柳曉峰康建雄袁程方吳彩斌

（1.金堆城鉬業(yè)股份有限公司；2.江西理工大學資源與環(huán)境工程學院）

鉬礦是我國優(yōu)勢礦種之一，是國家實施保護性開采的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源［1］。我國鉬資源產(chǎn)量和消費量穩(wěn)居世界首位，已探明資源量達2 708萬t［2］，金堆城百花嶺選礦廠是目前亞洲最大的鉬礦選礦廠。

磨礦分級作業(yè)是選礦廠的一道重要工序，占選礦廠總生產(chǎn)成本的60%以上［3］。近年來，關于磨礦效果優(yōu)化研究越來越多［4-5］，包括優(yōu)化磨礦產(chǎn)品粒度特性和增加磨機處理能力等方面。李樓鐵礦通過精確化磨礦使磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級含量增加24.5個百分點［6］；江西某鎢礦通過精確化磨礦使易選粒級產(chǎn)率提升7.95個百分點［7］；柿竹園多金屬礦選廠通過精確化磨礦使二段溢流細度明顯提高［8］。均勻的磨礦產(chǎn)品粒度，對提升選礦指標有積極意義［9-10］。

基于適宜的磨礦產(chǎn)品粒度是取得理想選別指標的前提［11］，本試驗以金堆城百花嶺選廠的磨機給礦為對象，研究精確化磨礦對輝鉬礦磨礦產(chǎn)品粒度特性的影響。

1 試樣

試樣為百花嶺選廠的磨機給礦，主要礦物為石英，其次為磷鋁礦、黃鐵礦、云母和透輝石；鉬主要以輝鉬礦的存在形式，地表的輝鉬礦易風化成鉬華；礦石的硬度較高，磷鋁礦、云母和透輝石等脈石礦物易泥化。試樣主要化學成分見表1，實驗室碎至-2 mm的試樣篩析結果見表2。

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表1 表明，試樣的主要化學成分為Si、Al、Ca、K和Fe，SiO2含量高達60.57%；Mo主要以硫化物形式存在。

表2 表明，-2 mm試樣-0.075 mm、-0.038 mm粒級產(chǎn)率分別為24.95%、18.27%，說明對試樣進行碎磨容易出現(xiàn)過粉碎。

輝鉬礦的礦石類型大致分為安山玢巖和花崗斑巖，安山玢巖又劃分為角巖化安山巖、絹云母化安山巖、綠泥石化安山巖、黑云母化安山巖。各類輝鉬礦粒度分布見表3。

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2 試驗方法與設備

2.1 試驗球徑計算

礦石的磨碎通常通過鋼球來實現(xiàn)。鋼球的尺寸影響著磨礦效果的好壞［12］。若鋼球尺寸過大，易產(chǎn)生貫穿破碎；若鋼球尺寸過小，不但過粉碎嚴重，而且粗粒磨不細，導致返砂過多，形成過磨和欠磨同時存在，惡化磨礦過程。

精確確定鋼球尺寸的公式以段氏球徑半理論公式最常用［13］。根據(jù)該公式和相關礦石硬度數(shù)據(jù)，運用破碎統(tǒng)計力學原理進行精確化計算，得出實驗室條件下精確化磨礦的裝球制度為?30 mm、?23 mm、?18 mm鋼球質(zhì)量比1∶2∶1，混合球徑為23 mm。為了使結果更具說服力，通常在精確化磨礦配球方案的基礎上增加一組混合球徑偏大和混合球徑偏小的裝球制度，然后進行比較，偏大球配比為?30 mm、?23 mm鋼球質(zhì)量比1∶1，混合球徑為26.5 mm；偏小球配比為?23 mm、?18 mm鋼球質(zhì)量比1∶1，混合球徑為20.5 mm。

2.2 試驗設備

試驗所用球磨機為武漢機械廠生產(chǎn)的2 L圓筒型球磨機，所用鋼球為鋼諾新材料股份有限公司生產(chǎn)，篩子為中國航空航天第540廠生產(chǎn)的標準套篩。

3 試驗結果與討論

3.1 磨礦時間試驗

采用精確化裝球制度，分別磨礦4，5，6，8，9 min，磨礦產(chǎn)品粒度組成見圖1。

從圖1可以看出，磨礦時間不超過5 min，磨礦產(chǎn)品粒度特性改變不顯著，這是因為石英硬度較高，粗粒級石英在較短時間內(nèi)難以磨碎；磨礦時間5～8 min，中間粒級含量顯著提升；磨礦9 min，細粒級含量增加較快，次生細泥量增加。綜合考慮，確定磨礦時間8 min，磨礦產(chǎn)品-0.075 mm粒級占57%，新生-0.075 mm粒級占32%。

3.2 磨礦濃度試驗

無論從理論還是從實踐上都存在最適宜的磨礦濃度，使礦漿粘度和罩蓋層厚度最佳，磨礦效率最好［14］。采用精確化裝球制度，磨礦時間8 min，磨礦濃度分別為60%，65%，70%，75%，80%，磨礦產(chǎn)品粒級組成見圖2。

從圖2可以看出，隨著磨礦濃度的增大，新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率先增后降，磨礦濃度70%情況下較好，對應的磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率達40.4%，且產(chǎn)品粒度分布均勻，有利于改善磨礦產(chǎn)品質(zhì)量。

3.3 鋼球充填率試驗

鋼球充填率在一定范圍內(nèi)提高，磨礦效率也會顯著提高。但過高的充填率不僅增加磨礦成本，磨機負荷也相應增大，磨機有用功率降低。采用精確化裝球制度，磨礦時間為8 min，磨礦濃度為70%，鋼球充填率分別為30.0%，37.5%，42.5%和49.0%，磨礦產(chǎn)品粒度組成見圖3。

從圖3可以看出，提高鋼球充填率，磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率先增后減；充填率為42.5%時，磨礦產(chǎn)品新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率達42.5%。綜合考慮，確定鋼球充填率為42.5%。

4 精確化磨礦對比試驗

4.1 不同球徑磨礦對比試驗

分別采用?23 mm的單一鋼球和2.1節(jié)的混合球方案，在磨礦時間8 min、磨礦濃度70%、充填率42.5%的情況下進行磨礦試驗，產(chǎn)品負累計曲線見圖4，產(chǎn)品重要指標見表4。

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從圖4、表4可以看出，采用精確化裝球制度，磨礦產(chǎn)品細度顯著高于其他裝球制度，新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率也最高，+0.15 mm欠磨粒級產(chǎn)率較低，細粒級增加速率較低，說明精確化磨礦產(chǎn)品粒度特性更加均勻。表明精確化裝球制度可以改善磨礦產(chǎn)品粒度特性。

4.2 浮選效果對比試驗

對精確化、偏大球和偏小球3種裝球制度下的磨礦產(chǎn)品進行浮選效果對比試驗。試驗固定磨礦時間8 min、磨礦濃度70%、鋼球充填率42.5%，試驗流程見圖5，結果見表5，精確化裝球制度下的磨礦產(chǎn)品閉路浮選（流程為在圖5的基礎上中礦順序返回）結果見表6。

從表5可以看出，精確化裝球制度下的磨礦產(chǎn)品浮選精礦鉬品位和回收率顯著較高，硫含量和回收率顯著較低，表明其具有最好的磨礦產(chǎn)品粒度組成，有利于輝鉬礦和黃鐵礦浮選分離。

從表6可以看出，閉路試驗可獲得鉬品位18.53%、鉬回收率93.08%的精礦，93.33%的硫進入尾礦中，硫鉬分離充分，表明精確化裝球制度具有理想的磨礦產(chǎn)品粒度組成，可改善浮選指標。

5 結論

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（1）粒度-2 mm的百花嶺選礦廠礦石的最優(yōu)磨礦參數(shù)：磨礦時間8 min，磨礦濃度70%，鋼球充填率42.5%，精確化磨礦裝球制度為?30 mm、?23 mm、?18 mm鋼球質(zhì)量比1∶2∶1，混合球徑23 mm，-0.075 mm粒級產(chǎn)率和新生-0.075 mm粒級產(chǎn)率均最高。

（2）精確化裝球制度下的磨礦產(chǎn)品開路浮選精礦鉬品位和回收率顯著較高，硫含量和回收率顯著較低；閉路試驗獲得了鉬品位18.53%、鉬回收率93.08%的精礦，93.33%的硫進入尾礦中，硫鉬分離充分，表明精確化裝球制度具有理想的磨礦產(chǎn)品粒度組成，可改善浮選指標。