銅底吹熔煉爐渣選礦生產(chǎn)實(shí)踐

（青海銅業(yè)有限責(zé)任公司，青海 西寧 810000）

銅是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可替代的重要原材料，然而我國(guó)銅資源相對(duì)貧乏，銅精礦對(duì)外依存度高[1]。青海銅業(yè)有限責(zé)任公司（下簡(jiǎn)稱青海銅業(yè)）100kt/a陰極銅項(xiàng)目采用富氧底吹熔煉、底吹吹煉工藝，是青藏高原首家銅冶煉企業(yè)。底吹熔煉爐造锍過(guò)程產(chǎn)生的熔煉渣約35萬(wàn)t/a，熔煉渣含銅3%～5%，銅金屬含量高，具有較高的回收價(jià)值。青海銅業(yè)采用選礦法處理熔煉爐渣，經(jīng)過(guò)近一年的熔煉渣選礦生產(chǎn)實(shí)踐，不斷完善選礦生產(chǎn)工藝，渣精礦銅品位20%～22%，渣尾礦銅品位降低至0.25%。

1 熔煉渣性質(zhì)

緩冷后的熔煉渣是一種黑色、致密、堅(jiān)硬，耐磨的玻璃相，外觀呈粒狀和條狀，夾雜有少量的針、片狀，表面有金屬光澤，顆粒形狀不規(guī)則、棱角分明。熔煉渣多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 熔煉渣多元素分析結(jié)果

熔煉渣中主要礦物有冰銅、金屬銅、鐵酸鹽、鐵橄欖石、玻璃相，另有少量或微量的黃銅礦、氧化銅礦物、閃鋅礦、石英、云母、長(zhǎng)石、方解石、白云石等，熔煉渣中的主要礦物及相對(duì)含量見(jiàn)表2。

表2 熔煉渣主要礦物及相對(duì)含量

熔煉渣中的含銅礦物有冰銅、金屬銅、黃銅礦和氧化銅礦物，冰銅礦物量較大，其余銅礦物量很小。熔煉渣中銅礦物嵌布粒度細(xì)，冰銅主要呈粒狀、圓點(diǎn)狀產(chǎn)出，部分冰銅顆粒被鐵橄欖石、玻璃相、鐵酸鹽等礦物包裹或邊緣連生，平均粒徑0.033mm，多數(shù)分布在-0.053mm+0.020mm粒級(jí)內(nèi)。金屬銅主要呈長(zhǎng)粒狀、圓粒狀產(chǎn)出，多數(shù)金屬銅被鐵酸鹽、鐵橄欖石、玻璃相等礦物包裹或連生，平均粒徑0.026mm，多數(shù)分布在-0.038mm+0.020mm粒級(jí)內(nèi)，-0.010mm粒級(jí)含量達(dá)11.62%。熔煉渣中的玻璃相與冰銅和金屬銅關(guān)系較為密切，有25.15%的冰銅、22.61%的金屬銅與玻璃相連生或被其包裹。

2 工藝流程及主要設(shè)備

（1）選礦工藝流程。主要工藝流程：渣包接取熔融狀態(tài)熔煉渣，由渣包車運(yùn)輸至緩冷場(chǎng)，經(jīng)自然緩冷、水冷后使用移動(dòng)式液壓破碎機(jī)破碎至＜500mm進(jìn)入原礦倉(cāng)，板式給料機(jī)將熔煉渣送入顎式破碎機(jī)破碎至＜250mm經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至粗礦倉(cāng)，再經(jīng)板式給料機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)輸送至半自磨機(jī)，半自磨排礦至12mm圓筒篩，篩上物料返回半自磨機(jī)，篩下物料經(jīng)一段旋流器分級(jí)，分級(jí)溢流進(jìn)入快速浮選作業(yè)，浮選泡沫作為最終精礦的一部分。一段分級(jí)沉砂進(jìn)入一段球磨機(jī)，一段球磨機(jī)排礦返回旋流器進(jìn)行分級(jí)?？焖俑∵x尾礦進(jìn)入二段旋流器分級(jí)，分級(jí)沉砂進(jìn)入二段球磨機(jī)再磨，再磨后的排礦返回二段分級(jí)。二段分級(jí)溢流進(jìn)入經(jīng)二次粗選、二次精選及二次掃選，一粗泡沫進(jìn)入總精礦，精選尾礦、掃選泡沫集中返回二段球磨再磨，得到浮選精礦和浮選尾礦，再經(jīng)濃密機(jī)、陶瓷過(guò)濾機(jī)二段脫水最終得到脫水精礦和脫水尾礦產(chǎn)品。熔煉渣選礦工藝流程見(jiàn)圖1。

（2）主要設(shè)備。緩冷系統(tǒng)配備渣包車3臺(tái)、移動(dòng)式液壓破碎機(jī)2臺(tái)、12m3焊接渣包127個(gè)、8m3焊接渣包58個(gè)；破碎系統(tǒng)板式給料機(jī)1臺(tái)、PWD75106顎式破碎機(jī)1臺(tái)、皮帶運(yùn)輸機(jī)1條；磨礦設(shè)備有4845半自磨機(jī)、3254溢流型球磨機(jī)、3245溢流型球磨機(jī)、φ350×4水力旋流器、φ250×6水力旋流器等。浮選有9臺(tái)CLF-16、5臺(tái)CLF-4粗粒浮選機(jī)；精礦脫水采用1臺(tái)φ18m中心傳動(dòng)高效濃密機(jī)、2臺(tái)45㎡陶瓷過(guò)濾機(jī)；尾礦脫水采用1臺(tái)φ30m中心傳動(dòng)高效濃密機(jī)、4臺(tái)45㎡陶瓷過(guò)濾機(jī)。

圖1 青海銅業(yè)渣選礦工藝流程圖

3 選礦生產(chǎn)實(shí)踐

（1）緩冷。銅冶煉渣可視為一種人造礦石，其銅礦物顆粒大小取決于爐渣冷卻速度，在相變溫度以上采取緩慢冷卻，有利于銅礦物晶粒的析出和長(zhǎng)大，易于磨礦單體解離和選別處理。但自然緩冷時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，我廠緩冷實(shí)踐表明，自然緩冷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致渣的硬度提高，不利于破碎和磨礦，同時(shí)可能出現(xiàn)整包或紅心的情況。綜合考慮，將緩冷制度確定為自然緩冷8h～10h，水冷48h且包壁溫度低于60℃倒包。氣溫對(duì)銅渣緩冷效果有一定的影響，通過(guò)對(duì)2019年一、二季度熔煉渣銅礦物結(jié)晶粒度進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)隨著氣溫的上升，熔煉渣中冰銅、金屬銅顆粒平均粒度沒(méi)有明顯變化，但較小的冰銅晶粒（＜0.053mm）、金屬銅顆粒（＜0.020mm）呈長(zhǎng)大趨勢(shì)。水冷卻初始階段要盡量加大冷卻水量，使?fàn)t渣急速降溫收縮產(chǎn)生大量裂隙，讓冷卻水進(jìn)入爐渣內(nèi)部，提高冷卻速度。若冷卻水含泥量大、鹽分過(guò)高可能堵塞裂隙，阻止冷卻水向爐渣內(nèi)部滲透，產(chǎn)生紅心。

（2）磨礦。磨礦采用半自磨加一段球磨，中礦再磨的流程，設(shè)計(jì)處理量44.3t/h，給料粒度-250mm。半自磨初裝鋼球充填率8%，按50:50比例填裝φ120mm、φ100mm鋼球，日常補(bǔ)加120mm鋼球。目前渣處理量50～60t/h,給料粒度-200mm，半自磨機(jī)鋼球充填率控制在8%～10%，鋼球單耗0.4～0.5Kg/t，排礦細(xì)度-0.074mm約42%；一、二段球磨機(jī)鋼球充填率32%-34%，球磨鋼球單耗0.3kg/t，一段旋流器溢流濃度50%±2%，細(xì)度-0.074mm占70%-75%，二段旋流器溢流濃度40%±2%，細(xì)度-0.045mm占70%。生產(chǎn)中遇到熔煉渣過(guò)氧化的情況時(shí)半自磨處理量降低能耗升高，主要原因是過(guò)氧化的熔煉渣硬度偏高，在半自磨機(jī)內(nèi)不易破碎，被磨成大小不一的卵石難以排出，增加了半自磨機(jī)的混合充填率，半自磨主電機(jī)電流升高且處理量低。給料粒度也是影響半自磨處理量的關(guān)鍵因素，研究表明，隨著半自磨機(jī)給礦粒度的增大，其比能耗增加，而處理量降低。因此，為提高半自磨處理能力，降低能耗，應(yīng)盡可能減小給礦粒度，尤其是對(duì)硬度較大的礦石。

（3）浮選。青海銅業(yè)采用階段磨礦階段選別、高濃度浮選的工藝流程。一段分級(jí)溢流在濃度50%的條件下進(jìn)行快速浮選，得到銅品位30%-35%的泡沫產(chǎn)品進(jìn)入總精礦；快速浮選尾礦與精選尾礦、掃選泡沫合并進(jìn)入二段磨礦分級(jí)流程再磨，二段分級(jí)溢流濃度40%經(jīng)兩次粗選、兩次精選、兩次掃選，最終產(chǎn)出精尾礦產(chǎn)品。要降低尾礦銅品位，必須在快速浮選階段回收大部分銅，避免金屬后竄。目前快速浮選可回收約70%的銅金屬，二段溢流銅品位約1.6%，需要進(jìn)一步提高一段磨礦細(xì)度，提高快速浮選回收率，降低二段溢流銅品位。目前使用的捕收劑為Z-200和異戊基黃藥，起泡劑為松醇油，松醇油用量180g/t，Z-200用量150g/t，異戊基黃藥用量70g/t，可產(chǎn)出銅品位22%的精礦，尾礦銅品位穩(wěn)定至0.25%。目前浮選藥劑用量整體偏高，起泡劑用量過(guò)大導(dǎo)致浮選泡沫發(fā)黏，影響泡沫層富集效果，精選階段富集比偏低，總精礦銅品位偏低，今后需要進(jìn)一步優(yōu)化藥劑用量降低藥劑成本。生產(chǎn)中，實(shí)際渣處理量及入選品位高于設(shè)計(jì)指標(biāo)，浮選中礦量大，中礦泵池液位偏高甚至外溢。將中礦輸送方式改造為中礦自流，解決了中礦輸送問(wèn)題，節(jié)省了中礦渣漿泵的運(yùn)維費(fèi)用，為提高處理量、穩(wěn)定選別指標(biāo)創(chuàng)造了有利條件。

（4）脫水。濃密機(jī)底流濃度一般控制在60%左右，濃度過(guò)高可能導(dǎo)致渣漿泵、管道堵塞，濃度過(guò)低過(guò)濾機(jī)處理量降低。由于銅渣比重大，沉降速度快，陶瓷過(guò)濾機(jī)運(yùn)行過(guò)程中要增大攪拌耙攪拌頻率，攪拌頻率過(guò)低可能導(dǎo)致陶瓷板邊緣濾餅過(guò)厚甚至壓耙。陶瓷過(guò)濾機(jī)采用高差排液的方式，受排液管高度偏低的影響真空壓力只能達(dá)到-0.055MPa，精礦水分偏高。為此對(duì)濾液排放裝置進(jìn)行了改造：①濾液排放管由斜向下的鋼管改為垂直向下的PE聚乙烯管，濾液排放更加順暢且避免管道腐蝕；②濾液收集水箱溢流口高度降低，實(shí)際排液高差由6m提高至7.2m。改造后真空壓力達(dá)到-0.065MPa，精礦水分降低至12%以下。原脫水系統(tǒng)陶瓷過(guò)濾機(jī)使用新水，過(guò)濾機(jī)濾液直接返回選礦循環(huán)水池，新水用量大、選礦循環(huán)水池外溢。為解決這一問(wèn)題，在過(guò)濾廠房安裝了濾液水收集再利用系統(tǒng)為過(guò)濾廠房供水，其他各處新水使用點(diǎn)全部改造使用選礦循環(huán)水，解決了新水用量大、供水壓力不穩(wěn)定的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了選礦水平衡，目前只需補(bǔ)充日常蒸發(fā)及精尾礦損失的水。

4 結(jié)束語(yǔ)

青海銅業(yè)選礦車間經(jīng)過(guò)一年多的選礦實(shí)踐及工藝優(yōu)化，各項(xiàng)選別指標(biāo)較設(shè)計(jì)有一定的提升，但還有提升空間，存在一些問(wèn)題有待探索解決：①優(yōu)化熔煉渣緩冷制度。研究不同氣溫條件下自然緩冷最優(yōu)時(shí)間，確定水冷階段用水量與冷卻速度的關(guān)系，縮短緩冷時(shí)間，提高渣包利用率。②繼續(xù)提高磨礦細(xì)度。熔煉渣中銅礦物單體解離有利于選別作業(yè)，要繼續(xù)探索提高磨礦細(xì)度的磨礦分級(jí)工藝，提高選別指標(biāo)。③尾礦綜合回收利用。渣浮選尾礦含鐵40%以上，具有極大的回收利用價(jià)值，要進(jìn)一步探索浮選尾礦回收鐵，提高鐵精礦品質(zhì)的工藝。