祥光銅業閃速熔煉爐渣選礦生產實踐與改進

逄偉波

（山東陽谷祥光銅業有限公司，山東陽谷 252327）

祥光銅業閃速熔煉爐渣選礦生產實踐與改進

逄偉波

（山東陽谷祥光銅業有限公司，山東陽谷 252327）

祥光銅業采用選礦方法處理閃速熔煉爐渣，每年可以從廢棄的閃速熔煉爐渣中多回收約10 kt金屬銅。本文分析了閃速熔煉爐渣的性質、閃速熔煉爐渣選礦工藝流程，并從生產實踐入手，分析論述了陽谷祥光銅業閃速熔煉爐渣選礦項目的技術改造情況。閃速熔煉爐渣性質復雜，對銅回收率和尾礦含銅等技術指標有一定影響，仍有待進一步的研究和探索。

閃速熔煉爐渣；渣選礦；爐渣緩冷；爐渣性質；技術改造

陽谷祥光銅業有限公司(以下簡稱祥光銅業)400 kt/a陰極銅(一二期分別為200 kt/a)工程采用世界上先進的雙閃(閃速熔煉和閃速吹煉)冶煉工藝[1]，產出的閃速熔煉爐渣(含銅約為1．0%～2．0%)經緩冷后傾倒在渣堆場，初步破碎后進入選礦系統。常規的閃速熔煉工藝是采用電爐貧化回收爐渣中的銅，但由于電爐貧化工藝有一定的局限性,目前國內外最好的指標是渣尾礦含銅0．8%左右，導致每年有大量的銅金屬從渣尾礦中損失掉?，F祥光銅業閃速熔煉爐渣采用爐渣選礦工藝,渣尾礦銅品位可降到0．29%,在保證渣精礦銅品位23%的情況下,每年能從廢棄的閃速熔煉爐渣中回收約10 kt金屬銅。在國內銅精礦資源缺口日益嚴重及價格逐漸攀升的現實情況下,采用渣選礦工藝可以在一定程度上緩解原料供應的緊張情況,而且符合提高資源綜合回收利用的基本國策[2]。

1 閃速熔煉爐渣性質

閃速熔煉爐渣含銅較低,主要以锍夾渣存在,只有少部分Cu存在于橄欖石和透明的硅酸鹽中。外觀呈黑色,性脆、堅硬，結構致密,密度約為3．5～4 kg/m3；渣中元素最多的是鐵和硅,它們都以化合物形態存在于渣中,主要成分是鐵橄欖石、磁鐵礦。祥光銅業閃速熔煉爐渣的主要化學成分分析結果見表1。祥光銅業閃速熔煉爐渣設計主要化學成分結果見表2。

表1 閃速熔煉爐渣主要化學成分分析結果%

表2 閃速熔煉爐渣設計主要化學成分分析結果%

2 閃速熔煉爐渣選礦工藝流程

祥光銅業閃速熔煉爐渣選礦工藝流程見圖1。

圖1 閃速熔煉爐渣選礦工藝流程

閃速熔煉爐渣是由渣包車運至緩冷場,經緩冷后傾倒至渣場。倒出的冷卻爐渣大塊物料采用移動式液壓碎石機進行一次預破碎,使得物料粒度在500 mm以下,再由前裝機送入原礦倉。原料倉物料由棒條振動給料機給至膠帶輸送機上,再由膠帶輸送機送到顎式破碎機進行破碎,破碎后的產品由膠帶運輸機送至粉礦倉。粉礦倉物料經振動給料機及膠帶運輸機送至半自磨機進行磨礦,半自磨機排礦經直線振動篩篩分,篩上物料返回半自磨再磨,篩下物料和球磨機的排礦合并后由渣漿泵輸送至一段分級旋流器進行分級,溢流通過渣漿泵泵送至控制分級旋流器進行再次分級,一段分級和控制分級的沉砂返回球磨機再磨?？刂品旨壱缌鬟M入一段粗選,精礦作為最終產品,尾礦進入二段粗選,粗精礦進入精選作業,尾礦進入掃選作業,粗精礦經3次精選得到最終精礦,精選尾礦和掃選精礦一起作為中礦返回半自磨排礦泵池進入球磨機再磨作業,掃選尾礦進入尾礦旋流器,旋流器溢流進入尾礦濃密機濃縮后與旋流器沉砂一起送至尾礦陶瓷過濾機過濾,最終精礦經精礦濃密機濃縮后泵送至精礦立式壓濾機過濾[3-4]。

3 閃速爐渣選礦技術改造及生產實踐

3.1 渣選礦生產存在問題

祥光銅業熔煉廠選礦車間2008年3月投料試生產,生產六年多來,存在的主要問題如下：1)緩冷場渣包冷卻過程中存在爆炸風險隱患,冷卻完畢倒包時偶爾存在整包、紅包現象。2)中礦量不穩定,返至半自磨機排礦泵池及液下泵打水至流程內,造成浮選給料不穩,液面難以控制,對浮選指標有一定影響。3)閃速熔煉爐渣中含鐵約40%,Fe3O4約10%,通過閃速熔煉爐渣選礦,未能將該部分鐵提取出來,沒有做到將資源利用最大化?，F階段將渣尾礦外銷選鐵或作為水泥添加劑。

3.2 設備改進

設備改進主要采取了以下措施：1)立式壓濾機排礦系統改進,解決了排料不暢影響生產的問題。原先立式壓濾機排礦系統為漏斗排礦,由于坡度原因，導致排料不暢；選用增加膠帶運輸機排礦,很好地解決了該問題。2)半自磨機襯板因結構缺陷和材質缺陷造成的提升條斷裂和襯板易破碎問題,經過與多個廠家合作試驗,最終選用結構為T型、材質為鉻鉬合金的襯板。經過幾年使用效果來看,解決了提升條斷裂和襯板破碎問題,下一步需要改進的是提高單套襯板的使用壽命,爭取多處理爐渣。在此需要特別指出,高錳鋼襯板延展性太好,不適用于爐渣選礦的半自磨機。因為使用高錳鋼襯板延展,發生過一次半自磨機筒體連接法蘭螺栓斷裂事故，嚴重影響設備安全和生產安全。3)祥光銅業閃速熔煉爐渣選礦一期設計爐渣處理能力為75 t/h,二期設計爐渣處理能力為83 t/h,但是現在一二期實際處理能力均達到95 t/h。在此過程中,精礦渣漿泵、中礦渣漿泵、控制分級渣漿泵等泵流量不能滿足生產需要,通過增加泵的數量或更換大流量泵,解決了影響生產能力的瓶頸問題。

3.3 流程改進

流程改進上主要采取了以下措施：1)祥光銅業閃速熔煉爐渣選礦工藝用水平衡設計存在問題，試車期間造成大量工業廢水外排，通過對管路重新設計改造，將能使用回水的用水點全部由新水改為回水，最終基本實現水平衡。偶爾不平衡導致多余的水通過增加的管道排至緩冷場冷卻回水池，補充渣包冷卻水的部分消耗。2)該項目一二期系統除備料系統共用外，屬單獨生產系統。車間經過生產實踐,將一期精礦立式壓濾機和二期精礦陶瓷過濾機給料系統連接起來,做到既可單獨生產又可互相給料生產,從一定程度上可以避免因單系統設備故障造成系統全線停產風險。3)爐渣冷卻時間設計時間一期48 h,二期54 h,一二期爐渣緩冷用3臺自吸泵原流量150 m3/h。但由于現場399個渣包冷卻位距離遠且管道支管管徑較小、支管設計直角彎較多,造成單個渣包冷卻位水量及流速較小,遠遠無法達到設計時間內保證爐渣冷卻效果的目的。渣包出現紅心、整包等現象與此有很大關系。通過實踐,現場自吸泵改為5臺550 m3/h自吸泵,開3備2或者開4備1,泵出口管路均可供兩路使用。將二期緩冷總管重新鋪設,以使一二期分開供水,同時將冷卻支管管徑改為DN32,支管改進簡化,最終達到每個渣包冷卻位約3 m3/h供水量,保證了渣包冷卻效果,減少了爐渣紅心等安全隱患以及中間液態爐渣遇水發生爆炸的風險。

3.4 工藝參數及操作條件的控制及改進

1)爐渣冷卻影響因素。爐渣冷卻影響因素較多,除上述冷卻水量外,還有爐渣成分變化和爐渣冷卻水水質等的影響。爐渣成分變化對爐渣冷卻效果影響較大,主要表現在爐渣夾雜冰銅、SiO2、Zn、CaO、Fe304等成分變化,有可能造成爐渣倒包時出現紅心、整包、粘包等現象,甚至可能造成爐渣緩冷過程中渣包爆炸風險。通過與熔煉車間及時有效地對爐況及成分變化進行信息溝通,采取調整配料或加強爐況控制等措施,同時延長產出爐渣的緩冷時間,出現粘包采取聯系渣包車磕包或木柴烘烤等應急處理。銅冶煉爐渣實際上是一種人造礦石,這種礦石中礦物的粒度與物相組成主要取決于冷卻速度,從而影響到銅的回收率。在相變溫度以內的緩慢冷卻會使銅礦物顆粒長大,保證了浮選過程中對銅的良好捕集。所以生產實踐中適當地延長了渣包緩冷時間,尤其是自然緩冷時間延長至10 h[5]。爐渣冷卻水水質重點關注濃縮倍數,主要因為爐渣緩冷采用硫酸等處理廢水,長時間水質惡化,濃縮倍數上升,對爐渣冷卻效果有一定影響,必要時添加絮凝劑或者通過內部循環沉降稀釋改善。

2)半自磨機工藝參數控制。根據半磨機提升條磨損程度及半自磨機磨礦功率、磨礦細度、磨礦濃度、返砂量,對半自磨機鋼球充填率、給料量、給水量、給料粒度、大小球添加配比進行調整。

3)浮選操作條件及藥劑制度。浮選操作條件影響因素除爐渣性質變化外,根據流程考察結果、當班浮選現象、指標結果,對浮選濃度、粒度、礦漿pH值、各作業底流閥門開度以及藥劑制度進行調整。(1)浮選各作業底流閥門開度調整。浮選精礦品位有一段時間較低,保持在18%～20%水平。通過流程考察,發現二粗溢流、精選各作業溢流精礦品位與數質量流程圖數據相差較多,將二粗底流閥門和精選各作業底流閥門開度適當調整,最終渣精礦品位提高至23%以上。(2)礦漿pH值。原先浮選礦漿pH值顯弱酸性,一期設計未設計調節礦漿pH值的裝置和pH調整劑,二期設計了但最終未實施,影響實際生產精礦品位和選礦回收率。通過藥劑種類中硫化鈉和氫氧化鈉的添加,調整礦漿pH值至顯弱堿性。(3)藥劑制度改進。2008年3月至2011年4月熔煉一期生產,期間一直按照設計生產用藥為Z－200(捕收劑)和2#油(起泡劑),選礦指標尾礦含銅略好于設計指標。2011年5月熔煉二期對接之后,閃速熔煉爐渣中氧化銅占有率上升,這成為渣尾礦含銅上升的重要因素之一。經過大量實驗室試驗和生產試驗及物相分析,最終對藥劑種類、添加量、添加點等進行改進:在堿性礦漿條件下,在原生產用藥為Z－200(捕收劑)和2#油(起泡劑)基礎上,增加了硫化鈉和丁基黃藥，采用多點加藥方式,先將氧化礦硫化,然后用硫化礦捕收劑捕收;同時對原有藥劑槽進行改造,由原先的藥劑添加槽16槽擴展為32槽,確保以上增加藥劑可以順利加入。藥劑添加量根據實驗室試驗和生產試驗結果初步添加，后來根據生產指標進行調整。最終在熔煉高投料量持續穩定運行和生產任務艱巨的情況下,保證渣精礦品位23%以上,渣尾礦品位可降至0．29%。具體生產指標情況見表3。

表3 閃速熔煉爐渣選礦指標%

4 結語

祥光銅業選礦車間根據生產實踐,對出現的問題設備、流程、工藝參數和控制條件進行探索和改進,從而做到生產持續穩定和選礦指標逐步優化。祥光銅業閃速熔煉爐渣選礦生產六年多以來,采用選礦方法處理閃速熔煉爐渣,每年可以從廢棄的閃速熔煉爐渣中多回收約10 kt金屬銅。閃速熔煉爐渣性質復雜,爐渣性質變化對現有技術條件下選礦的銅回收率和尾礦含銅等技術指標有一定影響。銅回收率和尾礦含銅等技術指標還有待繼續提高,這需要對閃速熔煉爐渣性質作進一步研究和探索,掌握爐渣性質變化的特點,從而做出及時有效的判斷和調整。

[1]余亮良．“雙閃”銅冶煉工藝研究進展[J]．有色冶金設計與研究,2013,34(1):14－16．

[2]王國紅．貴溪冶煉廠渣選系統達產達標技術研究[J]．礦冶, 2008(3):30－33．

[3]李磊,王華,胡建杭,等．銅渣綜合利用的研究進展[J]．冶金能源,2009(1):44－48．

[4]李磊．貧化銅渣鐵資源還原回收的實驗研究[D]．昆明:昆明理工大學,2010．

[5]莫峰,謝賢,何慶浪．選礦技術在處理貴冶貧化電爐渣中的應用[J]．云南冶金,2011(5):29－31．

Production Practice and Improvement on Flash Smelting Furnace Slag Flotation for Xiangguang Copper

PANG Weibo
(Shandong Yanggu Xiangguang Copper Co．,Ltd．,Yanggu,Shandong 252327,China)

Xiangguang copper Co．,Ltd．adopts slag flotation method for treatment of flash smelting furnace slag,by which addition of 10kt metal copper will be recovered in waste flash smelting furnace slag every year．The paper analyzes characteristic of flash smelting furnace slag,process flow of flash smelting furnace slag flotation,and technical innovation of flash smelting furnace slag flotation project for Yanggu Xiangguang copper Co．,Ltd．from the aspect of production practice．Complicated characteristic of flash smelting furnace slag has a certain effect on copper recovery and tailing containing copper,it will need further study and investigation．

flash smelting furnace slag;slag flotation;furnace slag gradual cooling;characteristic of furnace slag;technical innovation

TD92

B

1004－4345（2014）06－0035－03

2014－07－22

逄偉波(1981—),男,工程師,從事選礦技術和生產管理工作。