究 杨金林，周文涛，马少健，杨晓静，莫 凡 广西大学资源与冶金学院，南宁5 3 0 0 0 4 摘要在锡石多金属硫化矿磨矿实践中，存在锡石过磨和硫化矿欠磨的问题。为缓解锡石过磨和硫化矿欠磨矛盾，实 现磨矿优化，采用单因素试验与响应曲面法试验方法，提出合格粒级指数表征方法，研究了入磨粒度、磨矿时间、磨矿浓度对 锡石多金属硫化矿磨矿技术效率与合格粒级指数的影响，结果表明单因素分析时，与一3m m 入磨粒度相比，一2m m 入磨粒 度的磨矿产物能够得到较高的锡石磨矿技术效率和硫化矿磨矿技术效率，且锡、锌、铅、铁四种金属的合格粒级指数较高；磨 矿时间为8l l l i n 时，磨矿产物的磨矿技术效率最高，且锡金属合格粒级指数最高；磨矿浓度为7 5 ％时，锡金属合格粒级指数最 高。响应曲面法分析时，入磨粒度为一2m m ，磨矿时间为8 缸n ，磨矿浓度为7 5 ％时，锡金属合格粒级指数最高。 关键词锡石多金属硫化矿；磨矿技术效率；合格粒级指数；磨矿优化 中图分类号7 I D 9 5 2 ．4 ；T D 9 2 1 ．4文献标志码A文章编号1 6 7 1 1 9 4 9 2 2 0 1 7 0 5 锄1 8 旬5 S t I l d yo nC a s s i t e r i t eP o l y m e t a l l i cS u m d eO r eG r i n d i n gO p t i m i 盟t i 帅b 嬲e d o nt h eG r i n m n gT e c h l l i c a lE 仿c i e n c y y A J 7 、B 五n 屁昭，Z 册U 耽n f o o ，似航。够凸n ，黝ⅣG 卿n g ，肘D 死n 如o Z 矿尺船。配r c ∞o 以胁￡Ⅱ即“r I 盯，G 眦彬i 跏讹巧妙，ⅣⅡn n i 增5 3 D D 舛，现i 船 A b s t r 和t T h e r ea r es t i l ls o m ep r o b l e m sa b o u tc a s s i t e r i t eo v er { g r i n d i n ga n ds u l f i d eo r eu n d e r g r i n d i n gi n g r i n d i n gp r a c t i c eo fc a s s i t e r i t ep o l y m e t a u i cs u l f i d eo r e ． I no r d e rt oa l l e V i a t et l l ec o n t r a d i c t i o na n dr e a l i z eg r i n d i n g o p t i m i z a t i o n ，t h i sp 印e ru s e dt h es i n d ef a c t o rt e s ta n dr e s p o n s es u 吐l c eI n e t l l o dt e s tm e t h o da n dp u tf o r w a r dt h ei n d e x o fq u a l i f i e dp a r t i c l ec h a m c t e r i z a t i o nm e t h o d s ，s t u d i e dt h ee 缸b c t so f f e e ds i z ea n dg 矗n d i n gt i m e ，g r i n d i n gd e n s i t yo n c a s s i t e r i t ep o l y m e t a l l i cs u l f i d eo r eg r i n d i n gt e c h n i e a le m c i e n c ya n di n d e xo fq u a l i f i e dp a r t i c l e ．T h er e s u l t ss h o wt h a t c o m p a r e dw i t h 一3m mf e e ds i z e ，t h e 面n d i n gp m d u c ts i z eo f 一2m mf e e ds i z ec a ng e th i g h e r 研n d i n gt e c h n i c a l e 佑c i e n c yo fc a s s i t e r i t ea n ds u l f i d eo r e a n dh i g h e ri n d e xo f q u a l i f i e dp a r t i c l eo ft i n ，z i n c ，l e a d ，i m nf o u rm e t a l 扣n d i n g ；a sg I i n d i n gt i m ei s8 m i n ，i tc a ng e tt l l eh i g h e s t 面n d i n gt e c h n i c a le f I i c i e n c y0 fc a s s i t e r i t ea n ds u l 6 d eo r e e f n c i e n c ya n dt i ni n d e xo fq u a l i f i e dp a r t i c l ei st h eh i g h e s t ； a st h eg r i n d i n gc o n c e n t I a t i o ni s7 5 ％，t i ni n d e xo f q u a l i f i e dp a r t i c l ei st h eh i g h e s t ．U s i n gt h er e s p o n s es u d a c em e t h o da n a l y s i s ，w h e nt } l e 面n d i n gf e e ds i z ei s 一2m m ， t h e 酊n d i n gt i m ei s8m i n ，t h e 鲥n d i n gc o n c e n t r a t i o ni s7 5 ％，t h ei n d e xo fq u a l i f i e dp a r t i c l eo ft i nm e t a li s t 1 1 e h i 曲e s t ． K e yw o r d s c a s s i t e r i t ep o l y m e t a l l i cs u m d eo r e ；g d n d i n gt e c h n i c a le m c i e n c y ；t h ei n d e xo fq u a l i 6 e dp a r t i c I e ； g r i n d i n go p t i m i z a t i o n 锡是我国四大优势战略性金属之一，其矿产资 源主要集中在云南和广西，主要矿石类型为锡石多 金属硫化矿J 。该类型矿石共伴生有用矿物较多， 包括锡石、铁闪锌矿、脆硫锑铅矿、黄铁矿、磁黄铁 矿、毒砂等独立矿物和铟、金、银、镉、镓等分散赋存 元素旧J 。这些矿物的结晶粒度、嵌布特性、单体解离 粒度等差异大，矿石中锡石和硫化矿物的选别方法 也不同。硫化矿物一般采用浮选方法回收，其适宜 给料粒度范围约为一1 5 0 1 0 斗m ，要求矿石细磨；锡 石主要采用重选方法回收，其适宜给料粒度范围约 为一2 5 0 7 4 仙m ，要求矿石粗磨口1 。这就是实际磨 矿过程中体现出的锡石过磨和硫化矿欠磨的矛盾。 与硫化矿物相比，锡石脆性强而易碎，密度大而易沉 降，造成锡石易于在磨矿产物的细粒级富集，增加选 蔓全堕旦 1 3 奠划翦期研蔓量耋要。g o l 4 c B 4 6 0 6 0 6 ；国家自然科学基金资助 5 1 2 6 4 0 0 1 ；“广西生态型铝产业协同创新中心”资助项目 收稿日期2 0 1 6 J 0 6 一1 6修回日期2 0 1 7 旬7 ．2 2 。。⋯ 作者简介杨金林 1 9 7 5 - ，男，湖北罗田人，博士，副教授，主要从事矿物加工工程专业教学和科研工作。 万方数据 2 0 1 7 年第5 期杨金林等基于磨矿技术效率锡石多金属硫化矿磨矿优化研究 1 9 矿回收的难度”刁o 。因此，我国锡石多金属硫化矿矿 山选矿厂的锡金属回收率较低，一般小于7 5 ％，其主 要原因就是锡石以细粒形式损失于尾矿中。显然， 锡石过磨和硫化矿欠磨的矛盾严重影响着锡金属回 收率和硫化矿精矿的质量。因此，本文将锡石多金 属硫化矿矿石看作锡石和多金属硫化矿二元结构， 其中锡石以锡金属为代表，多金属硫化矿以锌、铅、 铁三种金属为代表，通过磨矿试验，提出合格粒级指 数表征，研究其磨矿技术效率，以获取锡金属和锌、 铅、铁三种金属在各自适宜选别粒级内的最优磨矿 条件，为后续工业磨矿优化提供基础数据。 1 试验原料、设备和原理 1 ．1 试验原料和设备 试验所用矿样取自广西车河选矿厂。所取矿石 经晒干、破碎、混匀后，缩分装袋备试验用。磨矿试 验设备选用x M Q 一①2 4 0 9 0 锥形球磨机。 1 ．2 试验原理 文献研究表明，锡金属适宜分选粒级为一2 3 4 7 4 m ，锌、铅、铁三种金属适宜分选粒级为一1 5 4 3 8 斗m 。因此，试验中将给矿和磨矿产品分为 3 5 5 、 一3 5 5 1 5 4 、一1 5 4 7 4 、一7 4 3 8 、一3 8 “m 五个粒 级，其中一3 5 5 1 5 4 肛m 粒级的几何平均值为一2 3 4 斗m 。磨矿是将原料磨至需要粒度大小 如口 的过 程，另外指定一个磨矿过程中产生过磨碎的粒度 如 6 。因此，n 与6 之间的粒度成为合格粒级。磨矿技 术效率可以用来评价合格粒级的效率旧J 。磨矿技术 效率的定义磨矿所得合格粒度与给矿中大于合格 粒度之比，减去磨矿所生过粉碎部分与给矿中未过 粉碎部分之比。磨矿技术效率数学表达式见 1 式。 E f 吴j L 一篓丝1 1 ＼1 0 0 一y 11 0 0 一7 2 ， ‘。 其中E 为磨矿技术效率，％；7 为磨矿产品中小 于粒度口的产率，％；y 。为给给矿中小于粒度口的产 率，％；7 为给矿中小于粒度6 的产率，％；y ，为磨 矿产品中小于粒度6 的产率，％。磨矿技术效率越 高，证明磨矿所需合格粒级越多，磨矿效果越好。 磨矿技术效率可以表征合格粒级量的累计效 果，金属分布率可以表征合格粒级中金属品位比重 大小，因此，二者乘积可以表征合格粒级中金属品位 累计效果，乘积越大，表明所需合格粒级中金属品位 积累量越大，可以认为磨矿效果越好。二者关系式 见 2 式。 W E F 2 式中形可表示与合格粒级金属品位积累量正 相关的无量纲数学量，可用合格粒级指数表征；F 为 金属分布率，％。 2 磨矿试验 2 ．1 单因素试验 2 ．1 ．1 入磨粒度的影响 结合文献分析，试验设定磨矿时间为6m i n ，磨 矿浓度为7 5 ％，考察一2m m 入磨粒度和一3m m 人 磨粒度的磨矿产物中各粒级产率及锡、锌、铅、铁四 种金属品位分布，结果如图1 至图3 所示。 喜 牝 图1 2m m 和一3m m 入磨粒度的 磨矿产物中各粒级产率 F i g ．1 T h es i z ef r a c t i o ny i e l do ft h eg d n d i n g p r o d u c to f 一2m ma n d 一3m mf e e ds i z e 零 国 哇 图2 2m m 入磨粒度的磨矿产物各粒级 中锡、锌、铅、铁金属品位分布 F i g ．2T i n ，z i n c 。l e a da n di I ．o ng r a d eo f t h es i z ef } a c t i o ni nt h eg r i n d i n g p I - o d u c t0 f 一2m mf e e ds i z e 万方数据 2 0 有色金属 选矿部分2 0 1 7 年第5 期 图3 3m m 入磨粒度的磨矿产物各粒级 中锡、锌、铅、铁金属品位分布 F i g ．3T i n ，z i n c ，l e a da n di r o ng r a d eo f 也es i z ef i a c t i o ni nt h e 酊n d i n g p r o d u c to f 一3n l mf e e ds i z e 由图1 可知，随着磨矿产物粒级的减小，两种入 磨粒度矿样的磨矿产率变化规律相似，当磨矿产物 粒级小于3 8 斗m 时，其磨矿产率都迅速增加，说明大 量锡石多金属硫化矿以细粒形式存在，这将给后续 选别作业带来困难。比较图2 和图3 可知，两种人 磨粒度下的磨矿产物中锡、锌、铅、铁四种金属的品 表2 T a b l e2 位随粒级变化规律大致相似；其中铁品位变化幅度 较大，随着产物粒级的减少，呈现先增后减的趋势， 其它三种金属变化幅度小，在各粒级中分布比较均 匀。根据 1 式计算出二元结构的磨矿技术效率，结 果见表1 ；根据 2 式，基于磨矿技术效率结果可以 算得最佳人磨粒度。 表1不同入磨粒度下锡石和硫化矿各粒级产率 T a b l e1T h es i z ef h c t i o ny i e l do fc a s s i t e r i t ea n d s u m d eo r eu n d e rd i 妇陌r e n tf e e ds i z e s 根据表1 ，可以得到不同入磨粒度下锡石和硫化 矿的磨矿技术效率，一2m m 和一3m m 人磨粒度下 锡石和硫化矿的磨矿技术效率可分别用E ，、E 、邑、 日表示，一2m m 和一3m m 入磨粒度下锡石多金属 硫化矿的锡、锌、铅、铁四种金属品位分布率可用F s n 、F z n 、F P b 、F F e 表示，合格粒级指数可 用形 s n 、形 z n 、形 P b 、矽 F e 表示。计算结果 如表2 所示。 合格粒级指数计算值 r 1 1 l ec a l c u l a t e dv a l u eo fq I l a l i f i e ds i z ei n d e x 由表2 可知，合格粒级指数形 勋 。 矽 5 乃 6 ；形 洳 。 形 历 6 ；形 P 6 。 形 P 6 6 ；形 凡 。 矽 n 6 。因此，可以认为入磨 粒度为一2 衄较一3m m 更为合适。 2 ．1 ．2 磨矿时间的影响 根据上述研究，试验选择入磨粒度为一2m m ，磨 矿浓度为7 5 ％时，磨矿时间分别为2 、4 、6 、8 、1 0m i n ， 考察磨矿时间对磨矿产物中各粒级产率、金属分布 率的影响，以获取最佳合格粒级指数需要的磨矿时 间。试验结果如表3 所示。 根据式 1 和式 2 代入计算，最终可得出磨矿 时间为8I I l i n 时，锡石和硫化矿中各金属合格粒级指 数最高，因此，可以判定磨矿时间为8I I l i n 时更为合 适。 2 ．1 ．3 磨矿浓度的影响 根据上述研究，试验选择入磨粒度为一2m m ，磨 矿时间为8m i n 时，磨矿浓度分别为5 0 ％、6 5 ％、 7 5 ％、8 5 ％、9 0 ％，考察磨矿浓度对磨矿产物中各粒 级产率、金属分布率的影响，以获取最佳合格粒级指 数需要的磨矿浓度。试验结果如表4 所示。 万方数据 一垫1 7 年笪5 期 杨金林等基于磨矿技术效率锡石多金属硫化矿磨矿优化研究 2 1 表3不同磨矿时间下磨矿产物中的粒级产率、金属分布率 ．I 曲l e3鸭es i z ef r 8 c t i o ny j e l do ft h e 珈n 出n gp m d u c ta n dm e l a ld j s t 五b u t j o ni nd i 如r e n t 珈n d i n gt i m e ／％ 磨矿时间粒级 产窒 曼焦全垦坌塑主 ／l I l i n ／岬 S nz nP bF e S nZ nP bF e 根据式 1 和式 2 代人计算，最终可得出磨矿浓 度为7 5 ％时，锡石和硫化矿中各金属合格粒级指数最 高，因此，可以判定磨矿浓度为7 5 ％时更为合适。 2 ．2 响应曲面法试验 在磨矿实践中，磨矿时间与磨矿浓度对磨矿效果 是有交互影响的，因此，本文采用响应嗌面法综合分 析两者之间的交互作用，以获取最佳磨矿条件组合。 试验中人磨粒度为一2 咖。根据所选磨矿参数，按照 B 0 x ．B e h I l l 【e n 组合方式设计了3 因素3 水平共1 7 个试 验点的试验方案。其中的试验序号由D e s i 印一E x p e r t 8 ．0 ．7 软件随机生成，其结果如表5 所示。 由表5 可知，响应曲面法求得的预测值和试验 值基本接近，且在磨矿条件为人磨粒度为一2m m ，磨 矿时间为8m i n ，磨矿浓度为7 5 ％时，锡金属合格粒 级指数的试验值和预测值都最大，说明该磨矿条件 下合格粒级金属品位积累量最大，最有利于后续选 别作业。 表5响应曲面设计试验结果 T a b l e5T e s tr e s u l t so fr e s p o n s es u r f a c ed e s i g I l 万方数据 表4不同磨矿浓度下磨矿产物中的粒级产率、金属分布率 T a b l e4n es i z ef I ．a c t i o ny i e l d0 ft h e 扣n d i n gp r o d u c ta n dm e t a ld i s t 曲u t i o ni nd i f 玷r e n t 酣n d i n gc o n c e n t r a t i o n ／％ 浓度／％粒级／“m产率／％ 品位金属分布率 S nZ nP bF eS nZ nP b F e 3结论 1 通过单因素试验，研究了入磨粒度、磨矿时 间、磨矿浓度对锡石多金属硫化矿磨矿技术效率的 影响，提出与合格粒级金属品位积累量正相关的无 量纲数学量，即合格粒级指数这一磨矿效果表征量。 2 单因素分析表明，与入磨粒度一3m m 相比， 一2m m 入磨粒度的磨矿产物能够得到较高的锡石 磨矿技术效率和硫化矿磨矿技术效率，且锡、锌、铅、 铁的合格粒级指数较高；磨矿时间为8 I I l i n 时，磨矿 产物的磨矿技术效率最高，锡金属合格粒级指数最 高；磨矿浓度为7 5 ％时，锡金属合格粒级指数最高。 3 响应曲面法分析表明，人磨粒度为一2m m ， 磨矿时间为8m i n ，磨矿浓度为7 5 ％时，锡金属合格 粒级指数最高。说明该磨矿条件下的合格粒级金属 品位积累量最大，最有利于后续选别作业。 参考文献 [ 1 ] 中国有色金属总公司生产部．中国有色金属选矿厂概览 [ M ] ．北京中国有色金属总公司 内部印刷 ，1 9 9 0 ． [ 2 ] 薛天利．锡石多金属硫化矿选择性磨矿行为研究[ D ] ． 南宁广西大学硕士学位论文，2 0 1 4 ． [ 3 ] 邱冠周，胡岳华，王淀佐．颗粒间相互作用与细粒浮选 [ M ] ．长沙申南工业大学出版社，1 9 9 3 5 8 ．8 9 ． [ 4 ] 邬武迸．细泥锡石浮选工艺研究[ J ] ．上海第二工业大学 学报，2 0 0 0 2 6 6 - 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