高頻振動(dòng)細(xì)篩在銅多金屬礦中的應(yīng)用

曾小輝,羅祖俊,饒金山

（1.江西省宜豐萬(wàn)國(guó)礦業(yè)有限公司，江西宜豐 336300；2.廣東省科學(xué)院資源利用與稀土開發(fā)研究所，廣東廣州 510650）

高頻振動(dòng)細(xì)篩是美國(guó)于二十世紀(jì)開發(fā)的一種高效篩分設(shè)備，起初應(yīng)用于煤礦的分級(jí)和降灰［1］．其原理是利用持續(xù)的水流在高頻振動(dòng)下進(jìn)行篩分，既按粒度大小又按比重大小進(jìn)行分級(jí)，克服了傳統(tǒng)螺旋分級(jí)機(jī)單一按比重分級(jí)的缺陷，使分級(jí)更加高效．近年來(lái)，高頻振動(dòng)細(xì)篩在國(guó)內(nèi)得到大力推廣，主要應(yīng)用于煤礦［2-3］、鐵礦［4-5］和錫礦［6-7］選礦廠，使粗細(xì)粒礦物得到高效分級(jí)，提高了磨礦效率，同時(shí)避免了礦石過(guò)磨．近年來(lái)，偶見高頻振動(dòng)細(xì)篩應(yīng)用于鎢礦石伴生銅鋅的回收［8］．然而，高頻振動(dòng)細(xì)篩在有色多金屬礦山應(yīng)用實(shí)例很少，研究高頻細(xì)篩在多金屬硫化礦的應(yīng)用具有重要意義．

宜豐新莊銅多金屬礦選廠采用銅硫混浮-銅硫分離-浮選尾礦磁選流程進(jìn)行分選，獲得銅、硫和鐵精礦．改造前，選廠采用螺旋分級(jí)機(jī)-水力旋流器進(jìn)行分級(jí)，浮選給礦存在粗粒級(jí)解離度偏低和細(xì)粒級(jí)過(guò)磨問(wèn)題，導(dǎo)致銅分選指標(biāo)偏低．以水力旋流器-高頻振動(dòng)細(xì)篩為分級(jí)設(shè)備，對(duì)原分級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行改造應(yīng)用，旨在解決銅的單體解離問(wèn)題，提高分選指標(biāo)．

1 礦石性質(zhì)及分級(jí)現(xiàn)狀

1.1 礦石性質(zhì)

對(duì)原礦進(jìn)行多元素分析及銅物相分析，其結(jié)果分別列于表1和表2．由表1可知，原礦主要有價(jià)元素為銅，其含量為0.60%，此外含鐵33.64%、硫15.42%．由表2可知，硫化銅占比較高為93.39%，氧化銅占有率為6.61%．

表1 原礦多元素分析結(jié)果Table 1 Multi-element analysis results of raw ore w/%

表2 原礦銅物相分析結(jié)果Table 2 Copper phase analysis results of raw ore/%

礦物組成結(jié)果列于表3．由表3可知：原礦中銅礦物主要為黃銅礦，含量1.743%；鐵礦物主要為磁鐵礦和菱鐵礦，含量分別為12.418%和12.580%；其他硫化物主要為黃鐵礦和磁黃鐵礦，含量分別為31.531%和1.453%；脈石礦物主要為石英、白云石、鈣鐵榴石、綠泥石、云母、長(zhǎng)石等．

表3 原礦礦物組成Table 3 Mineralcomposition and contentof raw ore w/%

1.2 黃銅礦的簡(jiǎn)要工藝礦物學(xué)

對(duì)有代表性的礦樣進(jìn)行磨片，采用光學(xué)顯微鏡測(cè)定黃銅礦的嵌布粒度，并查明黃銅礦的嵌布狀態(tài)，其粒度負(fù)累積曲線見圖1．從圖1可見，黃銅礦粒度主要分布在0.005～0.16 mm，其中D50約0.022 mm，D90約0.128 mm，粒度低于0.02 mm的黃銅礦占了47%，其中粒度低于0.01 mm的粒級(jí)占有率超過(guò)28%．

圖1 黃銅礦的粒度負(fù)累積曲線Fig.1 Negative cumulative curve of chalcopyrite particle size

圖2為黃銅礦的嵌布狀態(tài)．從圖2可見：中粗粒黃銅礦主要與磁鐵礦和黃鐵礦連生，其粗的粒度大于100μm，細(xì)的粒度小于10μm（圖2（a）～圖2（b））；細(xì)粒及微細(xì)粒黃銅礦呈零星點(diǎn)狀嵌布在菱鐵礦和石英等脈石中，細(xì)的粒度小于10μm（圖2（c）～圖2（d））．黃銅礦的粒度特征和嵌布狀態(tài)表明，多數(shù)微細(xì)粒黃銅礦為連生體或包裹體，難以磨礦解離，將影響分選指標(biāo)．

圖2 黃銅礦的嵌布狀態(tài)Fig.2 Dissemination state of chalcopyrite

1.3 原分級(jí)工藝

改造前采用螺旋分級(jí)機(jī)和水力旋流器組合進(jìn)行分級(jí)，分級(jí)系統(tǒng)流程見圖3．

圖3 改造前的磨礦分級(jí)系統(tǒng)流程圖Fig.3 Flow-sheet of grinding-classification system before transformation

表4為改造前浮選給礦（磨礦產(chǎn)品）和尾礦的篩析結(jié)果．從表4結(jié)果可知：改造前浮選給礦-0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率占55.80%，銅分布率達(dá)66.34%，而+0.125 mm粒級(jí)產(chǎn)率接近10%，銅分布率為5.61%，中間粒級(jí)銅分布率低，說(shuō)明改造前浮選給礦存在細(xì)粒級(jí)過(guò)磨及粗粒級(jí)解離度偏低現(xiàn)象；浮選尾礦篩析結(jié)果表明，銅主要損失于-0.038 mm粒級(jí)和+0.074 mm粒級(jí)中，銅損失率合計(jì)達(dá)86.92%，表明+0.074 mm粒級(jí)解離度偏低及-0.038 mm粒級(jí)過(guò)磨，導(dǎo)致銅難以浮選回收，從而損失于尾礦中．

表4 改造前浮選給礦和尾礦篩析結(jié)果Table 4 Screen and analysis result of flotation feed and tailing before transformation /%

對(duì)改造前浮選給礦和浮選尾礦進(jìn)行了銅的單體解離度及物相分析，其結(jié)果分別列于表5和表6．從表5結(jié)果可知：浮選給礦的黃銅礦單體解離度為78.20%，+0.074 mm粒級(jí)解離度僅為46.15%，-0.074～+0.038 mm粒級(jí)解離度為81.33%，說(shuō)明粗粒級(jí)解離度偏低影響銅的單體解離度；而浮選尾礦的黃銅礦單體解離度為68.33%，+0.074 mm粒級(jí)解離度僅為17.10%，-0.074～+0.038mm粒級(jí)解離度為62.75%，說(shuō)明未單體解離的銅易損失于尾礦中．尾礦中-0.038 mm粒級(jí)的解離度為93.21%，比浮選給礦的解離度更高，這是過(guò)磨導(dǎo)致的，難以浮選回收．

表5 改造前浮選給礦和浮選尾礦黃銅礦解離度Table 5 Chalcopyrite liberation degree of flotation feed and tailing before transformation /%

從表6結(jié)果可知，浮選尾礦中銅的硫化相占比達(dá)到80.65%，說(shuō)明仍有硫化銅損失在尾礦中，這進(jìn)一步證明了礦石過(guò)磨，從而使微細(xì)粒黃銅礦難以回收．

表6 改造前浮選尾礦銅的物相分析結(jié)果Table 6 Copper phase analysis results of flotation tailing before transformation /%

綜上所述，磨礦產(chǎn)品粒度分布不均，出現(xiàn)粗粒級(jí)解離度偏低和細(xì)粒級(jí)過(guò)磨現(xiàn)象，黃銅礦單體解離度偏低，影響銅的回收．因此，優(yōu)化浮選給礦粒度組成，減少+0.074 mm和-0.038 mm粒級(jí)的產(chǎn)率，提高-0.074～+0.038 mm粒級(jí)的產(chǎn)率，表明對(duì)新莊銅礦的分級(jí)系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)非常必要．

2 分級(jí)系統(tǒng)改造和應(yīng)用

2.1 篩分系統(tǒng)改造

2014年對(duì)將原分級(jí)工藝進(jìn)行改造，改造后的分級(jí)工藝為水力旋流器和高頻振動(dòng)細(xì)篩組合，為了提高篩分效率和延長(zhǎng)篩網(wǎng)使用壽命，入篩前設(shè)置隔渣篩，預(yù)先隔除木屑、導(dǎo)爆皮和鐵絲等尖銳物體，改造后的磨礦分級(jí)工藝流程如圖4所示．

圖4 改造后的磨礦分級(jí)系統(tǒng)流程圖Fig.4 Flow-sheet of grinding-classification system after transformation

2.2 高頻細(xì)篩給礦濃度調(diào)試

對(duì)高頻振動(dòng)細(xì)篩的給礦濃度進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)試，研究給礦濃度對(duì)篩分效率的影響，結(jié)果列于表7．

由表7可知，在原礦處理量相同的條件下，不同給礦濃度獲得的篩分效果相差較大．當(dāng)給礦質(zhì)量濃度為45%時(shí)，篩分量效率為79.06%，質(zhì)效率為47.05%，均達(dá)到最高，說(shuō)明在45%的給礦濃度下高頻細(xì)篩能達(dá)到較好的分級(jí)效果．而對(duì)比給礦濃度為51%和41%的結(jié)果，當(dāng)進(jìn)篩濃度過(guò)高時(shí)礦漿相對(duì)粘稠、容易夾雜細(xì)顆粒，會(huì)導(dǎo)致合格粒級(jí)又返回球磨機(jī)再磨；當(dāng)進(jìn)篩濃度過(guò)低時(shí)篩面接受礦漿量大，導(dǎo)致篩面發(fā)生漏漿．因此，給礦濃度過(guò)高或過(guò)低均會(huì)導(dǎo)致過(guò)磨現(xiàn)象發(fā)生．而當(dāng)給礦濃度為45%時(shí)，篩分效率大幅提高，能使合格粒級(jí)及時(shí)分級(jí)，防止過(guò)磨現(xiàn)象產(chǎn)生，同時(shí)提高了球磨機(jī)磨礦效率．

表7 不同給礦濃度的高頻細(xì)篩生產(chǎn)調(diào)試結(jié)果Table 7 Debugging results of highfrequency fine screen under different feed concentrations /%

2.3 磨礦產(chǎn)品指標(biāo)分析

磨礦分級(jí)系統(tǒng)改造后浮選給礦（磨礦產(chǎn)品）和尾礦篩析結(jié)果列于表8．由表8可知：改造后浮選給礦中+0.125 mm粒級(jí)產(chǎn)率由改造前的9.60%降為5.80%，銅分布率由改造前的5.61%降至3.80%；-0.038 mm粒級(jí)產(chǎn)率由55.80%降至49.60%，銅分布率由改造前的66.34%降為56.85%；改造后+0.125 mm和-0.038 mm粒級(jí)的產(chǎn)率及銅分布率均降低，中間+0.038～-0.125 mm粒級(jí)的產(chǎn)率及銅分布率均提高．表明，改造后優(yōu)化了浮選給礦的粒級(jí)組成，減輕了細(xì)粒級(jí)過(guò)磨．

表8 改造后浮選給礦和尾礦篩析結(jié)果Table 8 Screen and analysis result of flotation feed and tailing after transformation /%

此外，對(duì)比改造前浮選尾礦篩分?jǐn)?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：改造后尾礦中+0.125 mm粒級(jí)產(chǎn)率由改造前的10.20%降為5.30%，銅分布率由改造前的21.14%降為10.06%；尾礦銅品位由改造前的0.111%下降到0.081%，說(shuō)明篩分系統(tǒng)改造后可提高銅的浮選回收率．

對(duì)改造后的浮選給礦和尾礦進(jìn)行單體解離度分析，結(jié)果列于表9．由表9可知：改造后原礦中黃銅礦單體解離度由改造前的78.20%提升至82.50%，+0.074 mm粒級(jí)解離度提高到55.25%，粗粒級(jí)解離度偏低問(wèn)題得以改善；改造后尾礦中-0.038 mm粒級(jí)單體占比相對(duì)改造前更低，說(shuō)明改造后-0.038 mm粒級(jí)的黃銅礦得到了更好的浮選，-0.038 mm粒級(jí)中黃銅礦單體解離度為44.96%．

表9 改造后浮選給礦和尾礦黃銅礦單體解離度結(jié)測(cè)定果Table 9 Chalcopyrite liberation degree of flotation feed and tailing after transformation /%

對(duì)浮選尾礦進(jìn)行黃銅礦嵌布狀態(tài)查定，其結(jié)果見圖5．從圖5可見：尾礦中黃銅礦多數(shù)以連生體或包裹體形式存在，少數(shù)以單體顆粒形式存在；部分黃銅礦與大顆粒脈石連生，其粒度約15μm（圖3（a））；多數(shù)微細(xì)粒黃銅礦與脈石連生，其粒度小于5μm（圖3（b））；多數(shù)黃銅礦包裹于磁鐵礦中，且與脈石連生，其粒度小于10μm（圖3（c））；少部分黃銅礦呈單體形式存在，粒度約20μm（圖3（d））．尾礦中黃銅礦嵌布狀態(tài)結(jié)果表明，損失的黃銅礦大部分因未解離而難以浮選回收．

圖5 改造后浮選尾礦中銅的嵌布狀態(tài)Fig.5 Dissemination state of chalcopyrite of flotation tailing after transformation

2.4 技術(shù)指標(biāo)分析

經(jīng)過(guò)一個(gè)月的生產(chǎn)調(diào)試，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，于2014年底完成改造，2015年1月正式生產(chǎn)應(yīng)用，表10為高頻細(xì)篩應(yīng)用前兩年和后四年的技術(shù)指標(biāo)．

表10 高頻細(xì)篩應(yīng)用前后技術(shù)指標(biāo)Table 10 Technical index before and after application of high frequency fine screen /%

由表10可知：改造前2012年至2013年銅精礦中銅的平均品位為17.35%，銅的平均回收率為86.58%，鐵精礦鐵品位低于62%；自2015年使用高頻細(xì)篩后技術(shù)指標(biāo)明顯提高且運(yùn)行穩(wěn)定，2015年至2018年銅精礦中銅的平均品位為18.60%，銅的平均回收率為88.68%，相比改造前銅精礦的平均品位提高了1.25個(gè)百分點(diǎn)，銅的平均回收率提高了2.1個(gè)百分點(diǎn)，與表9解離度結(jié)果分析契合；鐵精礦中鐵的品位穩(wěn)定在62%以上．

2.5 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

對(duì)改造后主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了分析，結(jié)果列于表11．表11結(jié)果表明，高頻細(xì)篩應(yīng)用后，平均新增效益為357萬(wàn)元/年．

表11 高頻細(xì)篩應(yīng)用后主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析Table 11 Analysis of main economic index after the application of high frequency fine screen

3 結(jié) 論

（1）宜豐新莊銅多金屬礦，黃銅礦嵌布粒度細(xì)且極不均勻，與脈石共生關(guān)系復(fù)雜，生產(chǎn)中采用螺旋分級(jí)機(jī)-水力旋流器組合的分級(jí)設(shè)備難以保證黃銅礦的單體解離度，出現(xiàn)細(xì)粒級(jí)過(guò)磨和粗粒級(jí)解離度偏低現(xiàn)象，影響銅精礦品位和回收率．

（2）將螺旋分級(jí)機(jī)-水力旋流器工藝替換為水力旋流器-高頻振動(dòng)細(xì)篩工藝后，粗粒級(jí)解離度偏低現(xiàn)象得以減輕，入選粒度更加均勻，原礦黃銅礦單體解離度由改造前的78.20%提升至82.50%，解決了粗粒級(jí)解離度偏低問(wèn)題，尾礦銅品位由改造前的0.111%下降到0.081%，銅精礦銅平均品位提高了1.3個(gè)百分點(diǎn)，銅平均回收率提高了2.1個(gè)百分點(diǎn)，平均新增效益為357萬(wàn)元/年．

（3）生產(chǎn)實(shí)踐表明，高頻振動(dòng)細(xì)篩應(yīng)用于銅硫多金屬礦的分級(jí)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上是可行的，為解決同類金屬礦山的磨礦解離難題提供應(yīng)用參考．