姚靚

（江西銅業(yè)股份有限公司永平銅礦，江西上饒 334000）

為響應(yīng)國家綠色礦山建設(shè)理念及碳中和發(fā)展戰(zhàn)略，湖南某礦山企業(yè)在分析原有選礦流程及工藝后，決定將進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)技術(shù)參數(shù)和選礦工藝，進(jìn)一步提升資源綜合利用率，開展礦石可選性試驗(yàn)研究，安全環(huán)保要求更加嚴(yán)格，由于原有工藝碳精礦回收效率存在提升潛力[1-6]，并且回收過程存在一定的環(huán)境安全隱患。因此，本次試驗(yàn)主要是對該礦進(jìn)行磨礦細(xì)度和精選工藝方案試驗(yàn)，確定出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的選礦工藝流程及參數(shù)，為項(xiàng)目的可研及選礦廠設(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)[7-10]。

1 原礦相關(guān)參數(shù)的測定

1.1 原礦物理參數(shù)

原礦物理參數(shù)測定結(jié)果：硬度為83.1MPa，真密度為2.5335 g/cm3，松散密度為1.31g/cm3，安息角為40°，水分為1%，內(nèi)摩擦角為24°。礦石中可供選冶回收的主要組分V2O5含量為0.65%，銅、鉛、鋅等其他有價(jià)金屬元素含量都很低，回收效益不明顯，因此重點(diǎn)對石煤礦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)，提升回收率和精礦品位。

1.2 Bond功指數(shù)的測定

標(biāo)準(zhǔn)Bond 試驗(yàn)，功指數(shù)（Wib）是使用球磨機(jī)進(jìn)行干式閉路磨礦，磨礦到循環(huán)負(fù)荷達(dá)到250%時(shí)獲得的。其計(jì)算公式如下：

式中，

Wib——球磨機(jī)功指數(shù)（kW·h/t）；

P1——試驗(yàn)篩孔尺寸（μm）；

Gbp——球磨機(jī)每一轉(zhuǎn)新生成的試驗(yàn)篩孔以下粒級(jí)物料的重量（g）；

P80——產(chǎn)品中80%物料通過的粒度尺寸（μm）；

F80——給礦中80%物料通過的粒度尺寸（μm）。

由標(biāo)準(zhǔn)Bond實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式可以通過一系列的磨礦試驗(yàn)和粒度篩析計(jì)算出待測礦石的功指數(shù)，但是試驗(yàn)工作量比較大。

另一種簡單的功指數(shù)計(jì)算方法是根據(jù)磨礦功耗與功指數(shù)的關(guān)系，磨機(jī)的功耗W：

如果相同的功指數(shù)球磨機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)相同的轉(zhuǎn)數(shù)，消耗的能量相同，即

這種功指數(shù)的計(jì)算方法是以標(biāo)準(zhǔn)礦石為基礎(chǔ)，通過待測礦石的一次磨礦試驗(yàn)，即可方便地計(jì)算出待測礦石的功指數(shù)Wib2。

2 礦石的功指數(shù)測定

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

原礦已破碎至粒度為-2mm，混合均勻后縮分取300g 樣品，用不同篩孔尺寸的套篩進(jìn)行濕式篩分，得到功指數(shù)測定的給礦粒度分布，結(jié)果列于表1。

表1 破碎產(chǎn)品粒度組成

從表1 用插值法可計(jì)算出功指數(shù)測定時(shí)給礦F80=1.1295mm=1129.5μm。

2.2 礦石試驗(yàn)過程及功指數(shù)測定

（1）首先稱取700cm3礦樣得其重量為1203.56g，由此可計(jì)算出礦樣的堆比重為：1203.56/700=1.719g/cm3。

測定期間功指數(shù)球磨機(jī)內(nèi)必須保持700cm3礦樣。

（2）計(jì)算預(yù)期產(chǎn)品量根據(jù)功指數(shù)概念，功指數(shù)是磨礦到循環(huán)負(fù)荷達(dá)到250%時(shí)獲得的，得出預(yù)期產(chǎn)品量是700cm3礦樣質(zhì)量的1/3.5。故本試驗(yàn)中預(yù)期產(chǎn)品量：

1203.56/3.5=343.87g。

從表1可以求出給料中含有-74μm的產(chǎn)品量：

1203.56×11.01%=132.51g＜343.87g

由此可知被測礦樣中達(dá)到產(chǎn)品粒度的物料含量小于預(yù)期產(chǎn)品量，可直接進(jìn)行第一個(gè)循環(huán)的測定。

2.3 測定步驟

（1）該試驗(yàn)按照實(shí)際生產(chǎn)要求取試驗(yàn)篩孔：P1=74μm，故N1應(yīng)設(shè)定為200轉(zhuǎn)。

（2）然后將鋼球和1203.56g 礦樣加入Bond 功指數(shù)球磨機(jī)內(nèi)，進(jìn)行第一個(gè)循環(huán)的測定，運(yùn)轉(zhuǎn)200 轉(zhuǎn)后磨機(jī)自動(dòng)停止，將物料卸出，鋼球仍送回球磨機(jī)內(nèi)；用篩孔尺寸為74μm 的篩子篩出產(chǎn)品，計(jì)算每轉(zhuǎn)新生成的產(chǎn)品量Gbp（g/r）。

（3）為保持原始總負(fù)荷700cm3不變，添加新物料到篩上產(chǎn)品中，用式（5）計(jì)算第二次磨礦所需轉(zhuǎn)數(shù)，進(jìn)行第二個(gè)循環(huán)的測定。

（4）重復(fù)進(jìn)行（3）的步驟，直到達(dá)到平衡為止，平衡標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)最后三次循環(huán)中循環(huán)負(fù)荷和Gbp值的允許誤差判斷。循環(huán)負(fù)荷的允許誤差為：循環(huán)負(fù)荷平均值為250%±5%；Gbp值的允許誤差為：（最大值-最小值）/平均值≤3%，取最后三個(gè)循環(huán)的Gbp值的平均值為Gbp值，具體測定結(jié)果如表2所示。

表2 小型實(shí)驗(yàn)中-74μm磨礦試驗(yàn)結(jié)果

表中：Mf——給礦中-74μm 篩下物料重量（g）；Mp——磨礦產(chǎn)品中-74μm 篩下物料重量（g）；Mo——磨礦凈生成-74μm 篩下物料重量（g）；Gbp——每一轉(zhuǎn)所生成-74μm 篩下物料重量（g）；

從表2 中可以看出第8、9、10 次循環(huán)負(fù)荷分別為251.65%、252.42%、248.07%，循環(huán)負(fù)荷平均值為250.71%，誤差為0.71%；Gbp分別為0.6537、0.6492、0.6529。平均 Gbp=（0.6537+0.6492+0.6529）/3=0.6519。那么Gbp值的誤差為：（最大值-最小值）/平均值=（0.6537-0.6492）/0.6519=0.0069=0.69%＜Gbp值的允許誤差3%。

（5）篩析平衡后的產(chǎn)品，將第8、9、10次-74μm篩下產(chǎn)品混合均勻，用四分法取樣200g進(jìn)行篩析，結(jié)果列于表3。

表3 -74μm平衡后產(chǎn)品篩析粒度組成

從表3 用插值法計(jì)算出磨礦產(chǎn)物的粒度P80=54.72μm。

將 P1=74μm、Gbp=0.6519g、P80=54.72μm、F80=1129.5μm 代入式（3）求出Bond 球磨功指數(shù)Wib=24.5637kW·h/t。

3 原礦的相對可磨度測定

礦石相對可磨度測定試驗(yàn)在型號(hào)為XMQ-240×90 的錐形球磨機(jī)中進(jìn)行，所用的標(biāo)準(zhǔn)礦石為該礦山的石煤礦石。本試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)方法為：單位容積生產(chǎn)能力法，試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用開路磨礦法進(jìn)行測定。分別將已破碎至-2mm 的礦樣進(jìn)行磨礦篩分，每次取1kg礦樣在固定磨礦條件下，依次分別進(jìn)行不同磨礦時(shí)間的磨礦，后將磨礦產(chǎn)品用0.074mm 標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩析，將篩上產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品分別放入烘箱烘干后分別稱重，根據(jù)重量計(jì)算出-0.074mm 粒級(jí)產(chǎn)品的產(chǎn)率。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 原礦相對可磨度測定表

根據(jù)礦山常用的計(jì)算方法，原礦的相對可磨度計(jì)算公式為：

式中，T—將該礦山石煤礦石磨到-0.074mm 占51.25%所需時(shí)間。T0—將標(biāo)準(zhǔn)礦石磨到同一細(xì)度所需要的時(shí)間，按磨礦細(xì)度-0.074mm占51.25%計(jì)算。

根據(jù)式（6）計(jì)算可得，該石煤礦石的相對可磨度為0.547。原礦在-0.074mm 占51.25%的細(xì)度下，回收率基本保持穩(wěn)定，因此該細(xì)度為最佳選擇方案。

4 結(jié)論

該礦山的石煤礦中碳精礦的賦存狀態(tài)較為復(fù)雜，因此合適的磨礦細(xì)度能最大限度提升回收率和精礦品位。根據(jù)全面試驗(yàn)研究得出，整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程合理的磨礦細(xì)度為-0.074mm 占比51.25%為最佳改進(jìn)試驗(yàn)方案。