方圆公司选矿工艺的改进及其经济效益

摘要：方圆公司某矿属于难选的锡石多金属硫化矿, 碎矿设计为两段一闭路破碎筛分流程。但设计在没有掌握 GP100HF 圆锥破碎机破碎该矿矿石的碎矿产品粒度特性的情况下,选用了孔径为 14mm 的筛网则不切实际，因为碎矿产品中小于筛孔筛分粒级的含量过低导致循环负荷量过大，结果经常使圆锥破碎机因负荷过重而无法正常工作。为此我们用加大圆振筛筛网孔径的办法加以改进，取得了可观的经济效益。关键词：碎矿，磨矿，选别，经济效益。 1. 原矿性质某矿属于难选的锡石多金属硫化矿，原矿中的金属矿物多达十余种，其中硫化矿含量高达 20%左右。金属硫化物有铁闪锌矿、黄铁矿、磁黄铁矿、毒砂、黄铜矿、白铁矿、黝锡矿、方铅矿和辉铋矿等，金属氧化物有锡石、磁铁矿、褐铁矿、菱锌矿和菱铁矿等，非金属脉石矿物有石英、长石、透辉石、透闪石、萤石和绢云母等。主要有用矿物锡石呈粗细不均匀嵌布，以细粒为主且粒度分布范围较宽，主要粒度介于 0.01-0.32mm，粒度小于 0.04mm 的重选难选粒级约有 20%。铁闪锌矿的嵌布粒度比锡石更细，主要嵌布粒度范围介于 0.01-0.2mm，其中 0.04-0.16mm 粒级的铁闪锌矿占 70%左右。 2. 设计流程碎矿设计为两段一闭路破碎筛分流程。粗碎采用一台 PE500×750 颚式破碎机，开路工作。细碎采用一台 GP100MF 圆锥破碎机，与一台兼作预先筛分和检查筛分的 2YA1536 双层圆振动筛组成闭路作业。圆振筛下层筛网孔径为 14mm，最终碎矿产品粒度为-12mm。

设计磨矿流程__段采用一台 MBY2130 棒磨机，开路工作。磨矿产物用一台φ1500 单螺旋分级机进行分级，分级机的返砂作为第二段磨矿机的初始给矿。第二段磨矿采用一台 MQG2130 格子型球磨机，闭路工作，磨矿产物与φ1500 单螺旋分级机的溢流合并给到三台 3SXK-00-01 高频细筛进行检查筛分，筛下产物入选，筛上产物返回球磨机再磨。最终磨 2010(南昌)中西部第三届有色金属工业发展论坛 130 矿产品粒度为-0.2mm，其中-0.074 mm 粒级占 55%左右。设计采用的选矿工艺流程为“优先脱硫-混浮锌硫-锌硫分离-重选选锡”。设计的主要选矿生产技术指标详见下表。指标 序号 项目 单位锡 锌 1 生产规模 t/d 600 2 原矿品位 % 0.504 0.750 3 精矿品位 % 50.00 40.00 4 回收率 % 51.00 65.00 5 精矿产量 t/d 3.08 7.31 6 精矿产率 % 0.51 1.22 3. 碎矿工艺的改进方圆公司选矿厂规模小，设计采用两段一闭路破碎筛分流程和-12mm 的最终碎矿产品粒度符合惯例。但设计在没有掌握 GP100HF 圆锥破碎机破碎该矿矿石的碎矿产品粒度特性的情况下选用了孔径为 14mm 的筛网则不切实际，因为碎矿产品中小于筛孔筛分粒级的含量过低导致循环负荷量过大，结果经常使圆锥破碎机因负荷过重而无法正常工作。为此我们用加大圆振筛筛网孔径的办法加以改进：先改用孔径为 18mm 的筛网，这时碎矿流程畅通但最终碎矿产品粒度偏粗。再改用孔径为 16mm 的筛网，结果碎矿流程仍然畅通，而且最终碎矿产品粒度也基本上达到了设计要求。 4. 磨矿工艺的改进 4.1 正确处理φ1500 螺旋分级机溢流两段一闭路磨矿流程非常合理。但设计将φ1500 单螺旋分级机溢流与球磨机的磨矿产物一并给到高频细筛进行筛分，而多次检测的结果证实该溢流-0.2mm 粒级产率均已超过 95%，完全达到了设计的磨矿细度要求。为此我们在 2008 年 8 月把该溢流跟球磨机的磨矿产物分开，另外用砂泵输送到搅拌桶后直接入选。按设计流程计算，改进后高频细筛的负荷可以减少 35%，球磨机和砂泵的负荷都可以减少 22.36%，有利于提高生产能力，同时还能减轻合格粒级再磨所造成的有用矿物过粉碎，有利于提高选矿回收率。 4.2 缩短磨矿介质添加周期选矿厂原定每周为棒磨机添加一次钢棒，为球磨机添加一到两次钢球，这样长的磨矿介质添加周期使磨矿介质充填率很不稳定，导致磨矿细度波动厉害。为此我们把磨矿介质添加周期改为每天添加一次钢球，每两天添加一次钢棒，使磨矿介质充填率和磨矿粒度基本上得到稳定，对提高选矿生产能力和回收率都起到了重要作用。

4.3 缩小闭路高频细筛筛网孔径设计要求最终磨矿产品细度为-0.2mm，其中-0.074mm 粒级产率达到 55%左右。但现厂闭路高频细筛选用的筛网孔径却是 0.3mm，其分级粒度为 0.28 mm，因而满足不了选别工艺的要求。为此我们从 2009 年起改用孔径为 0.23mm 的筛网，使选矿工艺对给矿粒度的要求得到确保，这对提高选矿回收率至关重要。 4.4 提高磨矿机的磨矿介质充填率方圆公司闭路磨矿流程的φ2130 球磨机最大装球量为 20t，但 2006 年底试生产前初次只装了 13t 钢球。磨矿介质充填率低导致磨矿粒度粗和循环负荷量过大，使生产能力原本不 2010(南昌)中西部第三届有色金属工业发展论坛 131 足的 4/3C-AH 渣浆泵经常不堪重负而不得不停棒磨机。为此我们在 2009 年 4 月一次为球磨机添加了 550 个钢球，使球磨机的工作电流由原来的 310—320A 上升到 360A 左右，磨矿产物中-0.2mm 粒级产率则由原来不到 30%提高到 50%以上，从而降低了返砂比，减轻了 4/3C-AH 渣浆泵的负荷，提高了生产过程的稳定性，并有利于提高选矿生产能力。 5. 选别工艺的改进 5.1 锡重选粗选合理丢尾我们在 2008 年对现厂锡重选粗选设备选别效果的考察表明，工业生产和试验室试验存在明显的差异：试验室试验当 TGL 螺旋选矿机精矿产率为 24.77%时，其作业回收率可达 78.21%。而在工业生产中 TGL 螺旋选矿机的作业回收率要达到同一水平，其精矿产率必须提高到 45%左右。试验室试验当 GL 螺旋溜槽精矿产率为 25.30%时，其作业回收率可达 61.90%，而工业生产中的 GL 螺旋溜槽作业回收率要达到同一水平，其精矿产率必须提高到 50%以上。为了确保工业生产螺旋选矿机的回收率不低于试验指标，我们根据现厂考察试验的结果把 TGL 螺旋选矿机截矿器的长度由原来的 140mm 加长到 160 mm，GL 螺旋溜槽截矿器的长度由原来的 140mm 加长到 370 mm，解决了锡重选粗选的合理丢尾问题。 5.2 锡重选尾矿再选胡为柏等老一辈学者都主张锡的选矿采用“重-浮”联合选别流程。但方圆公司设计采用单一重力选矿方法回收锡矿物，由于锡石嵌布粒度细重选难选粒级含量高，致使尾矿锡金属流失严重。为此方圆公司在 2007 年下半年自行设计建成了一个尾矿再选车间(俗称蒙古包或尾矿回收系统)。后来因尾矿库变更该尾矿再选车间已无法利用，2008 年下半年又设计建成了一个新的尾矿再选车间。尾矿再选车间采用铺布溜槽进行粗选，粗选精矿采用圆锥溜槽(俗称蒙古包)进行精选，精选精矿再用浮槽脱硫后可得到高品位锡精矿。这种尾矿再选工艺的回收率不如浮选，但结构简单，投资省，见效快，成本低，在一定程度上弥补了原设计流程没有锡浮选的不足。 5.3 浮选生产流程调试成功 2006 年广州有色金属研究院通过试验室试验得到方圆公司选矿厂优先脱硫、混浮锌硫和锌硫分离的最佳浮选药剂用量。由于原矿性质发生了较大的变化，2010 年 5—7 月我们在广州院试验成果的基础上对浮选生产流程进行了调试，得到了适合于目前工业生产的浮选药剂新用量。浮选药剂新用量在生产中运用后，锌精矿产率达到 0.83%，提高 0.08%。锌精矿品位达到 46.96%，提高 0.62%。锌精矿回收率达到 47.72%，提高 2.77%。浮选生产流程调试的成功一举两得：既提高了锌精矿的回收率和产量，也为锡重选创造造了更好的条件。 6. 经济效益方圆公司选矿生产工艺改进后，选矿生产能力和锡精矿回收率都有明显的提高。2008 年棒磨机生产率仅为 21.021t/h，2010 年 5 月已达到 26.442t/h，提高 25.79%。2008 年主厂房锡精矿回收率仅为 37.28%，2010 年 5 月已达到 44.10%，提高 6.82%。按设计原矿锡品位 0.504%和年作业 330 天计算，由于生产能力和锡精矿回收率的提高，方圆公司选矿厂主厂房每年可以增产锡精矿金属量 152.7t，经济效益极为可观。实际上方圆公司 2009 年与 2008 年比较，选矿生产能力提高 13.63%，锡精矿回收率提高 5.45%。其中主厂房由于选矿生产能力的提高而增产锡精矿金属量 41.843t，由于锡精矿回收率的提高而增产锡精矿金属量 40.186t，合计增产锡精矿金属量 82.029t。全厂锡精矿回收率由于尾矿再选而提高 5 到 6 个百分点。但 2009 年由于原矿品位下降及其与其他各因素的交互作用，主厂房锡精矿金属量减少 64.47t，故 2009 年全厂实际只比 2008 年增产锡精矿金属量 18.977t。而如果没有选矿生产工艺的改进，那么由于原矿品位的下降，选矿厂 2010(南昌)中西部第三届有色金属工业发展论坛 132 2009 年的锡精矿金属量将比 2008 年减少 71.988t。

7. 选矿工艺仍然存在的问题 7.1 球磨机初始给矿中的合格粒级含量高设计将φ1500 螺旋分级机返砂直接给入第二段磨矿机。但多次测定的结果证实该返砂 -0.2mm 粒级含量均超过 20%，而磨矿流程设计的要求是只要入磨物料中合格粒级含量超过 15%就应设置预先分级作业。这也正是芬兰胡基教授首创两段分级技术的目的。 7.2 锡重选粗选的给矿不稳定锡重选粗选的螺旋选矿机和螺旋溜槽都是采用砂泵直接给矿，由于砂泵经常发生喘气现象，扬量时大时小，时有时无，所以螺旋选矿机和螺旋溜槽的给矿量很不稳定。另外螺旋选矿机的给矿是螺旋分级机的返砂，用砂泵扬送时需要加水稀释，这样给矿浓度也会有波动。为螺旋溜槽提供给矿的砂泵又因能力偏大，在扬送浓密机底流时常常需要加水以避免砂泵喘气，因而导致螺旋溜槽的给矿浓度过低。正因为给矿量和给矿浓度波动过大，所以锡重选粗选设备的分选效果很差。 7.3 锡重选选别段不足现厂锡重选粗选合理丢尾试验的结果证实，工业螺旋选矿机因富集比低和尾矿品位高而不宜直接丢尾，有必要增加一个选别段用来对粗选尾矿进行扫选。 7.4 金属流失严重选矿生产过程有两处明显的金属流失：一是优先脱硫调浆调药装置采用两个串连的搅拌桶，因配置高差不足而经常导致 1 号搅拌桶跑矿。考虑到矿浆和药剂从 1 号搅拌桶上方给入又从 1 号搅拌桶的上方排出，基本上起不到什么作用，所以 1 号搅拌桶实际上可以取消。二是磨矿流程用于输送原矿的 4/3C-AH 渣浆泵选型失误导致能力不足，经常因为砂泵过负荷而停棒磨机，既限制了棒磨机的生产率，也降低了棒磨机的作业率，同时原矿矿浆还会通过泵池的溢流管进入尾矿沟，造成严重的金属流失。更换砂泵是解决问题的唯一办法。 7.5 中矿再磨再选收效甚微方圆公司锡重选流程的粗粒级、细粒级和中矿再磨再选三个选别循环，反复查定的结果是粗粒级回收率与试验和设计指标相当。细粒级回收率比试验和设计指标约低 3 个百分点，而中矿再磨再选回收率与试验和设计指标相比则相差 10 个百分点，收效甚微。细粒级的主要问题是螺旋溜槽的给矿浓度过低。中矿再磨再选效果差的原因一是磨矿浓度低使磨矿细度粗，结果有相当多的有用矿物因未单体解离而无法选别回收，二是锡重选粗选分选效果不理想导致中矿的金属占有率过低。中矿再磨再选循环是方圆公司锡重选流程的薄弱环节。参考文献：[1]广州有色金属研究院，《江西德安尖峰坡锡矿选矿工艺研究报告》 ，2006 年 6 月。[2]山东黄金集团烟台设计工程有限公司，《方圆(德安)矿业投资有限公司尖峰坡锡矿初步设计》，2006 年 7 月。[3]胡为柏，《浮选》，冶金工业出版社，1989 年。[4]胡为柏、许时等，《矿石可选性研究》。