高效濃縮機(jī)在爐渣選礦中的應(yīng)用

周杰

（淮北市中芬礦山機(jī)器有限責(zé)任公司,安徽淮北 235000）

高效濃縮機(jī)在爐渣選礦中的應(yīng)用

周杰

（淮北市中芬礦山機(jī)器有限責(zé)任公司,安徽淮北 235000）

高效濃縮機(jī)作為最終產(chǎn)品回收及洗水回用的關(guān)鍵設(shè)備,在爐渣選礦中占有重要地位。以山東某銅冶煉渣選廠為例，從渣選銅精礦及尾礦沉降試驗(yàn)入手，對精礦、尾礦濃縮機(jī)選型進(jìn)行分析，并針對處理對象性質(zhì)，在濃縮機(jī)設(shè)計過程中，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了適用性改進(jìn)。生產(chǎn)實(shí)踐證明，濃縮機(jī)底流、溢流各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足生產(chǎn)要求，保證了選廠正常生產(chǎn)。

高效濃縮機(jī)；爐渣選礦；沉降試驗(yàn)；驅(qū)動力；深層入料

近年來,中國的冶煉精銅產(chǎn)量逐年增加。火法冶煉作為生產(chǎn)精銅的主要工藝,每生產(chǎn)1 t精銅要產(chǎn)生2．2 t爐渣。據(jù)統(tǒng)計,全國銅冶煉爐渣總量早已超過50 000 kt,并且隨著煉銅企業(yè)規(guī)模的增大,還在繼續(xù)增加。而在這些銅冶煉爐渣中含有多于500 kt的銅及相當(dāng)數(shù)量的貴金屬和稀有金屬,因而通過回收爐渣中有用成分具有重要的經(jīng)濟(jì)價值及意義。目前回收的方法主要有火法、選礦法、濕法和聯(lián)合工藝4種,較為廣泛應(yīng)用的是選礦法[1－5]。銅冶煉爐渣一般呈黑褐色,質(zhì)地堅(jiān)硬,易碎難磨,且爐渣內(nèi)物質(zhì)的嵌布關(guān)系比較復(fù)雜,含銅類物質(zhì)(主要為硫化銅)呈細(xì)粒嵌布,一般在0．005～0．03 mm之間,金屬銅的粒度分布一般在0．005～0．01 mm之間。由于含銅礦物在爐渣中呈細(xì)粒分布,為保證選礦過程中銅的回收率,必須進(jìn)行細(xì)磨爐渣。磨礦粒度較細(xì),細(xì)粒級最終都需進(jìn)入產(chǎn)品處理濃縮機(jī),對沉降造成較大影響[6]。因而,濃縮機(jī)的使用及效果對渣選廠的正常生產(chǎn)具有較大影響。本文以山東某銅冶煉渣選廠為代表,分析高效濃縮機(jī)在爐渣選礦中的應(yīng)用。

1 物料情況

該渣選廠選銅原料為閃速爐渣,閃速熔煉方法的主要缺點(diǎn)是渣含主金屬較多,需要經(jīng)過貧化處理,減小資源的浪費(fèi)。該爐渣密度為4．00 g/cm3,松散密度為2．2 g/cm3。渣選工藝為兩段磨礦加兩段選別,碎磨流程為一段粗碎+半自磨+球磨,選別流程為兩段,選別中礦返回再磨,入浮粒度P80=0．04 mm,得到最終銅精礦品位約為26%,尾礦品位可以達(dá)到0．32%。渣選廠入料總量為972～1 260 t/d,銅精礦產(chǎn)量為132～180 t/d,尾礦量為840～1 080 t/d。

2 沉降試驗(yàn)及濃縮機(jī)選型

在對濃縮機(jī)進(jìn)行選型之前,必須對濃縮機(jī)要處理的物料有清楚的了解。下面通過沉降試驗(yàn)對渣選銅精礦及渣選尾礦的性質(zhì)進(jìn)行分析。

2.1 沉降試驗(yàn)方法

自然沉降能反應(yīng)在不添加絮凝劑的情況下物料的沉降性能,特別是細(xì)粒級的沉降速度。而絮凝沉降是濃縮機(jī)高效化的措施之一。通過添加合適的絮凝劑,能使難沉細(xì)顆粒抱團(tuán),并粘附粗顆粒,加快物料沉降速度,提高濃縮機(jī)單位面積處理能力,提高溢流水品質(zhì)。但絮凝劑的添加會影響后續(xù)過濾機(jī)的過濾效果或正常使用,過量添加的絮凝劑甚至?xí)S溢流水返回浮選環(huán)節(jié),惡化浮選效果[7]。

渣選銅精礦進(jìn)入濃縮機(jī)的濃度為25%,尾礦進(jìn)入濃縮機(jī)的濃度為15%。將所取銅精礦和尾礦分別攪拌均勻,并分別注入500 mL具塞量筒中,充分搖晃后沉降,用秒表記錄沉降時間,并同時記錄對應(yīng)的沉積層高度。對于渣選尾礦的沉降,可以適量添加絮凝劑,進(jìn)行絮凝沉降試驗(yàn)。

2.2 渣選銅精礦沉降試驗(yàn)及濃縮機(jī)選型

由于嵌布粒度較細(xì),磨礦中必須保證目的礦物和脈石礦物的分離,磨礦細(xì)度為P80=0．04 mm,浮選精礦產(chǎn)品粒度很細(xì),嚴(yán)重影響沉降效果,添加絮凝劑能加快物料沉降,但限于后續(xù)工藝要求,銅精礦濃縮機(jī)底流需要進(jìn)入陶瓷過濾機(jī),壓濾脫水后才能成為最終精礦產(chǎn)品,絮凝劑的添加將會嚴(yán)重影響過濾機(jī)的脫水效果[8]。渣選銅精礦的自然沉降曲線如圖1所示。

圖1 渣選銅精礦自然沉降曲線

由于銅精礦產(chǎn)品粒度較細(xì),在不添加任何藥劑的情況下,其沉降速度較慢,僅為0．030 mm/s,折合為0．108 m/h。沉降后,濃縮底流濃度達(dá)到61%～62%。在沉降試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,進(jìn)行渣選銅精礦濃縮機(jī)的選型,按溢流水量來計算所需的濃縮機(jī)面積,計算公式如下所示：

式中：A為所需濃縮機(jī)面積,m2;Qy為溢流水量,m3/h,由最大銅精礦入料量180 t/d,入料濃度25%及底流濃度60%,計算溢流水量Qy=17．5 m3/h;k為濃縮機(jī)面積有效利用系數(shù),取值0．95；u為溢流水上升速度, u=0．108 m/h。通過計算,A=169．8 m2,計算濃縮機(jī)直徑為14．7 m,因而,渣選銅精礦濃縮機(jī)選擇中心傳動高效濃縮機(jī)NXZ 15。

2.3 尾礦沉降試驗(yàn)及濃縮機(jī)選型

對于渣選尾礦,其自然沉降及絮凝沉降曲線如圖2所示。在不添加絮凝劑的情況下,渣選尾礦的沉降速度略快于渣選銅精礦,其速度為0．098 mm/s,折合為0．354 m/h。當(dāng)在渣選尾礦中添加適量絮凝劑時,其沉降速度明顯加快,達(dá)到0．602 m/h。然而,從沉降曲線中可以看出,渣選尾礦添加絮凝劑后,其底流濃度小于未添加絮凝劑。實(shí)際測量顯示,渣選尾礦自然沉降后,其底流濃度能達(dá)到59%～60%,而添加絮凝劑后,底流濃度有小幅減小,最大時為56%～57%。因此,為保證濃縮機(jī)底流濃度,濃縮機(jī)選型過程中按尾礦不添加絮凝劑計算。

圖2 渣選尾礦沉降曲線

渣選尾礦濃縮,入料濃度15%,底流濃度60%,入料量按最大值1 080 t/d,算出溢流水總量為225 m3/h。結(jié)合尾礦自然沉降試驗(yàn),所需的濃縮機(jī)面積為668．5 m2,換算直徑為29．2 m,渣選尾礦濃縮機(jī)選型為周邊傳動高效濃縮機(jī)GZN 30。

3 應(yīng)用情況

3.1 濃縮機(jī)結(jié)構(gòu)的適用性改進(jìn)

由于銅爐渣的特殊性,在濃縮機(jī)設(shè)計、生產(chǎn)過程中,需要根據(jù)渣選精礦、尾礦的性質(zhì),對濃縮機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)針對性改進(jìn),以便濃縮機(jī)能更好地運(yùn)轉(zhuǎn),滿足生產(chǎn)要求。改進(jìn)方面包括：

1)增加驅(qū)動力。對于渣選銅精礦,其磨礦粒度細(xì),比重大,在較高質(zhì)量濃度下,銅精礦均勻致密堆積。為分析濃縮機(jī)中礦漿的阻力,采用Brookfield R/S型旋轉(zhuǎn)粘度計檢測不同濃度礦漿的屈服應(yīng)力,Brookfield R/S型旋轉(zhuǎn)粘度計測量原理如圖3所示。

圖3 Brookfield R/S型旋轉(zhuǎn)粘度計

配置不同濃度渣選銅精礦礦漿,分別為25%、44%、54%、60%、62%、66%,采用旋轉(zhuǎn)粘度計測量屈服應(yīng)力,測量結(jié)果如圖4所示。從圖中可以看出,隨著礦漿濃度的增加,屈服應(yīng)力逐漸增大,當(dāng)料漿濃度超過60%時,礦漿屈服應(yīng)力急速增加,超過普通物料的屈服應(yīng)力。

圖4 渣選銅精礦料漿濃度—屈服應(yīng)力關(guān)系曲線

濃縮過程中,要求底流濃度60%,為保證濃縮機(jī)滿足正常生產(chǎn)且不出現(xiàn)壓耙事故,需要按底流濃度＞60%設(shè)計。這就需增加驅(qū)動電機(jī)功率,設(shè)計液壓系統(tǒng)時選用速比更大的減速機(jī),增加輸出扭矩,同時,對于回轉(zhuǎn)支撐,傳動軸等受力部件的設(shè)計也應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)整。

2）防止二次起泡。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),爐渣選礦中,浮選過程中加入的起泡劑會隨浮選精礦大量進(jìn)入精礦濃縮機(jī),如處理不恰當(dāng),在濃縮機(jī)中二次起泡,會導(dǎo)致濃縮機(jī)水面漂浮一層精礦泡沫,降低精礦沉降效果,使溢流水中固體含量偏高,造成精礦損失；情況嚴(yán)重時,泡沫層過高,進(jìn)入齒輪箱或粘附于主軸和鍵,還會影響濃縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和提耙。因而,在濃縮機(jī)設(shè)計過程中,采用提高濃縮機(jī)傳動平臺高度、減小入料沖擊力、防止入料部位的空氣進(jìn)入等方法,防止或削弱二次起泡,保證濃縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3）采用深層入料。濃縮機(jī)入料粒度細(xì),其自然沉降速度也慢,如果礦漿從濃縮機(jī)表面入料,細(xì)顆粒需較長的距離和時間才能沉入壓縮區(qū)。根據(jù)深層沉降理論,深層入料能縮短固體顆粒的沉降距離,使顆粒很快沉入壓縮區(qū),相對降低了池體中、上部礦漿的濃度,能更有利于細(xì)粒物料的沉降。另一方面,采用深層入料的方法,迫使細(xì)粒物料進(jìn)入壓縮區(qū)的上部,稠密顆粒的相互碰撞大大消減了細(xì)粒物料的能量,使細(xì)粒物被截留下來而不能上浮,有利于提高底流濃度,降低溢流水的固體含量。

3.2 應(yīng)用效果

針對銅爐渣選礦產(chǎn)品的特殊性,對濃縮機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行上述適用性改進(jìn)。該精礦、尾礦濃縮機(jī)投入運(yùn)行使用后,未出現(xiàn)壓耙等異常問題。NXZ15精礦濃縮機(jī)在使用過程中的底流濃度為62%左右,保證了后續(xù)過濾機(jī)的過濾效果,保證了銅精礦的產(chǎn)品水分；溢流水澄清,含固量小,減小了精礦產(chǎn)品在溢流中的損失。GZN30尾礦濃縮機(jī)運(yùn)行中底流濃度也能維持在60%以上,溢流水固體含量少,能滿足回用要求。

4 結(jié)語

在爐渣選礦中,濃縮機(jī)作為最終產(chǎn)品回收和洗水回用的關(guān)鍵設(shè)備,在渣選工藝流程中占有重要地位。本文以山東某銅冶煉渣選廠為例,從濃縮對象沉降試驗(yàn)著手,闡述高效濃縮機(jī)選型,并針對物料的特殊性,從增加驅(qū)動力、防止二次起泡、采用深層入料等方面對濃縮機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適用性改進(jìn)。高效濃縮機(jī)使用運(yùn)行過程中,能滿足生產(chǎn)所要求的各項(xiàng)指標(biāo),精礦濃縮機(jī)底流濃度達(dá)到62%,溢流水無精礦損失；尾礦濃縮機(jī)底流濃度＞60%,溢流水能滿足回水使用要求。

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Application of High Efficiency Thickener in Furnace Slag Flotation

ZHOU Jie
（Huaibei Zhongfen Mine Machinery Co．,Ltd．,Huaibei,Anhui 235000,China）

As a key equipment for final product recovery and washing water recycling,high efficiency thickener occupies an important place in furnace slag flotation．Taking a Shandong copper smelting slag flotation plant as an example,the paper analyzes concentrate and type selection of tailings thickener from the aspects of slag flotation copper concentrate and tailings settlement test, based on objective characteristic,the structure will be improved in design of thickener．It proves in production practice that underflow index and overflow index of thickener can meet production requirement and ensure normal production of slag flotation plant．

high efficiency thickener;furnace slag flotation;settlement test;drive power;deep charging

TD462

B

1004－4345（2014）06－0032－03

2014－07－22

周杰(1989—),男,主要研究方向?yàn)檫x礦固液分離技術(shù)。