印萬忠 侯 英 丁亞卓 姚 金 王余蓮 羅溪梅 孫大勇

(1.福州大學(xué)紫金礦業(yè)學(xué)院;2.東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院;3.成都利君實(shí)業(yè)股份有限公司)

磨礦作業(yè)能耗占整個(gè)碎磨作業(yè)能耗的80%以上，降低磨礦能耗最有效的途徑是降低入磨礦石的粒度［1］。高壓輥磨機(jī)是一種新型高效的破碎設(shè)備，具有單位破碎能耗和鋼耗低、處理能力大、占地面積少等特點(diǎn)。經(jīng)高壓輥磨機(jī)破碎的產(chǎn)品粒度細(xì)且分布均勻［2-4］，顆粒內(nèi)部可產(chǎn)生大量微裂紋，能有效降低Bond球磨功指數(shù)，節(jié)能效果明顯［5-6］，并可提高磨礦過程中礦物的單體解離度。

本研究對(duì)西藏墨竹工卡縣邦鋪鉬銅礦礦石進(jìn)行高壓輥磨—球磨—鉬浮選試驗(yàn)和傳統(tǒng)破碎—球磨—鉬浮選試驗(yàn)，分析兩種破碎方式所得產(chǎn)品的粒度特性差異，測(cè)定兩種破碎方式所得產(chǎn)品在不同目標(biāo)粒度(0.45、0.18、0.105和0.074 mm)下的Bond球磨功指數(shù)，考察兩種破碎方式對(duì)后續(xù)浮鉬效果的影響。

1 礦樣性質(zhì)

試驗(yàn)礦樣是邦鋪鉬銅礦提供的－200 mm塊礦，將其破碎加工后取樣進(jìn)行X射線衍射(XRD)分析、化學(xué)多元素分析及鉬和銅的物相分析，結(jié)果見圖1和表1～表3。

圖1 礦樣XRD分析結(jié)果

表1 礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果 %

表2 礦樣鉬物相分析結(jié)果 %

表3 礦樣銅物相分析結(jié)果 %

由圖1可知，礦石中有用礦物主要為輝鉬礦、鉬華、黃銅礦、輝銅礦、銅藍(lán)和黃鐵礦，脈石礦物主要為石英。

由表1可知，礦石中可以選礦回收的元素只有鉬和銅。

表2表明，礦石中的鉬基本以硫化物形式存在，硫化鉬占總鉬的98.95%，這對(duì)選鉬有利。

從表3可以看出，礦石中的銅大部分為硫化銅，但次生硫化銅分布率達(dá)46.69%，且有15.86%的銅被氧化，這將對(duì)選銅造成一定影響。

2 試驗(yàn)方法

按圖2所示流程對(duì)原礦樣分別進(jìn)行高壓輥磨破碎和傳統(tǒng)破碎，然后對(duì)兩種破碎產(chǎn)品進(jìn)行篩析和Bond球磨功指數(shù)測(cè)定，并按圖3所示流程進(jìn)行球磨—鉬浮選試驗(yàn)，以比較兩種破碎產(chǎn)品的粒度特性及可磨性和可選性。

圖2 破碎流程

圖3 球磨—鉬浮選試驗(yàn)流程

粗碎采用重慶市龍建機(jī)械制造有限公司生產(chǎn)的PEX－150×250型顎式破碎機(jī)，調(diào)排礦口大小為75 mm。

中碎采用南昌海峰礦機(jī)設(shè)備有限公司生產(chǎn)的XPC－60×100型顎式破碎機(jī)，調(diào)排礦口大小為20 mm。

細(xì)碎分別采用成都利君實(shí)業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的CLM－25－10型高壓輥磨機(jī)和武漢洛克粉磨設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的RK/PEF－60×100型顎式破碎機(jī)，前者的輥間距和后者的排礦口大小均調(diào)為3 mm。

浮選在吉林探礦機(jī)械廠生產(chǎn)的的XFD型1.5 L單槽浮選機(jī)中進(jìn)行，每次給礦量500 g，粗選濃度33%。所用捕收劑煤油和柴油及起泡劑2號(hào)油均為四川省溫江天府化學(xué)助劑廠生產(chǎn)的工業(yè)純制品。

3 試驗(yàn)結(jié)果和討論

3.1 兩種破碎產(chǎn)品粒度特性對(duì)比

兩種破碎產(chǎn)品的粒度篩析結(jié)果如表4所示。

表4 兩種破碎產(chǎn)品的粒度分布

羅辛－拉姆勒方程(R－R方程)是一種描述物料粒度特性的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停渚唧w形式為［7-8］

式中，R為粒度大于x的顆粒的正累計(jì)產(chǎn)率，%;x為篩孔孔徑，μm;b為與物料粒度相關(guān)的參數(shù);n為均勻性系數(shù)，表示粒度分布的均勻程度，n越小，粒度分布越均勻。

將表4中的正累計(jì)產(chǎn)率數(shù)據(jù)用R－R方程進(jìn)行回歸，結(jié)果如表5所示?？梢?，R－R方程可以很好地描述兩種破碎產(chǎn)品的粒度特性。

表5 破碎產(chǎn)品正累計(jì)產(chǎn)率的R－R方程回歸結(jié)果

由表4和表5可知，高壓輥磨產(chǎn)品較傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品的粒度更細(xì)(－0.074 mm粒級(jí)含量高7.00個(gè)百分點(diǎn))，且粒度分布更均勻(均勻性系數(shù)n較小)。

3.2 兩種破碎產(chǎn)品Bond球磨功指數(shù)對(duì)比

Bond球磨功指數(shù)的計(jì)算公式為

式中，Wib為Bond球磨功指數(shù)，kWh/t;P1為試驗(yàn)篩孔尺寸(即目標(biāo)粒度)，μm;Gbp為磨礦平衡時(shí)球磨機(jī)每轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)所新生成的粒度小于P1的物料量，g/r; P80為產(chǎn)品的d80(80%物料成為篩下的篩分粒度)，μm;F80為給料的d80，μm。

按目標(biāo)粒度分別為0.45、0.18、0.105和0.074 mm對(duì)高壓輥磨產(chǎn)品和傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品進(jìn)行Bond球磨功指數(shù)試驗(yàn)，由上式計(jì)算相應(yīng)的Bond球磨功指數(shù)，結(jié)果如表6所示。

表6 不同目標(biāo)粒度下兩種破碎產(chǎn)品的W ib

由表6可以看出:高壓輥磨產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)在目標(biāo)粒度由0.45 mm降低到0.18 mm時(shí)變化比較平緩，在目標(biāo)粒度由0.18 mm降低到0.074 mm時(shí)快速上升;傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)在目標(biāo)粒度由0.45 mm降低到0.105 mm時(shí)變化比較平緩，在目標(biāo)粒度由0.105 mm降低到0.074 mm時(shí)快速上升。在所有目標(biāo)粒度下，高壓輥磨產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)均低于傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)，但隨著目標(biāo)粒度變細(xì)，高壓輥磨產(chǎn)品Bond球磨功指數(shù)的降低幅度呈減小趨勢(shì)——目標(biāo)粒度為0.45、0.18、0.105和0.074 mm時(shí)，高壓輥磨產(chǎn)品Bond球磨功指數(shù)的降低幅度依次為 16.05%、15.38%、9.05%和9.23%。

3.3 球磨—鉬浮選試驗(yàn)

按圖3流程，將兩種破碎產(chǎn)品用錐形球磨機(jī)磨至不同細(xì)度進(jìn)行鉬浮選試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。

圖4 磨礦細(xì)度對(duì)兩種破碎產(chǎn)品浮鉬效果的影響

由圖4可以看出，高壓輥磨產(chǎn)品浮選鉬的最佳磨礦細(xì)度為－0.074 mm占65%，而傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品浮選鉬的最佳磨礦細(xì)度為－0.074 mm占75%，表明高壓輥磨產(chǎn)品中的鉬礦物更容易單體解離。

表7給出了高壓輥磨產(chǎn)品和傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品在不同目標(biāo)粒度下進(jìn)行Bond球磨功指數(shù)試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)品中－0.074 mm粒級(jí)的含量。根據(jù)表7用Origin 8.0軟件繪制Bond球磨功指數(shù)試驗(yàn)產(chǎn)品－0.074 mm含量與目標(biāo)粒度的關(guān)系曲線并輸出為AutoCAD圖形，在該圖中可以查出:高壓輥磨產(chǎn)品在最佳浮鉬磨礦細(xì)度(－0.074 mm占65%)下的Bond球磨功指數(shù)目標(biāo)粒度為128μm，傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品在最佳浮鉬磨礦細(xì)度(－0.074 mm占75%)下的Bond球磨功指數(shù)目標(biāo)粒度為104μm。

表7 Bond功指數(shù)試驗(yàn)產(chǎn)品－0.074 mm含量

進(jìn)一步根據(jù)圖4用Origin 8.0軟件繪制Bond球磨功指數(shù)與目標(biāo)粒度的關(guān)系曲線并輸出為Auto-CAD圖形，在該圖中可以查出:高壓輥磨產(chǎn)品在最佳浮鉬磨礦細(xì)度(Bond球磨功指數(shù)目標(biāo)粒度為128 μm)下的Bond球磨功指數(shù)為9.68 kWh/t，傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品在最佳浮鉬磨礦細(xì)度(Bond球磨功指數(shù)目標(biāo)粒度為104μm)下的Bond球磨功指數(shù)為10.86 kWh/t。兩者相比，前者低10.87%。

在各自的最佳磨礦細(xì)度下，高壓輥磨產(chǎn)品的浮鉬回收率為85.38%，傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品的浮鉬回收率為87.70%，前者低2.32個(gè)百分點(diǎn)。分析其原因，可能是高壓輥磨產(chǎn)品較傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品粒度更細(xì)，球磨時(shí)鉬礦物容易過磨，從而使整體鉬回收率受到影響。

4 結(jié)論

(1)在相同的－3.2 mm破碎粒度下，高壓輥磨產(chǎn)品較傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品－0.074 mm粒級(jí)含量高7.00個(gè)百分點(diǎn)，且粒度分布更均勻。

(2)目標(biāo)粒度為0.45、0.18、0.105和0.074 mm時(shí)，高壓輥磨產(chǎn)品的Bond球磨功指數(shù)比傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品分別降低16.05%、15.38%、9.05%和9.23%，降低幅度隨目標(biāo)粒度下降呈減小趨勢(shì)。

(3)高壓輥磨產(chǎn)品浮選鉬的最佳磨礦細(xì)度為－0.074 mm占65%，傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品浮選鉬的最佳磨礦細(xì)度為－0.074 mm占75%，相應(yīng)的Bond球磨功指數(shù)分別為9.68 kWh/t和10.86 kWh/t，前者比后者降低10.87%，節(jié)能效果顯著。

(4)在各自的最佳磨礦細(xì)度下，高壓輥磨產(chǎn)品和傳統(tǒng)破碎產(chǎn)品的浮鉬回收率分別為85.38%和87.70%，前者低2.32個(gè)百分點(diǎn)。

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