李 冬， 代獻(xiàn)仁， 李世男

(中鐵建銅冠投資有限公司， 安徽 銅陵 244000)

1 前言

米拉多銅礦始建設(shè)于2014年，為露天開采，由中鐵建銅冠和銅陵有色共同出資開發(fā)，位于厄瓜多爾安第斯山脈最南端的薩莫拉省，由中國(guó)投資、中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造、中國(guó)施工、中國(guó)運(yùn)營(yíng)，是厄瓜多爾第一座大型固體礦山開發(fā)項(xiàng)目，被厄瓜多爾列為“國(guó)家戰(zhàn)略項(xiàng)目”“總統(tǒng)工程”。一期選礦設(shè)計(jì)規(guī)模為2 000萬t/年，碎磨工藝采用SABC流程，即“半自磨+球磨+頑石破碎”，選別工藝采用“粗磨粗選拋尾+粗精礦再磨再選流程”，礦山產(chǎn)品為單一銅精礦，伴生金銀富集到銅精礦中加以回收。設(shè)計(jì)銅精礦銅品位26.3%、銅回收率89.0%，一期達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)后年產(chǎn)銅精礦35.4萬t，銅金屬量9.6萬t，服務(wù)年限30年[1-4]。

米拉多銅礦礦石類型為伴生少量金銀的斑巖型銅礦石。按照巖石性質(zhì)，主要有花崗閃長(zhǎng)巖型和角礫巖型兩種。按照礦石在礦體的賦存深度，可近似地劃分為近表層礦石、淺層礦石中部礦石和深部礦石。近地表礦石氧化程度較深，可浮性較差；淺部礦石含銅礦物主要為黃銅礦、也有少量次生礦物輝銅礦和斑銅礦，可浮性良好；中部和深部礦石為原生礦。主要可回收元素為銅、硫、金、銀，其中黃鐵礦嵌布粒度較粗，黃銅礦嵌布粒度不均勻、部分黃銅礦粒徑小于0.020 mm，且包裹在黃鐵礦和脈石礦物之中。根據(jù)礦石的性質(zhì)特點(diǎn)，米拉多銅礦采用混合浮選、粗精礦再磨、銅硫分離的工藝流程，進(jìn)行回收銅礦物中的銅、金、銀等有價(jià)元素，選廠工藝流程如圖1所示。

圖1 米拉多銅礦選礦工藝流程

2 EFD浮選柱工作原理

2.1 EFD浮選柱及其工作原理

EFD浮選柱外觀如圖2所示，它是一種逆流浮選設(shè)備，礦漿從距浮選柱頂部以下約1～2 m處給入，礦物顆粒在重力和浮力作用下作沉降運(yùn)動(dòng)。氣泡分散器處于浮選柱底部，壓縮空氣通過氣泡分散器產(chǎn)生大量微細(xì)的氣泡并注入浮選柱柱體，氣泡緩慢上升與沉降的礦粒接觸碰撞，疏水性礦粒被氣泡粘附后上升到浮選柱頂部，溢流成為泡沫產(chǎn)品，同時(shí)親水性礦粒會(huì)從浮選柱底部排出成為底流產(chǎn)品。浮選柱頂部安裝有泡沫噴淋水系統(tǒng)，可有效提升浮選柱泡沫產(chǎn)品的品位。

圖2 EFD浮選柱結(jié)構(gòu)圖

2.2 Slamjet氣水混合型發(fā)泡系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)浮選柱發(fā)泡器因供氣量無法準(zhǔn)確控制，致使充氣量不穩(wěn)定，從而造成浮選指標(biāo)波動(dòng)，浮選效果不理想。鑒于傳統(tǒng)浮選柱發(fā)泡器存在的諸多問題，ERIEZ公司基于多年的浮選柱應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性的開發(fā)出氣水混合型發(fā)泡系統(tǒng)，布置圖如圖3所示。該發(fā)泡系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

圖3 典型氣水混合噴槍布置圖

(1)通過水流量的微小調(diào)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)空氣流量大范圍調(diào)節(jié)。這是利用水的可壓縮性比空氣的可壓縮性小很多的特性。這樣就可以保證所產(chǎn)生氣泡的浮選性能不會(huì)因氣流量的調(diào)節(jié)而變差。

(2)空氣溶解于高壓水中，從噴嘴射入浮選柱后，因空化效應(yīng)，水中析出可產(chǎn)生大量微細(xì)氣泡。大量實(shí)踐表明，這種微細(xì)氣泡可以有效提高浮選設(shè)備的單位體積的處理能力和單位面積礦物攜帶能力。

(3)水的密度遠(yuǎn)大于空氣密度，因此水具有更大動(dòng)能和慣性，當(dāng)水、氣混合物高速注入礦漿中后，可產(chǎn)生巨大的剪切力，從而產(chǎn)生常規(guī)只噴氣的氣泡發(fā)生器難以獲得的微細(xì)氣泡。同時(shí)，高速水流的動(dòng)能還可以攜帶空氣微泡，到更遠(yuǎn)的距離與礦漿充分混合，增大礦粒與氣泡的接觸概率，從而提高回收效果。

(4)氣水混合型浮選柱比單獨(dú)噴氣式浮選柱具有更好的回收效果，根據(jù)礦石的種類、粒度、細(xì)度等特點(diǎn)，一般可比單獨(dú)噴氣式浮選柱浮選回收率高0.5%～2.0%。

(5)SlamJet?氣泡發(fā)生器通過一個(gè)單獨(dú)的瓷制防磨噴嘴提供空氣或氣水噴射，其自調(diào)節(jié)裝置在沒有空氣的情況下會(huì)自動(dòng)關(guān)閉操作，防止礦漿倒灌引起噴槍堵塞。

3 米拉多銅礦浮選柱生產(chǎn)應(yīng)用

浮選柱在實(shí)際操作過程中，最常用的調(diào)整參數(shù)是充氣量、泡沫層高度和噴淋水量，其余參數(shù)如給料濃度等應(yīng)保持穩(wěn)定，盡量避免同時(shí)大幅調(diào)整多個(gè)參數(shù)，造成系統(tǒng)紊亂。

米拉多銅礦試生產(chǎn)初期，生產(chǎn)不穩(wěn)定、選礦指標(biāo)波動(dòng)大，對(duì)影響浮選柱選別指標(biāo)的多個(gè)因素進(jìn)行了調(diào)試，確定了浮選柱的最佳工藝參數(shù)，為后期選礦穩(wěn)定生產(chǎn)及選礦指標(biāo)的提高提供了依據(jù)。

3.1 磨礦細(xì)度的影響

磨礦細(xì)度是影響浮選柱選別指標(biāo)的關(guān)鍵因素。礦石粒度必須小于礦物浮游的粒度上限，如硫化礦浮選上限為0.25～0.3 mm，大于0.5 mm時(shí)，幾乎不能浮游。礦石磨礦粒度過細(xì)也對(duì)浮選工藝產(chǎn)生不利影響(即過磨泥化影響)，當(dāng)磨礦細(xì)度小于0.01 mm時(shí)，浮選指標(biāo)顯著下降；當(dāng)磨礦細(xì)度小于5 μm時(shí)，有用礦物與脈石礦物幾乎無法分離。米拉多銅礦主要金屬礦物為黃銅礦和黃鐵礦，黃銅礦嵌布粒度較細(xì)，黃鐵礦嵌布粒度相對(duì)較粗，其中部分銅礦物與硫礦物密切共生。為提高銅精礦品位和回收率，米拉多銅礦采用銅硫混浮、混合精礦再磨、銅硫分離的工藝。

粗精礦再磨細(xì)度對(duì)浮選柱富集比及回收率的影響如圖4所示。當(dāng)粗精礦不經(jīng)再磨時(shí)，-0.044 mm含量在60%左右，經(jīng)過浮選柱兩次精選，銅精礦富集比在3.5左右，作業(yè)回收率不足80%。隨著再磨細(xì)度的提高，銅精礦富集比和回收率都逐步提高；當(dāng)再磨細(xì)度-0.044 mm含量超過90%時(shí)，銅精礦富集比略有下降。因此，綜合考慮銅精礦品位和回收率，再磨細(xì)度以-0.044 mm含量占80%～85%為宜。

圖4 磨礦細(xì)度與富集比及回收率的關(guān)系

3.2 浮選濃度的影響

浮選濃度一般與礦石性質(zhì)和藥劑制度有關(guān)。一般浮選密度較大的礦物采用較濃的礦漿，而密度較小的礦物則用較稀的礦漿；浮選粗粒物料采用較濃的礦漿，而細(xì)粒和礦泥則用較稀的礦漿；粗選和掃選采用較濃的礦漿，而精選則用較稀的礦漿。

浮選濃度對(duì)浮選柱選別效果的影響如圖5所示。隨著浮選濃度的提高，銅精礦回收率逐步提高，富集比逐步下降。當(dāng)浮選濃度在17%～25%，浮選柱選別效果較好，此時(shí)銅精礦富集比為6左右，作業(yè)回收率為95%左右。

圖5 浮選濃度與富集比及回收率的關(guān)系

3.3 泡沫層高度的影響

浮選柱泡沫層高度是影響浮選指標(biāo)的關(guān)鍵因素。試生產(chǎn)初期粗選作業(yè)以MIBC作為起泡劑，MIBC起泡性能較差，浮選柱沒有穩(wěn)定的泡沫層，浮選柱泡沫層設(shè)定高度只有10 cm左右，礦漿經(jīng)常跑槽。隨后在浮選柱內(nèi)添加適量的起泡劑之后，浮選柱泡沫層趨于穩(wěn)定，將浮選柱泡沫層設(shè)定在30 cm左右，銅精礦產(chǎn)率逐步和富集比都逐步提高。

生產(chǎn)實(shí)踐中，銅浮選柱泡沫層高度與銅精礦產(chǎn)率與富集比的關(guān)系如圖6所示，隨著浮選柱泡沫層高度的增加，銅精礦產(chǎn)率逐步提高，富集比逐步下降。當(dāng)浮選柱泡沫層達(dá)到60 cm時(shí)，銅精礦富集比達(dá)到最高。目前浮選柱泡沫層根據(jù)銅精礦品位變化情況，在40～90 cm進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖6 泡沫層高度與銅精礦產(chǎn)率及富集比的關(guān)系

3.4 充氣量的影響

試生產(chǎn)初期，單臺(tái)浮選柱充氣量為70 m3/h左右，浮選柱充氣量不高。浮選柱泡沫層較低，浮選泡沫層不穩(wěn)定，精選作業(yè)回收率不高。

圖7所示為充氣量與銅精礦指標(biāo)的關(guān)系，可以看出，隨著浮選柱充氣量的提高，浮選泡沫溢流量逐步增大，銅精礦品位和回收率都逐步提高;當(dāng)浮選柱充氣量超過160 m3/h，銅精礦品位則略有下降，主要是因?yàn)槌錃饬吭龃?，浮選柱溢流量增大，部分易浮脈石夾雜在泡沫中進(jìn)入銅精礦，致使銅精礦品位降低。

圖7 充氣量與銅精礦指標(biāo)的關(guān)系

目前選礦廠根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，浮選柱充氣量基本控制在160～190 m3/h，當(dāng)銅精礦含銅低于24%時(shí)，適當(dāng)降低浮選柱充氣量;當(dāng)銅精礦含銅高于26%時(shí)，適當(dāng)增大浮選柱充氣量，以提高銅精選作業(yè)回收率。

3.5 淋洗水量的影響

從浮選柱頂部加入的沖洗水經(jīng)過泡沫區(qū)的過濾，置換了工藝水和氣泡捕集的顆粒，提高浮選柱的二次富集作用效果，進(jìn)而提高銅精礦品位。另外，泡沫沖洗水通過將氣泡分隔成圓而結(jié)實(shí)的填充床(packed bed)，因而起到了穩(wěn)定泡沫的作用。

由圖8試驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著淋洗水量的增大，銅精礦品位和回收率都逐步提高。當(dāng)淋洗水量大于40 m3/h時(shí)，繼續(xù)增大淋洗水量，銅精礦回收率呈下降趨勢(shì)。主要是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)采用管道，部分淋洗水孔堵塞，當(dāng)水量過大時(shí)，淋洗水壓力較大，致使泡沫層上不來影響銅精礦回收率。后期準(zhǔn)備對(duì)淋洗水管道進(jìn)行改造。

圖8 淋洗水量與銅精礦指標(biāo)的關(guān)系

3.6 選礦生產(chǎn)指標(biāo)

米拉多銅礦自2019年7月份投產(chǎn)至今，已累計(jì)處理原礦1 450萬t，累計(jì)生產(chǎn)銅精礦36萬t，銅精礦含銅82 700 t。試生產(chǎn)前期，由于原礦含銅較高、且次生銅占比較大，故此銅精礦品位相對(duì)較高。自2019年10月份以來，浮選柱工藝參數(shù)逐步完善，銅精礦品位和回收率穩(wěn)步提升。

2020年10月，結(jié)合前期銅精礦品位、回收率及其金銀的回收情況，將銅精礦品位由26.3%調(diào)整為24%，銅精礦回收率進(jìn)一步提高。目前銅精礦品位基本穩(wěn)定在24%以上，回收率在90%以上。EFD浮選柱工藝參數(shù)見表1，試生產(chǎn)以來各月銅精礦品位和回收率如圖9所示。

表1 EFD浮選柱工業(yè)生產(chǎn)工藝參數(shù)

圖9 各月生產(chǎn)指標(biāo)

4 結(jié)論

EFD浮選柱自動(dòng)化控制程度高，運(yùn)行平穩(wěn)，獨(dú)特的氣水混合型發(fā)泡器有效提高了浮選柱的充氣量，解決了由于浮選柱直徑較大而造成的充氣量不均勻的問題。

米拉多銅礦兩年多的生產(chǎn)實(shí)踐表明，EFD浮選柱富集比可調(diào)節(jié)范圍大，對(duì)米拉多銅礦礦石適用性強(qiáng)，能夠滿足米拉多銅礦精選作業(yè)的要求。