雷门沟钼矿选矿厂工艺改造与生产实践
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陈刚刚 邱利宾 李亚辉
【摘 要】雷门沟钼矿选矿厂设计为3000T/d的单一浮钼的选矿厂，于2005年12月投产运行。在生产初期存在尾矿高，精矿杂质超标，流程阶段选别工艺紊乱等问题。经试验研究分析，有针对性的进行有效的局部流程改造后，使各项指标稳定提高，取得了较好的经济效益和社会效益，具有借鉴推广应用的意义。
【关键词】工艺流程；存在问题；改造效果；强化扫选
雷门沟钼矿是含矿斑岩体侵入新太古代变质花岗岩——绿岩带的典型斑岩型钼矿床。其规模大，品位偏低，整个矿床金属量达34万吨。雷门沟钼矿选矿厂是设计能力为3000T/d的单一浮钼的选矿厂，于2005年3月基建动工，同年12月试车生产，2006年5月達产。经过一年多的生产运行，矿石供应量和性质逐步稳定，操作人员技术素质不断提高，但生产实践中存在着工艺指标周期性波动[1]，选别现象难以控制，精选段分选紊乱，尾矿偏高，精矿含有害元素铜超标等现象。通过对原工艺流程进行数据采集考察，试验研究分析，结合典型同行选矿厂的案例，有针对性对原流程精选段进行了局部改造。改造后，尾矿降低，回收率显著提高，可达到82%左右，钼精矿质量达标，合理利用了部分低品位难处理矿石，降低了生产成本；为进一步集约资源，挖潜增效，该选矿厂开展了资源高效回收利用研究---强化尾矿再选的实践，不断提升自身的技术水平，最大化的利用有限的资源，增强了企业核心竞争力[2]。
一、原矿性质
（一）原矿矿物组成及基本特征
雷门沟钼矿矿石中目的矿物为辉钼矿，铜矿物为黄铜矿，其它金属矿物主要为黄铁矿，其次少量磁黄铁矿、磁铁矿、赤铁矿、金红石等；脉石矿物主要为石英、白云母、长石，其次为少量高岭石，绿泥石等[3]。其矿石可分为斑岩、片麻岩、混合岩、氧化斑岩、氧化片麻岩等自然类型；各类型的钼矿石中，钼均以独立钼矿物-辉钼矿的形式存在。辉钼矿主要以片状叠聚合物的形态存在，大多数嵌生在脉石裂隙或晶界处，少数在致密脉石中侵染，它的大多数呈中粒0.02-0.10㎜嵌布；亦有部分呈粗粒>0.10㎜；少量呈中细粒<0.02㎜嵌布；绝大多数可以实现单体解离。黄铜矿以中细粒为主，部分呈粗粒，大多在脉石裂隙或晶间充填，一般与辉钼矿关系密切，适当增加磨石可以实现单体解离。黄铁矿是含量最高的硫化矿物，在整个矿石分布不均，但大多呈粗粒，非常易实现解离。
（二）矿石的多元素及物象分析
矿石的有益元素成份主要为Mo，另有Fe、S、微量Cu，杂质成份主要是SiO2，AL2O3和少量CaO和MgO，其矿物成份见图0、表1、表2、表3。
二、原工艺流程及生产状况
（一）原流程及特点
原工艺流程磨矿为一般粗磨，中矿一次再磨，精选两次再磨的磨矿工艺。选矿为一次粗选，两次扫选，四次精选，精尾一次扫选的工艺。原流程见图1。
一段磨矿作业有4.27×6.1溢流型球磨机一台，同500型旋流器组构成循环闭路磨矿，溢流细度为60%-0.074㎜，浓度为33%。粗选为30m3 充气式浮选机六台组成，扫选一、二由30m3充气式浮选机各三台组成。一次精选由充气式8m3浮选机三台组成，水平配置，顺序返回。二精、三精、四精分别由B1212、B1212、B0912型浮选柱各一台组成。精扫选由2m3自吸式浮选机组成。中矿再磨、一精精矿再磨、二精精矿再磨分别由JM1200、JM800、JM800型塔磨机各一台闭路组成。
该工艺有以下特点：
①流程布局紧凑，结构简单，浮选机、浮选柱、加药机实现了PC机闭环控制，自动化程度高，各浆体输送均有变频调节，稳定方便节能。
②一段粗磨，中矿、粗精矿再磨的工艺，提高一段磨矿的产能，降低单耗，又实现了有用矿物的单体解离，提质降杂，稳定指标。
③机柱联合工艺应用，使选矿设备优势互补，大型充气式搅拌浮选机，充入气量足，及U型槽底设计解决了粗选段压槽，堵塞的难题；浮选柱细粒级浮选二次富集比大，动耗低，基建费少，流程短等优点较适合再磨后的精选段应用[3]。
（二）工艺指标状况
随着矿山采矿台阶的深入，形成多点配矿，稳定了原矿供给性质，及工艺操作人员对选别现象辨识和调控能力加强，生产指标有所提高。但实际生产实践中仍存在选矿回收率低，在69-78%之间；尾矿偏高，含钼在0.036%左右；精矿含元铜素高，达1%左右。时有选别现象难以控制，精选段分选紊乱、周期性波动（当将精选段矿浆完全放掉，指标会有所好转，10-15天后指标将逐步恶化，并有逃尾，逆浮现象）。各指标状况见表4、表5、表6。
（三）原工艺存在的问题
从原工艺流程图1和表4、5、6，结合实际生产情况分析表明该流程存在主要问题是：
（1）.分选段尾矿返回点不合理，特别是二次精选尾矿含钼一般在10%左右，最高可达20%品位直接返回到粗选，其返回金属量相当于原矿品位增加一倍。精扫选尾矿含钼一般在8-10%左右，返回到一次扫选，使扫一的原矿品位增加0.5倍。加重了粗扫段的分选负荷，而丢失一定金属量在主系统尾矿中。
（2）.二次精选浮选柱的效果不佳，使精选段流程形成＂瓶颈＂，没有起到承上启下的分选作用。经取样分析可以看出：该精选作业入选品位（一次精选精矿）为22.37%，泡沫品位为39.91%，排矿品位为13.20%，排矿金属量占有率高达53.34%，作业金属回收率仅为61.24%。
（3）.精扫选作业选用GF-2型浮选机两台，有效容积仅为4m3，浮选时间短，很难将经过多次再磨后的细粒铜钼有效分选，该作业回收率在40-60%，增加钼在精扫作业中的损失几率。
（4）.二精精矿再磨后细度在86%-0.038mm，有害杂质元素铜被磨细（过磨），部分铜微细粒被夹带富集上浮后进入精矿中，难以抑制，造成精矿铜超标。
（5）.由于精扫选作业无法实现甩尾，在精选及精扫选作业中被抑制的铜及其它杂质又返回到主系统中，经过多次循环及充气式浮选机的强力搅拌后，TGA作用时间过长而失效，使更多可浮性好的有害杂质元素细粒被浮收到主系统中，并优先上浮，引起分选紊乱，导致精矿质量不稳[4]。
三、工艺流程的改造
（一）取消二次再磨工艺
因为矿石的性质决定了钼、铜容易单体解离，可减少不必要的多次再磨。经过再磨试验，见表7。钼粗精矿不再磨细度为65%-0.074mm时，较难得到较高的钼精矿和回收率；经过一段再磨细度为76%-0.038mm时，可获得品位为46.38%，回收率为40.27%的指标；经过两段再磨细度为81%-0.038mm以上时，可获得品位为52.64%，回收率为38.07%的指标。从表6和实际生产来看，一段再磨细度可达76%-0.038以上，其综合指标考虑优于不在磨和两段再磨，因此停开二精精矿再磨系统。
（二）精扫选开路工艺
如何将精选段作业被抑制的铜、黄铁尾矿单独选别及将＂过剩＂药剂和微细粒杂质及时排出系统循环，成为解决问题的关键。经分析研究，参阅资料，结合金堆城百花岭选矿厂、克莱麦克斯选钼厂等成熟的工艺特点，将二精尾矿单独开路再选。改造后，精扫选系统以一次粗选8m3充气式浮选机两台、三次扫选8m3充气式浮选机六台、四次精选1m3自吸式浮选机五台的装备，水平配置，顺序返回[5]，见图2。代替原精扫选单次4m3系统，延长了浮选时间，确保了精扫选作业尾矿及时甩尾和达标，指标效果见表8。
（三）延长二精浮选时间工艺
针对二次精选浮选柱能力不足，分选效果不佳，以及二精尾矿过高将制约精扫选系统的直接抛尾，所以其尾矿高低是影响总尾矿品位的关键因素。通过院企合作，经北京矿冶研究总院试验研究，将原二精浮选柱直径1.2m改为1.6m。新安装了B1612型浮选柱一台，延长了二精浮选时间9分钟，降低了精扫选系统尾矿品位0.3%，提高了粗选和一精的产率，每天增大处理量300吨左右。同时提高了主系统回收率，稳定了产品质量。指标效果见表9。
（四）工艺改造效果
经过2007年对再磨系统、精扫选系统、二精系统的分项改造后，使工艺流程合理高效，优化后的工艺流程见图3。生产趋于稳定有序，各项指标达到了预期。尾矿品位逐步降低，可控在0.016%；回收率显著提高，可达82.19%；精矿含铜稳定在0.1%左右。改造后综合指标见表10。改造后，回收率提高3%，每年可新增钼精矿66吨，取得了较好的经济效益[6]。
四、尾矿强化再选分析研究
（一）流程改造后尾矿状况
从改造后流程中可以看出其总尾矿为尾1、尾2的合并，对选矿厂总尾矿取样分析，虽然尾矿以大幅度降低，但与同行业相比仍需提高回收，见表11。从表中数据可以看出，尾矿中-400目钼金属分布占47.68%，说明尾矿中微细粒级是＂逃尾＂损失有用目的矿物主要点，也是扫选进一步强化回收的关键。
（二）尾矿再选小型试验
采用现场的尾矿1、尾矿2矿样，进行降低尾矿中钼品位的探索性浮选试验。现场尾矿试验流程图见图4，实验结果见表12。从实验结果看，尾矿1再选采用BK340和煤油混用情况下，Mo精矿品位为0.09%，回收率可达40.31%。尾矿2再选采用BK340和煤油混用条件下，Mo精矿品位为0.54%，回收率56.29%，两种尾礦小型试验采用药剂基本相近[7]，因此工业实验采用相同的药剂条件是可行的，同时也表明该尾矿1、2具有一定的再选性。
（三）强化扫选系统的生产实践
根据分析和相关试验结果，经研究尾矿强化扫选作业系统采用浮选—重选—浮选联合工艺配置方案，在KYZ-4308型浮选柱装备基础上又增加BL600型螺旋溜槽4台，其中重选段粗选为3台、扫选1台的配置，精选段为KYZ-0610型浮选柱[8]。流程配置见图5， 设备参数见表13。该系统流程给矿为尾1、2的混合总尾矿，考虑到加入一定量的捕收剂BK340，使部分可浮性较好的细粒和片状硫化矿物被KYZ-4308E浮选柱分选夹带在精矿中，导致精选柱细粒分选抑制不佳，提高精矿质量有难度，采用螺旋溜槽预先抛除黄铁矿和脉石矿物，在进入精选浮选柱分选出精矿，直接掺合于主系统钼精矿中，烘干出售[9]。经过近两个月的工业生产试验与数据统计，其指标见表14、15。综合各项指标使总系统回收率显著提高，达到了较好的效果，见表16。
五、结论与建议
（1）工艺流程系统的改造，说明加强精扫选作业并及时甩尾是合理有效的，减少了微细粒级矿泥对工艺闭路系统的干扰，降低了尾矿品位，提高了回收率，稳定了精矿质量。
（2）改造扩容了浮选装备，延长了分选时间，增大了粗选段的产率，提高了产能，拓宽了处理矿石的范围，利用了0.04%以上的低品位原矿石，集约利用了有限的资源。
（3）从钼尾矿中强化再回收有用目的矿物是可行的，同时实践也证明了采用浮选—重选—浮选联合工艺方案配置是合理的，可提进一步高综合回收率。
（4）机柱联合双开路浮选工艺的形成，贯彻了阶段磨矿、阶段选别、能出、早出、快出、早抛的技术思想。具有技术先进，矿石适应性强，系统干扰少，综合回收率高，产品质量稳定等优点。同时该尾矿强化扫选作业系统的实践应用，合理利用了有限的矿产资源，为走集约发展、循环利用，建绿色矿山树立了典范[10]，具有借鉴推广应用的意义。
（5）建议拓宽试验研究，在浮选柱分选中酌情添加强力极性辅助捕收剂，以回收部分粗粒级有用连生体矿物，进一步提高回收率。同时做好有价矿物黄铁矿的市场调研，增加装备和完善工艺，提高硫的综合回收，适应市场需求。
【参考文献】
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[2].江研.一个民营矿山企业的绿色矿业之路[J].中国矿业资本，2008，（01）：97.
[3].褚松涛.陈刚刚.雷门沟钼矿床地质特征及主要控矿条件分析[J].有色金属（采矿部分），2011，（04）：12-16.
[4].陈刚刚.基于可持续发展的民营矿山企业战略及模式研究[D].河南大学，2015，（04）：24.
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[6].陈刚刚等.难选钼资源高效节能清洁回收技术研究[D].中国科技成果，2011，（05）：40.
[7].周少珍.河南嵩县钼矿选矿工艺流程优化试验研究报告[D].北京矿冶研究总院，2009，（05）：42.
[8].卢世杰、陈刚刚等.大型浮选柱在钼矿扫选作业中的工业试验研究[J].有色设备，2011，（01）：13-15.
[9].陈刚刚等.某钼尾矿强化扫选作业系统的研究与实践[J].现代矿业，2012，（02）：81-83.
[10].王喜红.清洁生产技术在嵩县丰源钼矿的应用[J].能源与节能，2011，（04）：61-63.