高压辊终粉磨条件下含铜银多金属矿的分选及其机理研究

张千新

(紫金矿业集团武平紫金矿业有限公司，福建 龙岩364305)

在选矿领域中，碎磨成本占总成本的50%以上，研究新型高效矿石粉碎设备对整个矿山的节能降耗具有重要意义［1］。高压辊磨机是一种新型高效的破碎设备，具有单位破碎能耗和钢耗低、处理能力大、占地面积小等特点［2-6］，经高压辊磨机粉碎的产品粒度小、分布均匀，且多沿解理面发生碎裂，产品单体解离度高［7-9］。

近年来，国内外许多研究者针对高压辊磨机破碎过程进行了研究，Van der Meer E.P.等［9］总结了在破碎流程中高效使用高压辊磨机的基本原则，袁致涛等［10］研究了高压辊磨机操作因素对粉碎产品粒度特性的影响，李丽匣等［11］研究了高压辊磨超细碎对钒钛磁铁矿分选指标的影响。结果表明，将高压辊应用于矿石粉碎流程，可改善选别指标、提高作业效率。

本研究针对武平某含铜银多金属矿样，制备出常规碎磨样(颚式破碎—球磨)和高压辊终粉磨产品(高压辊破碎—分级)，对两种矿样分别进行了铜银混合浮选—混合精矿铜银分离浮选闭路试验，并通过拟合粒度分布曲线和金属量分布曲线、利用MLA 矿石自动分析仪测定矿物单体解离度，对试验结果进行分析，以期对高压辊磨机在含铜银多金属矿选矿工艺中的应用提供参考依据。

1 试样性质

对试验矿样进行化学多元素分析和矿物组成分析，结果分别见表1、表2。

表1 试样化学多元素分析结果Table 1 Main chemical composition analysis results of the sample %

表2 试样矿物相对含量分析结果Table 2 The relative content of minerals in the ore%

由表1 和表2 可知:原矿中主要有用元素为铜、银;矿石中金属矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿、铜蓝、辉银矿、螺状硫银矿，非金属矿物有石英、绢云母、绿泥石等。

2 试验设备和药剂及矿样制备

2.1 试验设备和药剂

(1)试验设备:实验室CLM25/10 型高压辊磨机，PEX－150 mm×250 mm 型颚式破碎机，XPC －60 mm×100 mm 型颚式破碎机，XPC －200 型对辊破碎机，ZBSX－92A 型振击式两用振摆筛选机，XMQ －240 mm ×90 mm 型锥形球磨机，XFG 系列挂槽浮选机，MLA (FEI)矿物自动分析仪，实验室自制V 形选粉机。

(2)试验药剂:捕收剂丁基黄药、丁胺黑药、Z －200，起泡剂松醇油，调整剂氧化钙、硫酸锌;捕收剂和起泡剂均为工业品。试验用水为自来水。

2.2 试验矿样制备

(1)常规碎磨产品制备。原矿经颚式破碎机粗碎—对辊破碎机细碎，两段闭路破碎至－3.2 mm，破碎产品经XMQ－240 mm×90 mm 型锥形球磨机磨矿后作为浮选给矿。

(2)高压辊终粉磨产品制备。原矿经颚式破碎机粗碎后，进入高压辊磨机与V 形选粉机闭路干法分级组成的终粉磨系统进行粉碎，控制高压辊终粉磨产品细度为－0.074 mm 占65%。

3 试验结果与讨论

3.1 铜银混合浮选试验

3.1.1 常规碎磨产品铜银混合浮选试验

在对常规碎磨流程制得矿样进行不同磨矿细度、铜银混合浮选药剂制度条件试验的基础上，确定的最佳工艺见图1，获得的试验结果见表3。

图1 常规碎磨产品铜银混合浮选试验流程Fig.1 Flowsheet of Cu-Ag bulk flotation for conventional crushing and grinding products

表3 常规碎磨产品铜银混合浮选试验结果Table 3 Results of Cu-Ag bulk flotation for CCG products %

3.1.2 高压辊终粉磨产品铜银混合浮选试验

考察高压辊终粉磨是否可放粗磨矿细度，即高压辊终粉磨产品可否在磨矿细度较粗条件下获得优于常规破碎磨矿产品分选指标，以为将来工业应用时放粗磨矿细度提供依据。在对高压辊终粉磨产品进行铜银混合粗选条件试验的基础上，确定的工艺流程及药剂制度见图2(在试验过程中发现对高压辊终粉磨产品浮选时采用黄药和黑药组合药剂为捕收剂的效果更好，而常规碎磨产品在黄药为单一捕收剂作用下的效果更好，由于不同破磨方式下产品特性存在差异，因此药剂制度也应作适当调整)，获得的试验结果见表4。

图2 高压辊终粉磨产品铜银混合浮选试验流程Fig.2 Flowsheet of Cu-Ag bulk flotation for final HPGR products

表4 高压辊终粉磨产品铜银混合浮选试验结果Table 4 Results of Cu-Ag bulk flotation for final HPGR products %

表3、表4 表明:在各自最佳药剂制度下，高压辊终粉磨产品的选别指标优于常规碎磨产品，与常规碎磨产品相比，高压辊终粉磨产品浮选所得铜银混合粗精矿铜回收率由92.94%提高到95.18%，银回收率由89.95%提高到95.77%，且尾矿中铜和银的回收率分别降低了2.24 和5.82 个百分点。

3.2 铜银浮选分离试验

铜银混合浮选试验得到的混合粗精矿没有达到精矿质量标准，由于铜银嵌布关系紧密，粒度微细，需再磨以达到铜、银矿物单体解离，因此继续进行了混合粗精矿铜银分离试验，在再磨细度、捕收剂和抑制剂种类及用量条件试验的基础上，确定的常规碎磨产品和高压辊终粉磨产品的最佳浮选流程和药剂制度分别见图3、图4。获得的试验结果见表5。

由表5 可知:常规碎磨产品和高压辊终粉磨产品闭路试验均得到了合格的铜精矿和银精矿;高压辊终粉磨产品浮选尾矿铜回收率5.35%、银回收率5.71%，比常规碎磨产品浮选金属损失率要小很多;高压辊终粉磨产品选矿效率大于常规碎磨产品，说明高压辊终粉磨产品性质更适合于后续的选矿分离。试验结果分别是在各自最优条件下获得的，采用高压辊终粉磨工艺时，所需再磨细度较常规碎磨工艺略粗，表明采用高压辊终粉磨工艺可放粗磨矿细度，有利于工业化生产时的节能。

图3 常规碎磨产品浮选闭路试验流程Fig.3 Flowsheet of closed-circuit flotation process for CCG products

图4 高压辊终粉磨产品浮选闭路试验流程Fig.4 Flowsheet of closed-circuit flotation process for final HPGR products

4 机理分析

4.1 产品粒度分布曲线拟合

对磨细至－0.074 mm 占65%的常规碎磨产品及高压辊终粉磨产品分别进行粒度分布曲线拟合，结果如图5、图6 所示。

表5 不同碎磨方式对浮选闭路试验指标的影响Table 5 Comparison of comminution method on index of closed circuit flotation process %

图5 常规破碎磨矿产品粒度分布曲线拟合结果Fig.5 Particle size distribution curve fitting for CCG products

图6 高压辊终粉磨产品粒度分布曲线拟合结果Fig.6 Particle size distribution curve fitting for final HPGR grinding products

图5 和图6 中45°对角线为理想状态下物料均匀分布的极限状态，通过最小二乘法拟合图中物料磨矿至－0.074 mm 含量为65%时粒度分布曲线，其中Y 代表实际粒度分布曲线，Y极限代表极限状态下粒度分布曲线。常规碎磨产品粒度分布曲线拟合方程为

即

高压辊终粉磨产品粒度分布曲线拟合方程为

即

由于粒度过粗或过细时浮选效果都会变坏，所以中间粒级产品越多，浮选效果越好。本研究认为0.01 ～0.1 mm 粒级为中间适宜浮选粒级，+0.1 mm为过粗粒级，－0.01 mm 为过细粒级。中间粒度产品的产率Y中可通过公式Y中= Y0.1mm－Y0.01mm计算(常规碎磨产品和高压辊终粉磨产品的Y0.1mm，Y0.01mm可分别代入公式(2)、(4)求得)。

通过应用数学方差的方法分析实际粒度分布曲线与极限状态粒度分布曲线，以此来分析粒度分布均匀程度。用Q 表示。

4.2 产品金属量分布曲线拟合

对磨细至－0.074 mm 占65%的常规碎磨产品及高压辊终粉磨产品分别进行金属量分布曲线拟合，结果如图7、图8 所示。

图7 常规碎磨产品金属量分布曲线拟合结果Fig.7 Metal volume distribution curve fitting for CCG products

图8 高压辊终粉磨产品金属量分布曲线拟合结果Fig.8 Metal volume distribution curve fitting for final HPGR grinding products

图7 和图8 中45°对角线为理想状态下金属量均匀分布极限状态，通过最小二乘法拟合图中矿样磨细至－0.074 mm 含量为65%时的金属量分布曲线，其中P 代表实际金属量分布曲线，P极限代表极限状态下金属量分布曲线。对于常规碎磨产品中，

对于高压辊终粉磨产品中，

中间粒度产品的金属量P中可通过代入公式

计算(常规碎磨产品和高压辊终粉磨产品的P0.1mm，P0.01mm可分别代入公式(8)、(11)求得)。

通过应用数学方差的方法分析实际金属量分布曲线与极限状态金属量分布曲线来分析金属量分布均匀程度，用R 表示。

本研究认为0.01 ～0.1 mm 粒级为中间的适宜浮选粒级矿样，将其定义为适合浮选粒级，中间粒级金属量定义为易回收金属量，将粒度分布与金属量分布拟合结果列于表6。

表6 数据拟合结果Table 6 Date fitting results

从表6 可以看出:高压辊终粉磨产品易回收粒级金属量分布率远大于常规碎磨产品，所以高压辊终粉磨产品能取得更好的选别指标;高压辊终粉磨产品粒度分布方差仅为1.69 ×10－4，近似与45°对角线完全拟合，常规碎磨产品粒度分布方差为54.46 ×10－4，远大于高压辊终粉磨产品，说明高压辊终粉磨产品粒度分布十分均匀，而且高压辊终粉磨产品中适合浮选粒级产率高，因此高压辊终粉磨产品选矿指标优于常规碎磨产品;高压辊终粉磨产品金属量分布方差远小于常规碎磨产品，高压辊终粉磨产品金属量分布较均匀，常规碎磨产品金属量分布不是很均匀，在过粗过细级别中金属量分布较多。因高压辊终粉磨产品适合浮选粒级产率较高，再加上金属量的均匀分布，则相应分布在易选粒级中的金属量也较高，所以，高压辊终粉磨产品的选矿指标优于常规碎磨产品，与铜银混合浮选—铜银分离闭路对比试验结果完全一致。

4.3 单体解离度测定

为了进一步说明不同碎磨方式产品浮选所得指标不同的机理，用MLA 矿石自动分析仪对磨细至－0.074 mm 占65%的常规碎磨产品及高压辊终粉磨产品分别进行了单体解离度测定，结果如表7。

表7 单体解离度测定结果Table 7 Liberation degree comparison results on different communition method

从表7 可以看出:高压辊终粉磨产品的0.010 ～0.1 mm 易浮选粒级单体解离度远高于常规碎磨产品，高压辊终粉磨产品中处于易选粒级的颗粒有用矿物单体解离度高，所以高压辊终粉磨产品浮选特性要优于常规碎磨产品。从适合浮选粒级的矿物单体解离度角度来看，高压辊终粉磨流程的浮选指标要优于常规碎磨产品。

5 结 论

(1)分别采用常规碎磨流程和高压辊终粉磨流程对武平某铜品位为0.24%、银品位为85.00 g/t 的铜银多金属矿进行选矿试验。结果表明:在各自的最佳浮选闭路流程和药剂制度下，高压辊终粉磨产品的选矿指标优于常规碎磨产品;高压辊终粉磨产品尾矿中金属损失量比常规碎磨产品要低很多;高压辊终粉磨产品选矿效率大于常规碎磨产品，高压辊终粉磨流程所得物料性质更适合于选矿分离。

(2)高压辊终粉磨产品适合浮选粒级产率、易回收粒级金属量分布率均大于常规碎磨产品，高压辊终粉磨产品粒度分布方差与金属量分布方差均远小于常规碎磨产品，高压辊终粉磨产品0.01 ～0.1 mm 的易浮选粒级单体解离度远高于常规碎磨产品，因此，高压辊终粉磨产品选矿指标优于常规碎磨产品，与浮选试验结果一致。

(3)高压辊终粉磨技术的应用为降低选矿领域磨矿作业能耗、在较粗磨矿粒度下获得更好选矿指标提供了可能。

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