丘新民、李煌成
紫金矿业集团股份有限公司
摘要：铜矿是金属矿产中重要的矿种之一,为提高铜和伴生金属的回收率,降低生产成本,采用高效低毒选矿药剂,减少环境污染,优化工艺流程。对主要设备的选择,除立足于成熟的铜矿选矿设备外,应根据实际情况选用近年生产出来的先进高效、节能环保的选矿新设备、采用新工艺。本文对铜矿选矿工艺及装备进行分析。
关键词：铜矿；选矿工艺；装备
1铜矿选矿工艺
1.1乳浊液法
在将铜矿物进行硫化氧化之后，使用硅酸钠与丙烯酸聚合物将脉石抑制，之后加入二苯胍与甲苯酰三唑、加苯并三唑、巯基苯并唑等络合剂，在矿物表面形成一个稳定的亲油性层，再用柴油、汽油以及煤油等非极性的油乳浊液将其表面覆盖。如此便可以形成拥有强疏水性能力的可浮状态。
1.2硫化一黄药法
目前最普遍的方法是先用硫化剂将矿石硫化，再用高级黄药进行捕收。一般采用的硫化剂有：硫化钾、硫氢化钠、硫化钠等，最常用的是硫化钠。通过实验分析，随着溶液中pH值的降低，孔雀石和硅孔雀石的硫化速度加快。尤其是硅孔雀石，表现结果显著。温度也是影响硫化程度的重要因素之一，当温度由10℃升高至60℃时，硅孔雀石对硫化钠的吸附量提高了3倍，而孔雀石则提高了4.5倍。因为孔雀石表面生成的CuS薄膜不稳定，易脱落，所以选别氧化铜时应注意早收多收。
1.3浸出、沉淀、浮选法
采用浸出、沉淀、浮选法时，一般会针对硅孔雀石等氧化铜类型。这一类氧化铜等物质的选别指标差距很大，呈现出难浮特征，加之其很容易受到酸液的影响，致使矿石的单体解离。在此情况下，为了得到有效的金属铜，就需要采取稀硫酸与铁粉提高金属铜的析出度。在pH值不超过4.5的介质中，需要将尚未溶解的硫化铜进行捕收；再将析出的金属铜利用双黄药或甲酚黑药捕收。
1.4浮选一水冶法
水冶有酸法和氨法。氨法适用于脉石主要是碳酸盐的矿物，而酸法经济便宜，适用于脉石主要是硅酸盐的矿石。在众多混合矿和氧化铜矿中，碳酸盐铜矿物浮选前，需用硫化钠等硫化剂硫化，然后再水冶中矿或尾矿；如果是硫化矿，则可直接用黄药浮选捕收。
1.5氨浸、硫化沉淀、浮选
研磨矿石后，加入硫磺粉，然后浸入氨中。当氧化铜与NH3和CO2混合时，由硫离子沉淀成新的硫化铜粒子，然后氨被蒸发，硫化铜采用一般硫化铜矿浮选的方法进行浮选。最佳浮选pH为6.5~7.5。该法适用于处理的脉石矿物为碳酸盐型难处理氧化铜矿。
1.6离析浮选法
先粉碎氧化铜矿石，加入2~3%的煤粉和1~2%的氯化钠，混合均匀后在回转窑或沸腾炉中焙烧，将温度维持在700~800℃，铜以氯化物状态挥发出来。在炉内弱还原性气氛中，铜的氯化物被还原成金属铜，并吸附在炭粒上。焙烧后的矿石，细磨后用黄药浮选。
2铜矿选矿装备分析
选矿要遵循的原则是多粉碎、减少磨损、延长设备寿命。改进设备，优先使用效率高，绿色环保且高效节能的设备。使用节能、高效设备时，应优化碎磨工艺，改造设备的同时对工艺水平进行优化，首先要合理确定破碎时间、粒度的大小，再根据实际情况选择更好的设备。
2.1破碎设备
为达到节能、高效、增产的目的，国内选矿破碎设备多采取“多碎少磨”的方法，实现的关键是碾磨设备。目前国内黑色矿山碾碎最终产品粒度已达到15mm，但与国际先进水平还有一定的差距，因此，目前采取两种方法来减小产品粒度。目前很多矿场已将原有设备进行了改造，如将原PYB-2000标准圆锥形破碎机、PYD-2200短头型圆锥破碎机进行腔型改造，降低最终产品的粒度。
复摆颚式破碎机代替传统的简摆颚式破碎机并已得到广泛普及，国外复摆颚式破碎机仍在不断发展。目前国内借鉴国外经验，结合自身的理论实践基础，开发了新型的规模较大的细碎型颚式破碎机，并得到了良好的普及，新型破碎机满足了一些小型选矿厂的需求，降低了生产成本，同时也降低了选矿最终产物的粒度，例如，北京矿冶研究院研究生产的新型PEWD400×750型破碎机，在实际生产中取得了良好效果。国内现在已经有了料层粉碎相关的理论基础，在此基础上，辊压机得到了长足的发展。实际生产中，国产辊压机对普氏硬度16的铁矿石，每小时连续生产（80～100）t，最大的生产能力120t/h。比改进前辊压机生产效率提高30%～40%，节能15%～40%，磨损率降低30%左右，延长了设备的使用寿命。
2.2磨矿设备
2.2.1超粗磨大粒度粗选抛尾
磨矿细度是评价铜矿选矿厂生产效率的重要依据，国内设备由于老旧的原因，与国际平均水平有一定差距。根据铜矿石的镶嵌分布，磨矿细度＜0.5mm最好，大于这个数据，螺旋分级机不能进行正常工作，需改用筛分设备，磁选设备也要做出相应调整。例如，首钢选矿厂年处理的铁矿石1400万t，原生铁矿平均品位55%左右，选铁中运用超粗磨大粒度粗选抛尾设备，在147μm占30%的粒度下，就能得到65%以上品位的精铁矿，抛尾率仅占到了15%。大型钢厂对设备进行更新换代和选用新技术后，精矿品位平均提高1%～2%。
2.2.2球磨机
（1）球磨机磁性衬板。国内在衬板方面有着长足的发展，将球磨机衬板进行改进，取代传统的锰钢衬板，磁性衬板与传统的锰钢钢板相比，具有使用寿命长、重量轻的优点。在实际生产中噪声低、成本低、生产效率高。安装时不必固定螺帽框架，操作简便、降低了人员的劳动强度，现在的技术革新，是使用钢外壳替代早期使用的橡胶外壳。投入实际生产后，磁性衬板表现出了优良的性能。如山东金岭铁矿使用后损耗降低了8.43%。因磁性衬板质量轻，每吨平均节电0.66kW·h；衬板薄，使磨机容积增大，磨矿能力提高4%～10%，选矿粒度没有过多的改变。球磨机配有磁性衬板仍存在一些问题，安转后整体框架松动，使用3个月后才能相对稳定，其间工作效率低，还有使用一段时间后衬板和磁铁发生脱落等。虽磁性衬板仍有很多问题有待解决，但在经济效益、节能环保方面表现出了优良的性质。
（2）钢球。硬质合金钢球，使钢球的消耗从1.87kg/t降至1.04kg/t。钢球在湿式磨矿时，表面总会覆盖一层矿浆，矿浆影响钢球和钢球、钢球和矿粒、钢球和磁性衬板之间的接触，引起钢球磨损速率的变化和影响磨矿效果。在实际生产过程中，矿浆的范围小，钢球磨损率变大，矿浆里的矿粒被粉碎的概率也会变大，磨矿效率相应提高。因此当面积慢慢增大到一个固定值时，生产效率降低的非常快。同时可以发现，矿浆的黏粘性阻力对钢球的冲击产生一定的缓冲作用，有效粉碎概率会变得非常小，磨矿效率相应降低。因此，磨矿时要控制矿浆的厚度和面积。钢球表面的矿浆厚度在一定情况下也会影响生产效率，钢球表面的覆盖层厚度随着矿浆浓度的增大而增大，一旦浓度＞50%，覆盖层急剧增大。因此在实际生产中一定要控制矿浆的流动性，可以添加化学试剂以保持矿浆性质一定，保证生产的高效率。
3结语
综上所述，随着我国国民经济高速发展，作为向工业提供原料的矿业，只有不断的提高生产力，才能适应经济的高速发展。只有依靠科技创新，提高矿业设备与工艺的技术含量，才能提高矿产企业的综合竞争力。我国铜矿石选矿机械设备的技术发展，提高资源利用率。展望未来，高效率、低能耗、持久耐用的设备与工艺仍然是矿产企业改进创新的目标。
参考文献
[1]铜矿选矿技术与设备工艺流程[J].黄志友.设备管理与维修.2019(24)
[2]选矿设备的升级分析与发展研究[J].邱小云.装备维修技术.2019(04)