以氧化鋁研磨球?yàn)樵倌ツサV介質(zhì)的試驗(yàn)研究

柯圣釗，丘世澄

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 武山銅礦，江西瑞昌 332204）

1 引言

影響磨礦作業(yè)的因素很多，包括被磨物料性質(zhì)、操作條件及磨機(jī)結(jié)構(gòu)等，其中被磨物料性質(zhì)及磨機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)固定，操作條件主要包括磨礦濃度、磨機(jī)的轉(zhuǎn)速以及磨礦介質(zhì)的尺寸、形狀、充填率、類型、配比等［1］。磨礦介質(zhì)尺寸過(guò)大引起破碎力過(guò)大，容易出現(xiàn)過(guò)粉碎現(xiàn)象，同時(shí)介質(zhì)尺寸較大會(huì)降低介質(zhì)填充個(gè)數(shù)，減小介質(zhì)與礦石的破碎概率，不利于有用礦物的單體解離；磨礦介質(zhì)過(guò)小導(dǎo)致破碎力不足，磨礦效率低下，能耗大幅提高，最佳尺寸的磨礦介質(zhì)條件下可提高30%的磨礦效率［2］。磨礦介質(zhì)通常采用球狀的鋼球，此外還有圓柱、六方、鋼鍛等形狀的磨礦介質(zhì)［3］。研究表明，球形介質(zhì)在通常粒度范圍內(nèi)最有效、能耗最低，可獲得最細(xì)粒度的磨礦產(chǎn)品，而柱狀介質(zhì)磨礦產(chǎn)品粒度均勻、泥化輕，但滾動(dòng)性差，適用于粗磨而不適用于細(xì)磨［4］。鋼球作為磨礦介質(zhì)會(huì)造成鐵質(zhì)污染，影響礦漿電位，影響浮選效果，為此，國(guó)內(nèi)外選礦工作者積極尋求新的磨礦介質(zhì)，主要有頑石、瓷球等。頑石作為磨礦介質(zhì)能剔除鐵質(zhì)污染，但頑石形狀不規(guī)則，對(duì)襯板磨損較大且頑石添加的工作量大。瓷球具有高硬度、高耐磨性、無(wú)污染、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，采用瓷器作為磨礦介質(zhì)能大幅降低能耗，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本論文以武山銅礦選礦廠銅精選Ⅰ尾礦和銅掃選Ⅰ精礦合并后的中礦為研究對(duì)象，進(jìn)行氧化鋁研磨球取代金屬球的中礦再磨工藝試驗(yàn)研究，分析兩種磨礦介質(zhì)之間的磨礦產(chǎn)品及浮選指標(biāo)差異。

2 試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)樣品

中礦多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1，中礦各產(chǎn)品銅解離度分析結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 中礦多元素化學(xué)分析結(jié)果

從表1 可知，中礦主要有價(jià)礦物為Cu、S，品位為1.74%、27.38%。金、銀品位為0.97g/t、64.21g/t，可作為伴生金屬回收，盡可能富集到計(jì)價(jià)系數(shù)較高的銅精礦中。鉛、鋅含量較低，對(duì)精礦影響較小。

表2 中礦產(chǎn)品銅礦物連生情況

從表2 可知，掃選I 精礦與精選I 尾礦銅礦物單體解離度較低，僅占28.64%、39.97%，主要與脈石、硫化物連生，表3 為中礦篩析化驗(yàn)結(jié)果。

表3 中礦篩析化驗(yàn)結(jié)果

篩析結(jié)果表明，中礦粒度偏細(xì)，-0.074mm 粒級(jí)比例占78.05%。+0.038mm 粒級(jí)產(chǎn)率為27.74%，銅品位較高，銅分配率達(dá)41.88%，這部分礦石中的銅與脈石、硫化物緊密連生，需通過(guò)再磨使這部分礦石中的銅實(shí)現(xiàn)單體解離，浮選加以回收。

2.2 磨礦介質(zhì)

試驗(yàn)過(guò)程采用一臺(tái)容積為6.25L 的Φ240mm×90mm 的球磨機(jī)進(jìn)行磨礦，分別以金屬球球和氧化鋁研磨球?yàn)槟サV介質(zhì)，金屬球球、高鋁球的物理性能如表4、表5 所示。

表4 金屬球多元素分析結(jié)果

表5 氧化鋁研磨球主要技術(shù)指標(biāo)

2.3 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)主要是進(jìn)行氧化鋁研磨球代替金屬球的可行性研究，參照武山銅礦現(xiàn)場(chǎng)工藝流程，預(yù)先篩分粒級(jí)為-0.038mm，篩上物用不同磨礦介質(zhì)進(jìn)行磨礦，磨礦產(chǎn)品經(jīng)檢查篩分，篩下物返回磨機(jī)再磨，合格粒級(jí)與預(yù)先分級(jí)的篩下物合并進(jìn)行浮選試驗(yàn)。固定不同磨礦介質(zhì)的磨礦細(xì)度為-0.074mm 占90%，磨礦產(chǎn)品調(diào)漿至濃度為35%，加石灰調(diào)節(jié)pH=12.0，以MA-1+Mos-2 為浮選藥劑經(jīng)過(guò)一次粗選、兩次掃選、兩次精選，獲得銅粗精礦、浮選中礦及銅尾礦。對(duì)磨礦產(chǎn)品進(jìn)行篩析，分析不同磨礦介質(zhì)下磨礦產(chǎn)品的粒度特性及對(duì)浮選行為的影響。

3 結(jié)果與討論

3.1 氧化鋁研磨球的充填率試驗(yàn)

參考生產(chǎn)實(shí)際，金屬球充填率35%、球徑（直徑）12mm，等質(zhì)量轉(zhuǎn)換的氧化鋁研磨球球徑為15mm。有文獻(xiàn)指出［5］，氧化鋁研磨球所需充填率高于金屬球。固定磨礦細(xì)度-0.074mm 90%，考察不同充填率下氧化鋁研磨球磨礦產(chǎn)品粒度特征，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 不同充填率下氧化鋁研磨球磨礦產(chǎn)品粒度特征

由表6 可知，當(dāng)充填率較低時(shí)，達(dá)到指定磨礦細(xì)度需要更長(zhǎng)的磨礦時(shí)間，易使合格粒級(jí)產(chǎn)品發(fā)生過(guò)磨。隨充填率從35%增加至45%，磨礦產(chǎn)品微細(xì)粒級(jí)（-0.020mm）產(chǎn)率逐漸下降，過(guò)粉碎現(xiàn)象減緩。繼續(xù)增加磨礦介質(zhì)充填率，產(chǎn)品細(xì)度再次提高，表明磨礦介質(zhì)充填率不宜過(guò)高，這與生產(chǎn)實(shí)際一致，故確定氧化鋁研磨球充填率為45%。

3.2 磨礦產(chǎn)品粒度分布特征

實(shí)驗(yàn)室采用同一磨機(jī)、不同磨礦介質(zhì)對(duì)試樣進(jìn)行磨礦試驗(yàn)，磨礦參數(shù)：磨礦細(xì)度-0.074mm 90%、磨礦濃度50%、金屬球、氧化鋁研磨球的充填率分別35%、45%，不同磨礦介質(zhì)的磨礦產(chǎn)品粒度分布特征分析結(jié)果見(jiàn)表7，磨礦產(chǎn)品粒度正累計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖1。

表7 兩種磨礦介質(zhì)在相同磨礦細(xì)度下的磨礦產(chǎn)品粒度分布

圖1 兩種磨礦介質(zhì)在相同磨礦細(xì)度下的磨礦產(chǎn)品粒度正累計(jì)結(jié)果

由圖1 可知，在-0.074mm 90%的磨礦細(xì)度下，金屬球和氧化鋁研磨球具有相似的粒度分布特征，表明兩種不同磨礦介質(zhì)具有相同的磨礦性能。對(duì)比磨礦產(chǎn)品粒度分布特征曲線，采用金屬球作為磨礦介質(zhì)磨礦產(chǎn)品粒度更細(xì)，主要原因在于鋼球尺寸小、比重大，對(duì)礦石研磨作用更強(qiáng)，產(chǎn)生更多的次生礦泥。而氧化鋁研磨球過(guò)粉碎現(xiàn)象較輕，磨礦性能優(yōu)于金屬球，有利于后續(xù)的浮選作業(yè)。

3.3 磨礦介質(zhì)配比

球徑半理論公式［6］是我國(guó)用來(lái)計(jì)算磨碎不同粒度礦石所需磨礦介質(zhì)尺寸最精確的公式，見(jiàn)公式1。

式中Db為給礦粒度b 所需的磨礦介質(zhì)球徑（cm）；Kc—綜合經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)，與給礦粒度b 對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表8；ψ—磨機(jī)轉(zhuǎn)速率（%），取74.5%；σ 壓—礦石單軸抗壓強(qiáng)度（g/cm2），σ 壓=38.74MPa=387400g/cm2；ρe—為磨礦介質(zhì)在礦漿中的有效密度（g/cm3）；D0—磨礦介質(zhì)在磨機(jī)中的“中間縮聚層”（cm）；df—給礦95%通過(guò)篩孔的粒度（cm）。

表8 Kc 與磨機(jī)給礦粒度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

（1） 對(duì)Kc 與給礦粒度b 擬合曲線為Kc=3.127d-0.432，擬合度R2=0.9756［7］。

（2）ρe計(jì)算公式見(jiàn)公式2。

其中ρ— 磨礦介質(zhì)密度，3.7g/cm3；ρt—礦漿密度，2.75g/cm3；Rd—礦漿濃度，25%，則ρe=2.51 g/cm3。

（3）D0計(jì)算公式見(jiàn)公式3。

式中k—充填率，45%；φ—最內(nèi)層球與最外層球的球?qū)影霃奖龋?.508；R1最外層球?qū)影霃剑?5cm，則D0=173.44cm。

中礦粒度分析結(jié)果顯示礦石整體粒度偏細(xì)，+0.15mm 粒級(jí)僅占7.02%，表明中礦細(xì)磨適宜采用小尺寸的磨礦介質(zhì)，以達(dá)到細(xì)磨的目的。以0.074mm、0.038mm 為基準(zhǔn)，計(jì)算出適宜的磨礦介質(zhì)球徑。

表9 球磨機(jī)介質(zhì)尺寸計(jì)算結(jié)果

從表9 計(jì)算結(jié)果可看出，氧化鋁研磨球適宜的球徑為Φ30mm、Φ15mm，根據(jù)粒級(jí)產(chǎn)率確定兩者配比4∶1。為進(jìn)一步驗(yàn)證磨礦介質(zhì)配比計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，藥劑制度為：MA-1+Mos-2 用量30+30g/t、松醇油用量10g/t、調(diào)整劑Ca(OH)2用量2500g/t，經(jīng)一次粗選、兩次空白精選的開(kāi)路流程獲得銅精礦，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表10。

表10 磨礦介質(zhì)配比試驗(yàn)結(jié)果

從表9 可知，隨著磨礦介質(zhì)配比（Φ30mm：Φ15mm）增加，粗精礦產(chǎn)率逐漸增加，銅品位先增加后下降。原因在于在磨礦介質(zhì)配比較低時(shí)，大球徑磨礦介質(zhì)比例較小，對(duì)礦石磨剝作用較弱，細(xì)粒級(jí)粒度比例較低，部分銅礦物未得到單體解離。隨著配比增加，產(chǎn)生較多的磨礦細(xì)泥，降低粗精礦的銅品位。綜合考慮指標(biāo)，確定磨礦介質(zhì)配比為4:1，此時(shí)銅精礦銅品位26.51%、銅回收率86.54%。

3.4 浮選試驗(yàn)研究

對(duì)金屬球、氧化鋁研磨球磨礦產(chǎn)品進(jìn)行浮選試驗(yàn)，考察不同磨礦介質(zhì)對(duì)銅浮選的影響，試驗(yàn)流程圖見(jiàn)圖2，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表11。

圖2 浮選試驗(yàn)流程圖

表11 不同磨礦介質(zhì)下浮選銅精礦對(duì)比

從表10 可知，采用氧化鋁研磨球作為磨礦介質(zhì)可獲得更高產(chǎn)率的銅精礦，銅回收率從94.19%提高至95.31%，硫品位及回收率小幅提高。礦石中的金、銀經(jīng)浮選后出現(xiàn)一定的富集，采用氧化鋁研磨球替代金屬球作為磨礦介質(zhì)后，銅精礦中的金回收率從25.69%下降至23.52%，而銀回收率從52.98%提高至58.05%。綜合考慮銅、金、銀的價(jià)值，采用氧化鋁研磨球替代金屬球有利于浮選指標(biāo)的提高。

4 結(jié)論

（1）武山銅礦中礦銅品位1.74%，硫品位27.38%，銅礦物單體解離度較低，主要與脈石、硫化物連生。

（2）氧化鋁研磨球與金屬球作為磨礦介質(zhì)有相同的磨礦性能，金屬球尺寸小、比重大，對(duì)礦石研磨作用更強(qiáng)，在-0.074mm 90%細(xì)度下，兩者-0.020mm 粒級(jí)產(chǎn)率分別為60.49%、66.94%，氧化鋁研磨球磨礦產(chǎn)品過(guò)粉碎現(xiàn)象較輕。

（3）段式半理論公式計(jì)算出氧化鋁研磨球磨礦介質(zhì)尺寸為Φ30mm、Φ15mm，配比為4∶1。

（4）浮選試驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)一次粗選、兩次掃選、兩次精選，銅精礦銅品位23.26%、銅回收率95.31%，采用氧化鋁研磨球球替代金屬球可獲得更高的銅回收率。