李紀(jì) ，黃迎春 ，馬國印 ，黃浩

（1.中際山河科技有限公司，湖南 長沙 430100；2.湖南有色環(huán)保研究院有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410100）

隨著國家對資源環(huán)境保護的重視，礦山資源的綜合高效利用已經(jīng)成為行業(yè)發(fā)展的必然途徑。新型節(jié)能高效選礦設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用是我國礦山資源現(xiàn)代化生產(chǎn)利用技術(shù)設(shè)備支撐的關(guān)鍵[1-3]。CCF型浮選柱為選礦日益面臨的“貧、細(xì)、雜”礦石選礦難題的解決提供了可能，它具有操作簡單、選礦效率高、節(jié)能運行成本低、自動化程度高、占地面積和基建投資少等優(yōu)點[4-6]。

湖北某磁選尾礦，堆存體量大，經(jīng)取樣分析尾礦中含銅量為0.38%，再進一步工藝礦物學(xué)研究表明，尾礦中有用礦物銅的嵌布粒度較細(xì)，主要為硫化銅礦物，銅礦物主要是黃銅礦，少量銅藍(lán)、輝銅礦等。

1 尾礦性質(zhì)

1.1 尾礦化學(xué)分析

尾礦化學(xué)多元素化學(xué)分析、銅的化學(xué)物相分析結(jié)果見表1、2。

表1 尾礦多元素分析結(jié)果/%Table 1 Multi-elementary analysis results of tailings

由表1中結(jié)果可知，尾礦樣中主要的有用組分是Cu，含量為0.38%，有害組分As的含量較低；礦石中含量最高的組分主要是SiO2，其次是CaO。

由表2可知，尾礦中銅的總含量0.382%，主要賦存于原生硫化銅中，分布率為74.08%，其他以次生硫化銅和氧化銅的形式存在，分布率為15.45%、10.47%。

表2 尾礦中銅的化學(xué)物相分析Table 2 Chemical phase analysis of copper in tailings

1.2 尾礦的礦物組成及相對含量

根據(jù)偏光顯微鏡和掃描電鏡下的觀測結(jié)果，并參考尾礦的多元素化學(xué)分析結(jié)果、銅的化學(xué)物相分析結(jié)果，得出礦樣中主要的礦物組成及其相對含量，結(jié)果見表3。

表3 礦石中主要礦物的相對含量Table 3 Relative content of the main minerals in the ore

由表3中結(jié)果可知，尾礦樣中的銅礦物主要是黃銅礦，少量銅藍(lán)、輝銅礦等，偶見孔雀石；金屬礦物主要是黃鐵礦，少量赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等。脈石礦物主要是石英，其次為方解石、白云石、絹云母，少量長石、高嶺石等。

2 選礦實驗

2.1 浮選柱半工業(yè)實驗工藝流程

現(xiàn)場采用三臺小型浮選柱進行半工業(yè)選礦實驗，工藝流程見圖1。

圖1 半工業(yè)實驗工藝流程Fig.1 Process flow chart of semi-industrial test

2.2 浮選柱半工業(yè)條件實驗

2.2.1 粗選給礦量實驗

根據(jù)浮選柱選型計算結(jié)果，本次浮選柱半工業(yè)實驗粗選給礦量在（0.6～1.2）t/h范圍內(nèi)，考查給礦量對選礦指標(biāo)的影響，確定較佳給礦量，實驗結(jié)果見圖2。

圖2 給礦量實驗結(jié)果Fig.2 Results of throughput test

由圖2可知，在給礦量（0.6～0.8） t/h范圍內(nèi)，隨著給礦量增大，精礦品位、回收率都呈上升趨勢，粗選給礦量為0.8 t/h時，粗選浮選柱選銅實驗指標(biāo)達到較優(yōu)值；當(dāng)給礦量超過0.8 t/h時，選礦指標(biāo)呈下降趨勢，浮選柱分選效果變差。

2.2.2 粗選給礦濃度實驗

給礦濃度是影響選礦指標(biāo)的重要因素之一。本次實驗粗選給礦濃度在20%～40%范圍內(nèi)進行調(diào)試，實驗結(jié)果見圖3。

圖3 給礦濃度實驗結(jié)果Fig.3 Results of feeding concentration test

由圖3可知，在給礦濃度20%～30%范圍內(nèi)，隨著給礦濃度變大，銅精礦品位和回收率均呈現(xiàn)上升趨勢；給礦濃度大于30%時，銅精礦富集不佳，回收率也呈下降趨勢，最終確定浮選濃度為30%。

2.2.3 泡沫層厚度實驗

浮選柱泡沫層高度相較浮選機厚很多，這是浮選柱精礦富集比優(yōu)于浮選機的重要原因之一。有用礦物顆粒粘附在微氣泡上浮至礦漿液面，在此上浮過程中，微氣泡經(jīng)過多次破裂和兼并，泡沫間夾帶的脈石雜質(zhì)脫落，有用礦物得到進一步富集。本文實驗粗選、精選泡沫層厚度分別在300～500 mm、550～950 mm范圍內(nèi)進行調(diào)試，結(jié)果見圖4、5。

圖4 粗選泡沫層厚度實驗結(jié)果Fig.4 Results of rough separation froth depth test

圖5 精選泡沫層厚度實驗結(jié)果Fig.5 Results of concentration froth depth test

由圖4、5可知，隨著泡沫層厚度增大，精礦品位呈上升趨勢，精礦回收率則呈下降趨勢。綜合精礦品位和回收率，粗選浮選柱泡沫層厚度為400 mm，精選浮選柱泡沫層厚度為750 mm，選礦指標(biāo)較優(yōu)。

2.2.4 充氣量實驗

浮選柱充氣量大小對浮選柱浮選礦作業(yè)的穩(wěn)定和選礦指標(biāo)有很大影響，充氣量太小，微泡數(shù)量不夠，減少與目的礦物碰撞粘附的機會，充氣量太大，礦漿翻花，浮選泡沫層不穩(wěn)，同樣影響選礦指標(biāo)。結(jié)合以往經(jīng)驗，本次實驗以粗選氣壓0.45 MPa、精選氣壓0.3 MPa為固定條件，粗選充氣量在（30～60）m3/h的范圍、精選充氣量在（5～20）m3/h范圍做條件實驗。實驗結(jié)果見圖6、7。

圖6 粗選充氣量實驗結(jié)果Fig.6 Results of rough separation gas filling volume test

圖7 精選充氣量實驗結(jié)果Fig.7 Results of concentration gas filling volume test

由圖6、7可知，粗選浮選柱充氣量在（30～50）m3/h的范圍內(nèi)時，選礦指標(biāo)隨充氣量變大呈上升趨勢，當(dāng)粗選浮選柱充氣量為50 m3/h時，粗選浮選柱選礦指標(biāo)達到較佳值，超過50 m3/h時，選別指標(biāo)變壞；精選浮選柱充氣量（5～10）m3/h的范圍內(nèi)時，選礦指標(biāo)隨著充氣量呈上升趨勢，在10 m3/h時，達到較佳值，超過10 m3/h后，精選浮選柱選礦指標(biāo)變差。因此粗選精選浮選柱較佳充氣量分別為50 m3/h、10 m3/h。

2.2.5 較佳工藝參數(shù)條件及實驗結(jié)果

半工業(yè)實驗浮選柱較佳工藝參數(shù)條件見表4，在此條件下實驗指標(biāo)見表5。

表4 半工業(yè)實驗浮選柱較佳工藝參數(shù)Table 4 Process parameters of semi-industrial test

表5 半工業(yè)條件實驗結(jié)果Table 5 Results of semi-industrial condition test

2.3 連續(xù)實驗

連續(xù)實驗是驗證實驗指標(biāo)可靠性的主要手段，以條件實驗探索的較佳工藝條件進行72 h 9個班次連續(xù)實驗的結(jié)果見表6。

表6 連續(xù)實驗結(jié)果Table 6 Results of continuous test

由表6可知，連續(xù)9個班次實驗平均精礦品位16.573 %，平均回收率76.92 %，平均給礦品位0.380 %。浮選柱再選尾礦中銅的半工業(yè)連續(xù)實驗指標(biāo)連續(xù)穩(wěn)定，驗證了本次實驗指標(biāo)的可靠性。

3 結(jié) 論

（1）湖北某磁選尾礦中含銅量0.38%，主要賦存于原生硫化銅中，分布率為74.08%，其他以次生硫化銅和氧化銅的形式存在，分布率分別為15.45%、10.47%。銅礦物主要是黃銅礦，少量銅藍(lán)、輝銅礦等，偶見孔雀石；金屬礦物主要是黃鐵礦，少量赤鐵礦、磁鐵礦、褐鐵礦等；脈石礦物主要是石英，其次為方解石、白云石、絹云母，少量長石、高嶺石等。

（2）浮選柱選銅半工業(yè)實驗，采用一次粗選兩次精選選礦工藝。經(jīng)過條件實驗確定較佳選礦工藝參數(shù)為，粗選給礦量0.8 t/h，給礦濃度30%，粗選、精選泡沫層厚度分別為400 mm、750 mm，粗選氣壓0.4 5 MPa、充氣量50 m3/h，精選氣壓0.30 MPa、充氣量10 m3/h。

（3）CCF浮選柱再選回收銅半工業(yè)選礦實驗結(jié)果為：給礦品位0.37%，銅精礦品位16.80%，回收率77.19%；連續(xù)9個班的實驗指標(biāo)為：給礦品位平均值0.38%，精礦品位平均值16.573%，回收率平均值76.92%。選礦指標(biāo)較好，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源綜合回收利用。