湖南某礦山石煤資源磨礦細(xì)度試驗研究

姚靚

（江西銅業(yè)股份有限公司永平銅礦，江西上饒 334000）

為響應(yīng)國家綠色礦山建設(shè)理念及碳中和發(fā)展戰(zhàn)略，湖南某礦山企業(yè)在分析原有選礦流程及工藝后，決定將進(jìn)一步優(yōu)化、改進(jìn)技術(shù)參數(shù)和選礦工藝，進(jìn)一步提升資源綜合利用率，開展礦石可選性試驗研究，安全環(huán)保要求更加嚴(yán)格，由于原有工藝碳精礦回收效率存在提升潛力[1-6]，并且回收過程存在一定的環(huán)境安全隱患。因此，本次試驗主要是對該礦進(jìn)行磨礦細(xì)度和精選工藝方案試驗，確定出技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的選礦工藝流程及參數(shù)，為項目的可研及選礦廠設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)[7-10]。

1 原礦相關(guān)參數(shù)的測定

1.1 原礦物理參數(shù)

原礦物理參數(shù)測定結(jié)果：硬度為83.1MPa，真密度為2.5335 g/cm3，松散密度為1.31g/cm3，安息角為40°，水分為1%，內(nèi)摩擦角為24°。礦石中可供選冶回收的主要組分V2O5含量為0.65%，銅、鉛、鋅等其他有價金屬元素含量都很低，回收效益不明顯，因此重點對石煤礦進(jìn)行實驗室小型試驗，提升回收率和精礦品位。

1.2 Bond功指數(shù)的測定

標(biāo)準(zhǔn)Bond 試驗，功指數(shù)（Wib）是使用球磨機(jī)進(jìn)行干式閉路磨礦，磨礦到循環(huán)負(fù)荷達(dá)到250%時獲得的。其計算公式如下：

式中，

Wib——球磨機(jī)功指數(shù)（kW·h/t）；

P1——試驗篩孔尺寸（μm）；

Gbp——球磨機(jī)每一轉(zhuǎn)新生成的試驗篩孔以下粒級物料的重量（g）；

P80——產(chǎn)品中80%物料通過的粒度尺寸（μm）；

F80——給礦中80%物料通過的粒度尺寸（μm）。

由標(biāo)準(zhǔn)Bond實驗計算公式可以通過一系列的磨礦試驗和粒度篩析計算出待測礦石的功指數(shù)，但是試驗工作量比較大。

另一種簡單的功指數(shù)計算方法是根據(jù)磨礦功耗與功指數(shù)的關(guān)系，磨機(jī)的功耗W：

如果相同的功指數(shù)球磨機(jī)，轉(zhuǎn)動相同的轉(zhuǎn)數(shù)，消耗的能量相同，即

這種功指數(shù)的計算方法是以標(biāo)準(zhǔn)礦石為基礎(chǔ)，通過待測礦石的一次磨礦試驗，即可方便地計算出待測礦石的功指數(shù)Wib2。

2 礦石的功指數(shù)測定

2.1 實驗準(zhǔn)備

原礦已破碎至粒度為-2mm，混合均勻后縮分取300g 樣品，用不同篩孔尺寸的套篩進(jìn)行濕式篩分，得到功指數(shù)測定的給礦粒度分布，結(jié)果列于表1。

表1 破碎產(chǎn)品粒度組成

從表1 用插值法可計算出功指數(shù)測定時給礦F80=1.1295mm=1129.5μm。

2.2 礦石試驗過程及功指數(shù)測定

（1）首先稱取700cm3礦樣得其重量為1203.56g，由此可計算出礦樣的堆比重為：1203.56/700=1.719g/cm3。

測定期間功指數(shù)球磨機(jī)內(nèi)必須保持700cm3礦樣。

（2）計算預(yù)期產(chǎn)品量根據(jù)功指數(shù)概念，功指數(shù)是磨礦到循環(huán)負(fù)荷達(dá)到250%時獲得的，得出預(yù)期產(chǎn)品量是700cm3礦樣質(zhì)量的1/3.5。故本試驗中預(yù)期產(chǎn)品量：

1203.56/3.5=343.87g。

從表1可以求出給料中含有-74μm的產(chǎn)品量：

1203.56×11.01%=132.51g＜343.87g

由此可知被測礦樣中達(dá)到產(chǎn)品粒度的物料含量小于預(yù)期產(chǎn)品量，可直接進(jìn)行第一個循環(huán)的測定。

2.3 測定步驟

（1）該試驗按照實際生產(chǎn)要求取試驗篩孔：P1=74μm，故N1應(yīng)設(shè)定為200轉(zhuǎn)。

（2）然后將鋼球和1203.56g 礦樣加入Bond 功指數(shù)球磨機(jī)內(nèi)，進(jìn)行第一個循環(huán)的測定，運轉(zhuǎn)200 轉(zhuǎn)后磨機(jī)自動停止，將物料卸出，鋼球仍送回球磨機(jī)內(nèi)；用篩孔尺寸為74μm 的篩子篩出產(chǎn)品，計算每轉(zhuǎn)新生成的產(chǎn)品量Gbp（g/r）。

（3）為保持原始總負(fù)荷700cm3不變，添加新物料到篩上產(chǎn)品中，用式（5）計算第二次磨礦所需轉(zhuǎn)數(shù)，進(jìn)行第二個循環(huán)的測定。

（4）重復(fù)進(jìn)行（3）的步驟，直到達(dá)到平衡為止，平衡標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)最后三次循環(huán)中循環(huán)負(fù)荷和Gbp值的允許誤差判斷。循環(huán)負(fù)荷的允許誤差為：循環(huán)負(fù)荷平均值為250%±5%；Gbp值的允許誤差為：（最大值-最小值）/平均值≤3%，取最后三個循環(huán)的Gbp值的平均值為Gbp值，具體測定結(jié)果如表2所示。

表2 小型實驗中-74μm磨礦試驗結(jié)果

表中：Mf——給礦中-74μm 篩下物料重量（g）；Mp——磨礦產(chǎn)品中-74μm 篩下物料重量（g）；Mo——磨礦凈生成-74μm 篩下物料重量（g）；Gbp——每一轉(zhuǎn)所生成-74μm 篩下物料重量（g）；

從表2 中可以看出第8、9、10 次循環(huán)負(fù)荷分別為251.65%、252.42%、248.07%，循環(huán)負(fù)荷平均值為250.71%，誤差為0.71%；Gbp分別為0.6537、0.6492、0.6529。平均 Gbp=（0.6537+0.6492+0.6529）/3=0.6519。那么Gbp值的誤差為：（最大值-最小值）/平均值=（0.6537-0.6492）/0.6519=0.0069=0.69%＜Gbp值的允許誤差3%。

（5）篩析平衡后的產(chǎn)品，將第8、9、10次-74μm篩下產(chǎn)品混合均勻，用四分法取樣200g進(jìn)行篩析，結(jié)果列于表3。

表3 -74μm平衡后產(chǎn)品篩析粒度組成

從表3 用插值法計算出磨礦產(chǎn)物的粒度P80=54.72μm。

將 P1=74μm、Gbp=0.6519g、P80=54.72μm、F80=1129.5μm 代入式（3）求出Bond 球磨功指數(shù)Wib=24.5637kW·h/t。

3 原礦的相對可磨度測定

礦石相對可磨度測定試驗在型號為XMQ-240×90 的錐形球磨機(jī)中進(jìn)行，所用的標(biāo)準(zhǔn)礦石為該礦山的石煤礦石。本試驗所采用的試驗方法為：單位容積生產(chǎn)能力法，試驗數(shù)據(jù)均采用開路磨礦法進(jìn)行測定。分別將已破碎至-2mm 的礦樣進(jìn)行磨礦篩分，每次取1kg礦樣在固定磨礦條件下，依次分別進(jìn)行不同磨礦時間的磨礦，后將磨礦產(chǎn)品用0.074mm 標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩析，將篩上產(chǎn)品和篩下產(chǎn)品分別放入烘箱烘干后分別稱重，根據(jù)重量計算出-0.074mm 粒級產(chǎn)品的產(chǎn)率。試驗結(jié)果見表4。

表4 原礦相對可磨度測定表

根據(jù)礦山常用的計算方法，原礦的相對可磨度計算公式為：

式中，T—將該礦山石煤礦石磨到-0.074mm 占51.25%所需時間。T0—將標(biāo)準(zhǔn)礦石磨到同一細(xì)度所需要的時間，按磨礦細(xì)度-0.074mm占51.25%計算。

根據(jù)式（6）計算可得，該石煤礦石的相對可磨度為0.547。原礦在-0.074mm 占51.25%的細(xì)度下，回收率基本保持穩(wěn)定，因此該細(xì)度為最佳選擇方案。

4 結(jié)論

該礦山的石煤礦中碳精礦的賦存狀態(tài)較為復(fù)雜，因此合適的磨礦細(xì)度能最大限度提升回收率和精礦品位。根據(jù)全面試驗研究得出，整個實驗流程合理的磨礦細(xì)度為-0.074mm 占比51.25%為最佳改進(jìn)試驗方案。