铜、钼作为冶金、机械制造、化工及航空航天等领域的关键原材料,对应矿石资源在国家经济体系中占据重要地位。在常见铜钼矿石中,黄铜矿、辉铜矿是主要铜矿物,辉钼矿为主要钼矿物,浮选技术因其高效性成为回收这些矿物的核心手段。当前,根据矿石性质不同,铜钼选矿已形成混合浮选—分离、等可浮选、优先浮选等成熟工艺体系。然而,西藏某斑岩型铜矿在开采过程中,受资源持续开发与岩层分布改变影响,矿石种类逐渐增多(包括斑岩矿、角岩矿、铜硫矿、矽卡岩矿等),矿物嵌布关系也更趋复杂。这使得原有铜钼混合浮选工艺无法满足矿石特性的变化需求,进而引发跑尾损失过高的问题,对选矿回收率造成显著负面影响。
为实现铜钼矿石中有价元素的高效回收及资源利用率提升,本文针对斑岩型铜矿石,以矿石性质研究为基础,开展选矿工艺优化探索并实施流程改造。结果表明,优化后工艺显著降低跑尾损失、提升选矿回收率,取得理想选别指标。该研究不仅为矿山可持续发展提供技术支撑,也为同类复杂性质斑岩型铜钼矿石的选矿工艺革新提供参考,具有重要的理论与实践价值。
矿石主要化学成分分析结果见表1。由表1可知,矿石中主要有价金属为铜和钼,其中铜含量为0.69%,钼含量为0.039%。此外,含铁2.25%,含硫1.16%;主要造岩元素为SiO2,含量为68.39%,其次为Al2O3和CaO,其含量分别为13.58%和2.79%;有害元素As含量较低,其含量仅为0.022%。
2. 对矿石中主要金属矿物铜、钼进行了物相分析,分析结果见表2、3。由表2、3 可知,矿石中铜、钼主要以硫化物的形式存在,分布率分别为91.30% 和96.92%。
现场浮选工艺流程如图1所示,生产指标见表4。由表4可知,闭路试验可获得铜品位为21.12%、钼品位为0.903%,铜回收率为76.52%、钼回收率为60.69%的铜钼混合精矿。该铜矿石铜矿物种类较多,可浮性差异较大,当原矿含泥量高、磨矿过程中出现过粉碎时,在高碱度环境下矿浆黏度增大,导致大量矿泥上浮,精矿质量下降。同时,流程中循环量增加,整体浮选时间显著不足。此外,现有捕收剂对部分矿石的适应性仍存在不足,导致不合理粒级损失增加,进而影响铜和钼的回收率。针对上述问题,开展捕收剂优化试验,并进行工艺流程改造以延长浮选时间。
2.2.1.1 等可浮粗选捕收剂用量试验
在磨矿细度-0.074mm占65%、铜钼等可浮粗选采用BK404C作铜捕收剂、BK345A作钼捕收剂、石灰用量2.5kg/t、起泡剂BK201用量8g/t的条件下,进行铜钼等可浮粗选捕收剂用量试验,试验结果见图2。由图2可知,随着BK404C+BK345A用量的增加,铜、钼回收率增加,当BK404C+BK345A用量达到(8+8)g/t后继续增加时,铜、钼回收率趋于平稳。因此,确定铜钼等可浮粗选捕收剂BK404C+BK345A用量为(8+8) g/t。
2.2.1.2 等可浮粗选石灰用量试验
在铜钼浮选过程中,石灰可改善浮选环境,提高铜钼浮选速度,因此在磨矿细度-0.074mm占65%、捕收剂BK404C+BK345用量为(8+8)g/t,起泡剂BK201用量为8g/t的条件下,进行了石灰用量对等可浮粗选铜钼回收的影响试验,试验结果见图3。由图3可知,随着石灰用量增加,即随着矿浆pH值的提高,铜钼回收率增加,当粗选石灰用量达到4kg/t后继续增加时,铜钼回收率提高不明显。因此,确定石灰用量为4kg/t,此时矿浆pH值为12.22。
2.2.1.3 强化粗选捕收剂用量试验
在等可浮阶段易浮铜钼得到了较好的回收,但可浮性相对较差的铜钼未能得到有效回收,为了进一步回收该部分铜钼,在磨矿细度-0.074mm占65%、等可浮粗选石灰用量4kg/t、捕收剂BK404C+BK345A用量(8+8) g/t和起泡剂BK201用量8g/t的条件下,采用捕收力较强的捕收剂进行了铜钼强化回收。强化粗选采用BK404B和BK404C的组合作为铜的捕收剂,在起泡剂BK201用量为4g/t的条件下,进行了强化粗选捕收剂的用量试验,试验结果见图4。由图4可知,随着BK404B+BK404C用量的增加,铜钼回收率增加,但当BK404B+BK404C用量达到(6+6)g/t后继续增加,强化粗选铜钼回收率提高不明显。因此,确定强化粗选BK404B+BK404C用量为(6+6)g/t。
2.2.1.4 粗选煤油用量试验
试验过程中发现,浮选泡沫量较大且发黏,不利于铜钼的回收和精选。实践经验表明,煤油一方面可改善浮选泡沫状态,另一方面可作目的矿物的辅助捕收剂。因此,在磨矿细度-0.074mm占65%的条件下,固定等可浮粗选石灰用量4kg/t、捕收剂BK404C+BK345A用量(8+8)g/t、起泡剂BK201用量8g/t,固定强化粗选BK404B+BK404C用量为(6+6)g/t和起泡剂BK201用量为4g/t,进行煤油用量对等可浮粗选和强化粗选铜钼回收的影响试验,试验结果见图5。由图5可知,适量添加煤油,可改善浮选泡沫状态,促进铜钼的回收,但用量不易过大,当煤油用量超过(32+20)g/t 后,铜钼回收率有降低趋势。因此,煤油的合适用量确定为(32+20) g/t。
2.2.1.5 磨矿细度试验
磨矿是浮选前极其重要的作业,磨矿细度的选择决定了铜钼矿物与脉石矿物是否充分单体解离,合理的磨矿细度至关重要,磨矿细度过粗,目的矿物不能有效解离,过细则容易导致矿石泥化,影响目的矿物的回收。采用等可浮粗选和强化粗选的两段粗选流程,进行了粗选磨矿细度对铜钼选别指标的影响试验,试验结果见图6。由图6可知,随着磨矿细度增加,铜、钼品位呈先增加后逐渐降低趋势,铜、钼回收率呈现出先增加后趋于平稳趋势,当磨矿细度为-0.074mm占65%时,铜钼回收率最佳。因此,确定适宜的磨矿细度为-0.074mm占65%。
在条件试验的基础上,进行铜钼等可浮—铜强化浮选闭路试验,试验流程见图7,试验结果见表5。由表5可知,闭路试验可以获得铜、钼品位分别为28.51%和1.311%,铜、钼回收率分别为73.12%和59.74%的铜钼混合精矿1和铜、钼品位分别为18.77%和0.623%,铜、钼回收率分别为8.43%和4.97%的铜钼混合精矿2,铜、钼总回收率分别为81.55%和64.71%。
原工艺流程见图8。矿石给入φ8.8m×4.8m半自磨机,半自磨机排矿经SLG2461W单层直线振动筛筛分,筛下产物进入磨矿渣浆池,筛上产物给入顽石破碎缓冲矿仓,顽石经带式给矿机再给入HP200圆锥破碎机进行顽石破碎,破碎产品再返回至半自磨机。直线振动筛筛下产品进入渣浆池,通过渣浆泵泵送至10-φ660mm水力旋流器,旋流器沉砂给入φ6.2m×10.5m溢流型球磨机,旋流器溢流自流至快选前φ8m×8m矿浆搅拌槽。搅拌均匀的原矿浆经过“快浮+一次粗选+两次扫选—快浮&粗选粗精矿两次精选”浮选工艺流程后,得到合格的铜钼混合精矿,其中快浮作业为1台320m3浮选机、粗选作业为3台320m³浮选机、扫选Ⅰ作业为3台320m³浮选机、扫选Ⅱ作业为3 台320m³浮选机,精选Ⅰ作业为6台40m³的浮选机、精选Ⅱ作业为3台40 m³的浮选机。
技改后工艺流程见图9。磨矿作业未改动的前提下,浮选作业中新增1台320m³的中置浮选机,搅拌均匀的原矿浆经过“铜钼等可浮+铜强化浮选+两次扫选—等可浮粗精矿一次精选、铜强化浮选粗精矿两次精选”浮选工艺流程后,得到合格的铜钼混合精矿,其中铜钼等可浮作业为3台320m³浮选机、铜强化粗选作业为3台320m³浮选机、扫选Ⅰ作业为2台320m³浮选机、扫选Ⅱ作业为3台320m³浮选机,等可浮粗精矿一次精选为3台40m³的浮选机、强化粗精矿精选Ⅰ作业为3台40m³的浮选机、精选Ⅱ作业为3台40m³的浮选机。
2.3.2.1 现场生产技术指标
选矿工艺优化后的生产技术指标见表6。由表6可知,现场经过技术改造后,可获得铜、钼品位分别为22.34%和1.09%,铜、钼回收率分别为51.12%和43.14%的铜钼混合精矿1;以及铜、钼品位分别为20.86%和0.701%,铜、钼回收率分别为32.03%和18.61%的铜钼混合精矿2;铜、钼总回收率分别为83.15%和61.75%。与原流程生产指标相比,技改后铜回收率提高了6.65个百分点,钼回收率提高了1.06个百分点。
2.3.2.2 经济效益分析
1)工艺优化改造新增投资1900万元。
2)技改后铜钼回收率较技改前分别提高6.65和1.06个百分点,原矿处理量按照改造后总处理量6370789.31t、原矿铜、钼品位按照0.69%、0.039%计算,新增铜钼金属量分别为2923.24和26.34t,铜钼金属价格分别按照现场平均销售价格57284.30元/t和314606.70元/t计,共新增销售收入17574.13万元。
3)技改后药剂成本增加约600万元;钢球成本增加约200万元;电费增加约100万元。
综上所述,经技改后累计创造效益为14774.13万元。
1)实验室采用铜钼等可浮—铜强化浮选工艺处理该矿石,闭路试验获得铜、钼品位分别为28.51%和1.311%,铜、钼回收率分别为73.12%和59.74%的铜钼混合精矿1;以及铜、钼品位分别为18.77%和0.623%,铜、钼回收率分别为8.43%和4.97%的铜钼混合精矿2;铜钼总回收率分别为81.55%和64.71%,回收效果明显。
2)按试验确定的工艺方案对现场工艺流程进行优化改造,获得铜、钼品位分别为22.34%和1.09%,铜、钼回收率分别为51.12%和43.14%的铜钼混合精矿1;以及铜、钼品位分别为20.86%和0.701%,铜、钼回收率分别为32.03%和18.61%的铜钼混合精矿2;铜钼总回收率分别为83.15%和61.75%。技改后,选矿指标较原生产流程铜回收率提高了6.65个百分点,钼回收率提高了1.06个百分点,累计创造效益为14774.13万元。