CSM-1120 型立式搅拌磨机在多宝山二期选矿厂的工业应用

黑龙江多宝山铜业股份有限公司 黑龙江黑河 161416

我国铜矿石资源普遍存在原矿品位低、矿物嵌布特征复杂、有用矿物单体解离度差等问题，在选矿过程中常需采用细磨或超细磨技术才能获得理想的选矿指标。近年来，国内外研发的超细粉磨设备主要有立式搅拌磨、振动磨、胶体磨和离心磨等，其中振动搅拌磨具有能量密度高、粉磨效率高和产品粒度分布均匀等优势而备受关注[1-4]。中信重工机械股份有限公司(以下简称“中信重工”)自主研发的立式搅拌磨具有高减速比、高可靠性、高适应性和高产量等技术优势，广泛应用于选矿领域。例如，CSM-250型立式搅拌磨机在老厂选矿厂应用后，相比原磨矿设备，磨矿产品-38 µm 粒级含量由原来的 80%～85%提高到 95%，原矿处理量由 1 100～1 200 t/d 提高至1 450～1 550 t/d，铜精矿品位和回收率均得到不同程度的提高[5-7]。

多宝山铜矿属于大型低品位斑岩型铜矿，矿石中铜矿物嵌布粒度极度微细，与石英、云母等脉石矿物嵌连紧密，在工艺设计入浮磨矿细度 -74 µm 粒级含量占 68% 的条件下，铜矿物单体解离情况较差，铜与脉石的连生体矿物容易上浮进入铜精矿中，严重影响铜精矿品位。为此，多宝山铜业股份有限公司二期5.5 万 t/d 选矿厂引进了中信重工研制的大型 CSM-1120 型立式搅拌磨机用于铜粗精矿再磨，强化含铜连生体矿物的深度解离，为铜金属矿物与脉石矿物的浮选分离创造了有利条件，有效提高了铜精矿质量及精矿品位。

1 立式搅拌磨结构参数及工作原理

立式搅拌磨机是一种可用于细磨或超细磨的新型磨机，主要由筒体、螺旋搅拌器、传动装置和机架等部件组成。CSM-1120 型立式搅拌磨机结构参数如表 1 所列。

表1 CSM-1120 型立式搅拌磨机结构参数Tab.1 Structural parameters of CSM-1120 vertical stirring mill

立式搅拌磨机筒体内装有螺旋型的搅拌装置，并填充一定的磨矿介质，在电动机驱动下，减速器带动螺旋搅拌器低速恒速旋转。磨矿介质和物料在筒体内作多维循环运动和自转运动，当磨矿介质上升到螺旋衬板外边缘后从筒体与螺旋的间隙处抛落，从而向下运动；下降到底部后再次被螺旋提升，周期循环运动，磨矿介质上下循环运动的同时自身还在转动。物料在磨矿介质重力和螺旋回转共同产生的研磨、挤压、剪切和冲击力的作用下被细磨。研磨后的小于切割粒径的合格物料随料浆流上升，大于切割粒径的不合格物料则循环回磨机底部进行新一轮的研磨，实现了搅拌磨内部分级的目的，过粉磨现象和颗粒的团聚效应都大为减少。立式搅拌磨机在生产应用过程中可以通过给料量、矿浆流速、给料压力的调整以及水力旋流器工艺参数的变化来实现产品细度和质量分数的调整[8-11]。

2 在选矿厂的生产应用流程

多宝山铜矿二期选矿厂共有 2 个磨浮系列，设计的浮选工艺流程为“1 次粗选、铜粗精矿再磨后 3次精选、3 次扫选”，其中每个系列浮选处理能力可达 3 万 t/d。投产初期，采用“1 次粗选、3 次精选、3 次扫选”流程进行选别，获得的铜精矿铜品位仅有17% 左右，铜精矿质量差且浮选流程中含铜连生体矿物偏多，影响选铜回收率。原流程经过 4 个月选矿生产后，将立式搅拌磨机投入应用并进行生产工艺调试，选矿工艺流程如图 1 所示，磨矿分级设备联系图如图 2 所示。生产过程中立式搅拌磨机配套的旋流器型号为 FX-150，旋流器压力控制在 80～100 kPa，旋流器给料矿浆质量分数为 37.19%，旋流器沉砂质量分数为 59.47%，旋流器溢流质量分数为 18.90%。

图1 立式搅拌磨机用于多宝山铜矿二期选矿厂铜粗精矿再磨的工艺流程Fig.1 Process flow of vertical stirring mill for regrinding of coarse copper concentrate in second-stage concentrator of Duobaoshan Copper mine

3 生产应用效果

3.1 磨矿产品粒度特性

CSM-1120 型立式搅拌磨机应用于多宝山铜矿二期选矿厂铜粗精矿再磨后，针对磨矿分级回路中搅拌磨出料、旋流器沉砂、旋流器溢流产品进行粒度分布考察，分析结果如图 3 所示。由图 3 可知，旋流器沉砂依次经立式搅拌磨机再磨，再经 FX-150 型旋流器强化分级后，+28 µm 各粒级含量依次降低，-28 µm含量显著上升，说明立式搅拌磨机的强搅拌超细磨效果明显，使铜精选有益粒级含量增多。

图2 立式搅拌磨机用于铜粗精矿再磨的设备联系图Fig.2 Connection diagram of equipments for regrinding of coarse copper concentrate with vertical stirring mill

图3 CSM-1120 型立式搅拌磨机磨矿分级回路产品粒度分布Fig.3 Size distribution of products from grinding classification circuit involving CSM-1120 vertical stirring mill

图4 所示为 CSM-1120 型立式搅拌磨机用于铜粗精矿再磨前后的产品粒度特性曲线，可见通过立式搅拌磨机对铜粗精矿进行再磨后，铜粗精矿产品粒度P80由原工艺流程的 183 µm 变为 25.3 µm，大幅度降低了精选前入浮粒度，实现了含铜连生体矿物的深度解离，为铜与石英等脉石矿物的浮选分离创造了有利条件。

图4 铜粗精矿再磨前后产品粒度特性曲线Fig.4 Size characteristic curve of products before and after regrinding of coarse copper concentrate

3.2 选矿工艺指标

自2019 年 4 月 CSM-1120 型立式搅拌磨机投入生产以来，针对该机及配套的旋流器分级设备进行了工艺调试，摸索了与矿石性质、浮选质量分数等相匹配的操作条件，获得了合适的铜粗精矿产品粒度，为铜精选过程目的矿物的高效富集创造了良好条件，同时还解决了浮选回路铜矿物欠磨的问题，在一定程度上改善了难浮铜矿物浮游特性。表 2 所列为 CSM-1120 型立式搅拌磨机生产应用工艺指标，可见立式搅拌磨机用于铜粗精矿再磨后，获得了较高品位的铜精矿，相比原工艺铜精矿铜品位提高了 6.31 个百分点，铜回收率增加了 0.73 个百分点。

表2 CSM-1120 型立式搅拌磨机应用前后工艺指标Tab.2 Technical indexes before and after application of CSM-1120 vertical stirring mill

4 结语

根据多宝山铜矿矿石性质以及一期选矿工艺流程特点，多宝山二期选矿厂设计中引入了大型立式搅拌磨机用于铜粗精矿再磨，经 CSM-1120 型立式搅拌磨机再磨后产品粒度P80可达 25.3 µm，再磨后 3 次精选获得了铜精矿铜品位 22.83%、铜回收率 89.44% 的选矿指标。工业生产应用结果表明，CSM-1120 型立式搅拌磨机极大地解决了含铜连生体矿物解离不充分的问题，实现了铜与脉石矿物的物性分离，减少了脉石矿物在浮选流程中的恶性循环，显著改善了选矿技术指标，为国内外大型低品位斑岩型铜矿资源的高效综合回收提供了很好的选矿技术借鉴。