小寺沟铜矿选矿试验及优化

张鹏 张恒旺 孟航

摘要：小寺沟铜矿矿石具有性质复杂、铜矿物粒度细、脉石矿物易泥化等特点，选矿难度较大，工业生产铜精矿品位仅约为12 %，铜回收率在50 %左右。为进一步提高铜回收率，在小型试验获得的最佳条件基础上，进行了半工业试验及优化，通过优化磨矿—分级系统、浮选系统及药剂制度，取得了较好的选矿指标，铜精矿平均品位17.64 %，铜平均回收率67.06 %，为工业试验及生产优化奠定了基础。

关键词：铜矿;难选矿石;药剂制度;磨矿;分级;浮选

中图分类号：TD952文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）03-0061-05doi：10.11792/hj20200313

平泉小寺沟矿业有限公司小寺沟铜矿（下称“小寺沟铜矿”）是20世纪70年代初开始建设的全国第一座地下内燃无轨机械化开采试验矿山，现有250 t/d选矿厂、2 500 t/d选矿厂各1座。小寺沟铜矿平均地质品位0.61 %，铜矿石出矿品位0.45 %～0.55 %，自建矿以来选矿厂处理铜矿石的指标一直不高，铜精矿品位在12 %左右，铜回收率在50 %左右。小寺沟铜矿矿石属于极难选矿石，解决小寺沟铜矿矿石的选矿问题，不仅能够解决小寺沟铜矿的生存问题，而且对攻克其他难选矿石具有指导意义。本文在详细考察各工艺参数条件下，确定了合理的半工业试验流程，并通过设备改造及药剂制度优化，提高了铜品位和铜回收率，为铜矿石资源的高效开发利用提供技术支撑。

1 矿石性质

小寺沟铜矿床属于高中温热液细脉浸染型矿床，部分矿体氧化率高，矿石性质很复杂。矿石中金属矿物主要有黄铜矿、黄铁矿、磁铁矿，少量磁黄铁矿、墨铜矿、辉钼矿等;脉石矿物主要有蛇纹石、透闪石、方解石，其次是石英，少量绿泥石等。由于黄铜矿嵌布粒度较细，矿石中还有少量墨铜矿，以及大量易泥化的蛇纹石、方解石，且蛇纹石蚀变强烈，导致矿石难选[1]。

矿石中铜矿物的结构复杂，与其他矿物的共生关系密切，微细粒黄铜矿难以与脉石矿物及磁铁矿解离，尤其与羽毛状、细鳞片状蛇纹石解离难度更大，黄铜矿中0.003～0.200 mm粒级占95 %。原矿中0.074 mm 以下粒级占30 %左右，因此磨矿细度在很大程度上决定了铜回收率与铜精矿品位。原矿化学成分分析结果见表1，原矿铜物相分析结果见表2。

2 小型试验

2.1 铜矿物分布特征

由于该矿石中大部分脉石矿物易泥化，因此试验首先考察了铜矿物在矿石中的分布情况，结果见表3。

由表3可知：未磨矿前矿石粗细分布不均匀，且部分易泥化。随着磨矿时间的增加，-37 μm粒级产率增加速度较快，且-74 μm粒级中-37 μm粒級占比较大。从铜矿物的分布情况看，铜基本分布在细粒级中，表明该矿石非常难选。

2.2 浮铜开路探索试验

磨矿后矿石中泥质（主要为-37 μm粒级）较多，占40 %左右，且可浮性好，很难将其排出选别流程，而且磨矿细度越高，泥质所占比例越大，对选矿效果影响越大。在获得的CMC、水玻璃、丁基黄药等最佳条件基础上，进行了浮铜开路探索试验。试验流程见图1，试验结果见表4。

由表4可知：铜矿物已基本解离，铜精矿品位可达27.69 %。但是，经过三次扫选，尾矿铜品位才降至0.22 %，选别效果不理想，且尾矿产率仅为29.66 %，表明常规药剂对泥质的抑制效果不明显，不能将主体泥质排出。

2.3 抑制剂

利用CMC、水玻璃、六偏磷酸钠、糊精等常规抑制剂进行了条件试验，但抑制效果并不明显，为此进一步进行了选择性絮凝抑制剂CD-2的条件试验，分别以CD-2用量150 g/t、200 g/t、250 g/t、300 g/t、350 g/t进行了两次粗选试验，确定CD-2用量为250 g/t。在此基础上，进行了抑制剂验证试验，以确定粗选和扫选流程结构。试验流程见图2，试验结果见表5。

由表5可知：尾矿铜品位从0.22 %降至0.16 %，尾矿产率增加到56.21 %，可见选择性絮凝抑制剂CD-2对泥质有明显的抑制作用。在试验过程中发现，使用选择性絮凝抑制剂CD-2后，出现浮选泡沫清爽、铜矿物上浮较快、泥化物质絮凝等现象，试验效果有明显改善。与此同时，两次粗选可将主体泥质排出，减弱了粗精矿中泥质产物在选别流程中的循环问题[2]，也为后续中矿再磨提高细度提供了条件，稳定了整个选别流程。

2.4 粗精矿再磨

由铜矿物分布特征可知，磨矿细度至少要达到-37 μm占90 %以上，才能满足生产需求。但是，即使一段磨矿可以达到细度要求，其泥化问题和能耗问题也很难解决，因此进行了二段磨矿试验[3]。试验流程见图3，试验结果见表6。

由表6可知：随着再磨细度的增加，铜矿物分离效果越来越好，但粒度太细会影响铜的可浮性，进而影响回收率，因此确定再磨细度-0.037 mm占93 %。

3 半工业试验及优化

3.1 试验流程

在小型试验基础上，确定了半工业试验流程（见图4），半工业试验规模为250 t/d。 该流程结构具有以下特点：

1）经过两次粗选、两次扫选，可将大部分泥质排出整个浮选流程，确保泥质不会在流程中积累。

2）两次粗选获得的铜粗精矿经球磨机再磨，确保了铜矿物的单体解离度满足试验要求。

3）优先产出铜精矿1，可在一定程度上保证铜精矿产品的品位和回收率。

4）铜精矿2是回收含泥量较大矿浆中铜矿物获得的产品，其品位较低，但可保证总体铜回收率，即使尾矿2品位稍高，对总体铜回收率也不会有较大影响，表明选矿流程的整体适应性较强。

5）试验选用抑制剂CD-2，较水玻璃和CMC等抑制剂，对矿泥的抑制作用有明显改善。

3.2 试验优化

根据小型试验各项参数及前期半工业试验运行过程中发现的问题，对半工业试验进行了设备改造和药剂制度优化。

1）一段球磨—螺旋分级系统。该系统要求排料细度-0.074 mm占75 %，但通过调整磨矿浓度、分级机参数等，排料细度-0.074 mm只能达到55 %～60 %。停机检修后发现，MQG2100×4500球磨机充填率较低，只有25 %左右，因此对球磨机钢球配比[4]进行了优化，补加钢球5 t，其中80 mm钢球1 t、60 mm钢球2.5 t，40 mm钢球1.5 t，球磨机充填率达到31 %左右。同时对2 m螺旋分级机工艺参数进行调整，通过降低给料浓度、提高溢流堰的方式增大返砂量。经过一系列调整后，一段球磨—螺旋分级系统排料细度-0.074 mm 占67 %～70 %，浓度26 %～28 %，尾矿铜品位低于小型试验指标，说明该磨矿细度下铜矿物单体解离较好。

2）二段球磨—旋流器分级系统。该系统要求排料细度-0.037 mm占93 %以上，但实际排料细度与此相差较大，这主要是因为旋流器进料浓度低（仅为14 %）和旋流器给料立泵送料不稳导致分级效果差，从而造成二段球磨机的给料浓度低，磨矿效果差。但是，由于小寺沟铜矿矿石本身的特性决定了粗选泡沫浓度低，无法解决旋流器给料浓度低的问题，而半工业试验中粗精矿矿量较小，浆体输送不稳定的问题也难以解决。因此，将原MQY900×1800球磨机改为效能较大的JM1500×300立磨机[5]，顺利解决了二段磨矿细度问题，其排料细度-0.037 mm占90 %，基本达到试验要求。

3）浮选系统。浮选系统的调试优化主要在于调整浮选机刮泡量。半工业试验前期，铜精矿（铜精矿1和铜精矿2的混合产品）品位较低，产品不合格。通过详细的流程考查发现，其原因为铜精矿2产率高，在一定程度上影响了成品质量。通过对铜精矿2刮泡量的控制，提高了铜精矿品位，达到了铜精矿产品质量要求。

4）药剂制度。半工业试验过程中，逐步对药剂添加点和药剂添加量进行了优化，降低了药剂总用量。铜粗选二、铜精选四、铜精选五不再添加CaO;铜精扫选一、铜精扫选二和铜精选四不再添加CD-2;铜粗选二不再添加起泡剂CF-1;增加铜精选三抑制剂用量，减少铜精选二抑制剂用量。经成本核算，药剂成本较小型试验降低2.14元/t。药剂用量对比结果见表7。

5）半工业试验优化指标。经过半工业试验优化，铜回收率明显提高，选矿技术指标见表8。

由表8可知：半工业试验在原矿铜平均品位0.49 %的条件下，铜精矿平均品位达到17.64 %，铜平均回收率达到67.06 %，总体指标基本符合小型试验要求，部分指标优于小型试验指标。

4 结 论

1）选矿流程和药剂制度的优化，较好地解决了泥质循环、铜回收率低和矿石性质不稳定等问题，对半工业试验的成功起到了决定性作用。

2）小寺沟铜矿半工业试验取得了良好的选矿指标，铜精矿平均品位17.64 %，铜平均回收率67.06 %，與以前工业生产指标铜精矿品位12 %左右，铜回收率50 %左右相比有明显提高。

3）半工业试验指标基本达到小型试验要求，药剂用量较小型试验有较大幅度降低，增加了企业效益。本次半工业试验确定了选矿工艺参数及药剂制度，积累了丰富的试验数据和经验，总体达到了预期效果，为2 500 t/d选矿厂的改造及工业生产奠定了基础。

[参 考 文 献]

[1] 北京矿冶研究总院.小寺沟铜矿Ⅰ号铜矿体铜矿石选矿试验研究报告[R].北京：北京矿冶研究总院，1988.

[2] 朱继生.冬瓜山铜矿选矿技术攻关[J].中国钼业，2006，30（5）：24-27.

[3] 舒加强，阮华东.中矿选择性分级再磨工艺在武山铜矿的应用[J].现代矿业，2011（3）：85-86，89.

[4] 罗春梅，肖庆飞，段希祥.精确化装补球方法的应用研究[J].矿产综合利用，2008（4）：22-25.

[5] 张国旺，赵湘，肖骁，等.大型立磨机研发及其在金属矿山选矿中的应用[J].有色金属（选矿部分），2013（增刊1）：191-195.

Abstract：The copper ore of Xiaosigou Mine has the characteristics of complexity，fine copper mineral grains，ea-sily argillous gangue minerals which make the copper ore difficult to treat.The copper grade is only about 12 % and copper recovery rate is around 50 % for industrial copper concentrates.In order to increase the copper recovery，based on the optimal conditions obtained through bench-scale tests，semi-industrial tests and optimization are carried out，which optimizes grinding-grading system，flotation system and reagent regime and obtains good ore-dressing index：the average copper grade in concentrates is 17.64 % and the average copper recovery rate is 67.06 %.The study lays foundation for industrial tests and production optimization.

Keywords：copper ore;refractory ore;reagent regime;grinding;grading;flotation