程國(guó)柱,李從堯,張 鵬

（1.大冶有色設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北 黃石 435005；2.大冶有色金屬集團(tuán)控股有限公司，湖北 黃石 435005）

1 引言

我國(guó)礦產(chǎn)資源總量不少，但稟賦差、品位低、顆粒細(xì)、多金屬共生復(fù)雜難處理，隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，原礦品位日趨降低，大量的礦石需要經(jīng)過選礦加工才能利用，而且在入選礦石中難選礦石愈來愈多［1］，礦產(chǎn)資源和二次資源綜合利用率都較低［2］。

湖北某銅礦經(jīng)過50多年的開采，露采資源早已消耗殆盡，已經(jīng)全部轉(zhuǎn)為井下開采，井下礦石隨著多年的開采呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：一是礦體多，有III、IV和XI礦體；二是生產(chǎn)中段多，有-365、-425、-485、-545、-605、-665、 -725、-785等；三是供礦采場(chǎng)多，經(jīng)初步估算有60多個(gè)。不同采場(chǎng)的礦石性質(zhì)存在較大差異，當(dāng)不同性質(zhì)的礦石混合進(jìn)入選礦流程后，分選難度大幅增加。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)浮選操作員反映，今年礦石性質(zhì)與往年有較大不同，在常規(guī)加藥條件下，浮選前兩槽不能有效形成泡沫層，浮選液面經(jīng)常出現(xiàn)“翻花”現(xiàn)象，以致選礦指標(biāo)波動(dòng)大，同時(shí)起泡劑用量大幅上升。針對(duì)以上問題，對(duì)井下礦石進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究。

2 礦石制備

2.1 礦樣采集與加工

試樣的代表性是決定試驗(yàn)研究工作有無價(jià)值的關(guān)鍵［3］。地質(zhì)人員根據(jù)采場(chǎng)礦石儲(chǔ)量分布及實(shí)際供礦生產(chǎn)情況，從井下10個(gè)采場(chǎng)采集生產(chǎn)礦樣，并運(yùn)送至選礦實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室對(duì)礦樣進(jìn)行加工，通過破碎、混勻、縮分，制成分析樣、試驗(yàn)樣和備份樣。礦樣加工流程見圖1。

圖1 礦樣加工流程

2.2 礦樣配制及性質(zhì)

將10個(gè)采場(chǎng)礦樣分別進(jìn)行銅、鐵品位化驗(yàn)分析，并按一定比例制成混合礦樣，配礦方案如表1所示。配礦后，混合礦樣含銅0.865%，含鐵33.93%，與生產(chǎn)品位相近。銅物相結(jié)果見表2，硫化率為84.05%，其中次生銅含量達(dá)24.28%；氧化率為15.95%，其中結(jié)合率為4.28%。

表1 采場(chǎng)配礦方案

表2 銅物相結(jié)果 %

3 小型試驗(yàn)研究

試驗(yàn)規(guī)模按規(guī)定分為可選性試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)大連續(xù)試驗(yàn)、半工業(yè)試驗(yàn)和工業(yè)試驗(yàn)等［4］。為了了解不同采場(chǎng)礦石的可選性，泡沫狀態(tài)和混合礦分選情況，本次試驗(yàn)包括單采場(chǎng)礦石和多采場(chǎng)混合礦石實(shí)驗(yàn)室小型試驗(yàn)。

為了使礦石中有用礦物充分單體解離、粒度適合選別要求［5］，又考慮到現(xiàn)場(chǎng)一段磨礦條件，試驗(yàn)確定磨礦細(xì)度為72%-200目，藥劑為現(xiàn)場(chǎng)使用的捕收劑和起泡劑，磨礦設(shè)備采用XMQ-Φ240×90球磨機(jī)，粗掃為XF D-3L掛槽浮選機(jī)，精選為XFD-1L掛槽浮選機(jī)。浮選流程為一粗二掃一精，試驗(yàn)流程見圖2。

圖2 開路試驗(yàn)流程

3.1 單采場(chǎng)礦石試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，不同采場(chǎng)的礦石浮選現(xiàn)象和指標(biāo)存在較大差異，有較多采場(chǎng)礦石粗選起泡困難，部分采場(chǎng)礦石的捕收劑用量由100g/t增加至170g/t，起泡劑用量由80g/t增加至170g/t時(shí)，粗選仍不能形成有效泡沫層，具體情況有以下幾種：

表3 單采場(chǎng)礦石試驗(yàn)開路試驗(yàn)結(jié)果

（1）粗選不易起泡，亮綠色泡沫，礦漿難沉降過濾（如：5505、6018、6019、6602）；

（2）粗選不易起泡，紅（黑）色礦漿泡沫（如：5508、6010、9438）；

（3）易起泡，紅色礦漿泡沫、墨綠色泡沫（如：9334、9436、9432）。

將泡沫現(xiàn)象與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)照，發(fā)現(xiàn)第（1）種浮選現(xiàn)象，不論原礦品位高低，均可得到高品位精礦，回收率也較高；第（2）種浮選現(xiàn)象，銅精礦品位有高有低，指標(biāo)波動(dòng)較大；第（3）種浮選現(xiàn)象，銅精礦品位相對(duì)較低。

3.2 多采場(chǎng)混合礦石試驗(yàn)結(jié)果

3.2.1 藥劑用量對(duì)比試驗(yàn)

從表4可知，在磨礦細(xì)度-200目為72%的條件下，當(dāng)起泡劑用量為70g/t時(shí)，將捕收劑用量由100g/t提高至120g/t，銅精礦品位基本不變，粗選銅回收率提高了0.25%；當(dāng)捕收劑用量為120g/t時(shí)，將起泡劑用量由70g/t提高至90g/t，銅精礦品位下降了0.81%，粗選銅回收率下降了0.02%。因此，推薦現(xiàn)場(chǎng)捕收劑用量為120g/t， 起泡劑用量為70g/t。

根據(jù)表4的浮選現(xiàn)象可知，三組試驗(yàn)的粗選泡沫層均較薄，掃選能形成穩(wěn)定的泡沫，與上述單采場(chǎng)礦石試驗(yàn)觀察到的泡沫現(xiàn)象相似。

表4 混合礦開路試驗(yàn)結(jié)果

3.2.2 粗選捕收劑用量試驗(yàn)

針對(duì)粗選泡沫層薄，增加起泡劑用量仍不見好轉(zhuǎn)的情況，本次試驗(yàn)在起泡劑總用量70g/t，捕收劑總用量120g/t的條件下，將粗選捕收劑用量分別設(shè)置為60g/t、30g/t、10g/t進(jìn)行對(duì)比，試驗(yàn)流程見圖2，結(jié)果見表5。

表5 粗選捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

從試驗(yàn)結(jié)果看，其他條件不變時(shí)，粗選捕收劑用量為60g/t時(shí)，粗精礦回收率為93.22%；粗選捕收劑用量為30g/t時(shí)，粗精礦回收率最高，達(dá)到93.98%；粗選捕收劑用量為10g/t時(shí)，粗精礦回收率為93.57%。因此，推薦試驗(yàn)2的藥劑用量條件，捕收劑粗選用量30g/t、掃一用量60g/t、掃二用量30 g/t。

從浮選現(xiàn)象看，隨著粗選捕收劑用量下降，粗選泡沫越來越豐富，并逐漸形成穩(wěn)定的泡沫層。當(dāng)粗選捕收劑用量降到10g/t時(shí)，泡沫開始由“實(shí)”變“虛”。經(jīng)過分析可知，當(dāng)大部分易浮的礦物同時(shí)浮起時(shí)，對(duì)藥劑產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，造成藥劑量不足；同時(shí)氣泡吸附大量礦物時(shí)，氣泡承載力不夠，不能有效完成二次富集，使泡沫發(fā)生板結(jié)，不能形成穩(wěn)定礦化泡沫層。適當(dāng)降低粗選捕收劑用量后，使有用礦物有序上浮，能有效解決這一問題，并有利于粗選作業(yè)泡沫層的穩(wěn)定性。

3.2.3 閉路試驗(yàn)

為考查中礦的影響［6］，在磨礦細(xì)度-200目72%，起泡劑70g/t，捕收劑120g/t（第一點(diǎn)30g/t）條件下，進(jìn)行了一粗一精二掃閉路試驗(yàn)，獲得銅精礦品位20.18%、尾礦品位0.060%、選銅回收率為92.98%的選礦指標(biāo)。試驗(yàn)流程見圖3，結(jié)果見表6。

圖3 閉路試驗(yàn)流程

表6 閉路試驗(yàn)結(jié)果

4 生產(chǎn)應(yīng)用

4.1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

現(xiàn)場(chǎng)浮選工藝為二粗二掃一精流程，粗選I（前兩槽）直接得出精礦1，粗選II通過精選后得出精礦2，與精礦1合并為最終精礦，掃選泡沫循序返回。自2020年7月以來，現(xiàn)場(chǎng)浮選現(xiàn)象發(fā)生較大變化，具體表現(xiàn)為：粗選I泡沫層不穩(wěn)定，“翻花”現(xiàn)象嚴(yán)重，銅精礦品位和回收率指標(biāo)波動(dòng)較大。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)起泡劑用量大幅上升，7、8、9月起泡劑用量單耗分別為88g/t、93g/t、86g/t，與計(jì)劃用量70g/t相比，嚴(yán)重超標(biāo)。

4.2 生產(chǎn)調(diào)試

由于現(xiàn)場(chǎng)泡沫現(xiàn)象與小型試驗(yàn)泡沫現(xiàn)象相似，所以直接將小型試驗(yàn)成果應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，2020年9月下旬對(duì)粗選I捕收劑用量進(jìn)行了生產(chǎn)調(diào)試，現(xiàn)場(chǎng)加藥條件和調(diào)試結(jié)果見表7。

表7 現(xiàn)場(chǎng)粗選用量調(diào)試結(jié)果

由表7可知，當(dāng)粗選I捕收劑用量為38～43g/t，銅 精 礦 品 位18.68%～22.16%，選 銅 回 收 率88.17%～90.60%；當(dāng)粗選I捕收劑用量為18～22g/t，銅 精 礦 品 位19.95%～20.78%，選 銅 回 收 率92.57%～93.06%；當(dāng)粗選捕I收劑用量調(diào)整至38g/t后，粗選I泡沫層不能形成穩(wěn)定泡沫層，回收率僅為89.46%。

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，現(xiàn)場(chǎng)浮選泡沫更能解釋試驗(yàn)現(xiàn)象，當(dāng)粗選I捕收劑用量較高時(shí)，泡沫層出現(xiàn)板結(jié)壓槽現(xiàn)象，當(dāng)開大風(fēng)量或提高浮選液面時(shí)，又出現(xiàn)“翻花”和刮泡帶漿現(xiàn)象；適當(dāng)降低粗選I捕收劑用量時(shí)，泡沫層逐漸由薄變厚，液面“翻花”現(xiàn)象逐漸消失，并能形成穩(wěn)定的泡沫層。

4.3 生產(chǎn)應(yīng)用

后期生產(chǎn)中針對(duì)該類型的礦石，將粗選I捕收劑用量由45g/t調(diào)整至20g/t，現(xiàn)場(chǎng)浮選現(xiàn)象明顯改觀：浮選液面穩(wěn)定，前兩槽無“翻花”現(xiàn)象，泡沫層豐厚致密穩(wěn)定，粗選至掃選層次感分明，為浮選操作創(chuàng)造了有利條件。由表8可知，調(diào)整后，選銅回收率由92.17%提高至92.86%，提高了0.69%；起泡劑單耗由87g/t下降至69g/t，降低了18 g/t，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯提升。

表8 藥劑用量調(diào)整前后指標(biāo)對(duì)比

5 結(jié)論

（1）針對(duì)起泡效果差的礦石，在總藥量不變的情況下，適當(dāng)降低粗選捕收劑用量，使有用礦物有序上浮，避免了大量易浮礦物對(duì)藥劑的競(jìng)爭(zhēng)吸附，消除了氣泡承載力不夠，泡沫板結(jié)現(xiàn)象，有利于改善礦化泡沫層的穩(wěn)定性。

（2）通過降低粗選I捕收劑用量，徹底解決了浮選前兩槽不起泡、翻花等問題。生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果表明：將粗選I捕收劑用量由45g/t調(diào)整至20g/t，浮選泡沫穩(wěn)定，層次感分明，選銅回收率提高0.69%，起泡劑單耗降低18g/t，經(jīng)濟(jì)效益提升明顯。

（3）對(duì)于其他硫化礦，特別是原礦品位高、比重大、較易浮礦物（如黃鐵礦、方鉛礦），在浮選的過程中，也容易出現(xiàn)粗選礦化泡沫層不穩(wěn)定，泡沫板結(jié)現(xiàn)象。在現(xiàn)場(chǎng)操作調(diào)整時(shí)，上述藥劑用量?jī)?yōu)化方案具有一定的參考和借鑒意義。