班允濤，黃治亮

（廣西金川有色金屬有限公司選礦分廠，廣西防城港 538002）

廣西金川銅爐渣選礦生產(chǎn)實踐

班允濤，黃治亮

（廣西金川有色金屬有限公司選礦分廠，廣西防城港 538002）

通過介紹廣西金川有色金屬有限公司1 200 kt/a銅渣選礦工程項目的工藝流程、設備配置，詳細闡述了本工程的生產(chǎn)工藝及銅金屬回收，實現(xiàn)廣西金川有色金屬有限公司堅持走循環(huán)經(jīng)濟之路，將渣料中有價金屬回收，達到資源回收利用的目的。

銅爐渣；銅渣選礦;資源回收；指標優(yōu)化；循環(huán)經(jīng)濟

按照金川集團有限公司“十二五”規(guī)劃,金川集團在廣西防城港新建了一座有色金屬加工園區(qū),預計該園區(qū)的銅爐渣產(chǎn)量可達1 200 kt/a,爐渣含銅品位在2.1%左右,爐渣中銅金屬含量約為22 kt/a,銅金屬含量可觀,具有較高的回收價值。目前金川公司外購銅金屬占原料總量的75%,考慮到外購原料運輸成本高,同時也是為貫徹落實黨中央和國務院建設節(jié)約型社會的戰(zhàn)略部署,實現(xiàn)金川公司的循環(huán)經(jīng)濟之路,進一步提高金川集團公司的國際競爭力,廣西金川金屬有限公司又配套建設了1 200 kt/a銅渣選礦工程,以充分回收利用銅資源,實現(xiàn)將園區(qū)生產(chǎn)中所有金屬原料的完全回收,避免銅金屬量流失。

本項目工程由中國瑞林工程技術(shù)有限公司設計,中國五冶上海建設工程公司承建,包括:緩冷場及噴淋系統(tǒng)、破碎及堆場、破碎及儲運系統(tǒng)、磨浮及空壓供風、藥劑制備、設備冷卻系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)及配套濃縮系統(tǒng)、工藝回水泵站、總平面和尾渣臨時堆場等共10個子項。該項目2012年3月開工,總工期為16個月(含設備調(diào)試、聯(lián)動試車等),目前已于2013年8月建成,同年12月投料生產(chǎn)。

1 工藝及設備配置

1.1 銅爐渣選礦工藝

銅爐渣選礦工藝流程見圖1。

圖1 銅爐渣選礦工藝流程

本項目銅爐渣選礦原料來自熔煉爐產(chǎn)生的爐渣,利用選礦工藝和方法將爐渣中的銅金屬選別出來,銅精礦金屬品位達到冶煉工藝要求,送至冶煉廠作為生產(chǎn)原料[1-2]。主要工藝過程：爐渣從冶煉廠熔煉爐倒至渣包中,通過渣包車拖運至渣緩冷場,經(jīng)過緩冷、水冷、自然冷卻等過程后,爐渣中銅結(jié)晶逐漸長成大顆粒狀,再經(jīng)過移動液壓碎石破碎;將爐渣粒度破碎至500 mm以下進入粗碎倉,經(jīng)棒條給料機、皮帶輸送至顎式破碎機;在顎式破碎機中將銅爐渣破碎至200 mm以下,經(jīng)皮帶輸送至中間礦倉,再經(jīng)振動給料機、皮帶輸送至半自磨機,對礦粒進行研磨。半自磨機的排礦經(jīng)直線振動篩篩分,篩上粗顆粒返回半自磨機,篩下細顆粒經(jīng)旋流檢查分級、控制分級進行分級,細粒級產(chǎn)品進入選別工藝系統(tǒng),經(jīng)過2次粗選、2次精選、2次掃選后分出渣精礦和渣尾礦。水力旋流器分級沉砂,返回球磨機再磨,球磨機排礦再返回水力旋流器進行分級,形成2段1閉路的磨礦分級工藝流程。浮選渣精礦經(jīng)過渣漿泵輸送至精礦濃密機,再經(jīng)過壓濾機進行脫水作業(yè);渣尾砂經(jīng)過渣漿泵輸送至尾礦濃密機,經(jīng)過陶瓷過濾機進行脫水作業(yè),由于尾砂中銅含量低,鐵含量較高,可作為水泥產(chǎn)品或建筑行業(yè)的添加原料。

1.2 銅爐渣選礦工程設備配置

銅爐渣選礦目前安裝設備總功率18 037 kW,工作臺數(shù)有231臺,工作容量約為16 436 kW。

1）緩冷系統(tǒng)。緩冷系統(tǒng)采用5臺渣包車、4臺移動式液壓破碎機和300個渣包,破碎堆場可堆存為80 kt渣原料,目前在用的移動式破碎機4臺,鏟運車4臺,用于將破碎的礦粒輸送至下道工序。

2）破碎系統(tǒng)。破碎系統(tǒng)安裝有1臺棒條給料機、1臺顎式破碎機、3條皮帶輸送機以及濾筒除塵器、倉式除塵器、電磁除鐵器等設備設施。鏟運車將破碎礦粒輸送至棒條給料機中,通過皮帶輸送至顎式破碎機破碎,通過另外2條皮帶運輸機將碎礦輸送至中間礦倉儲存,以備下道工序使用。

3）磨浮系統(tǒng)。本系統(tǒng)是選廠核心生產(chǎn)工序,車間配置為：1座能儲存礦量約4 kt礦量的中間礦倉,下部安裝有6臺電振給料機作為半自磨機的給料和控制設備,3用3備；磨浮主廠房1段粗磨安裝1臺6 m ×6 m半自磨機,用于對粗碎礦石進行研磨;2臺直線振動篩用于半自磨機出口料的礦粒的篩分,1用1備,篩上粗粒通過皮帶再返回到半自磨機中,細粒進入1段檢查旋流器進行分級,溢流進入到2段控制分級機組進行分級,沉砂被輸送至球磨機中再次磨礦;2段細磨安裝1臺5.5 m×9.5 m球磨機對控制分級沉砂進行研磨;安裝有控制分級旋流器1套,控制分級的溢流進入到選別系統(tǒng),沉砂返回至球磨機;浮選采用40 m3的浮選機,共配置了20臺,為兩個系列。1次粗選產(chǎn)品為渣精礦,2次粗選泡沫和掃選泡沫作為中礦輸送至中礦旋流分級,分級溢流輸送至浮選柱再次進行選別,產(chǎn)出渣精礦和尾礦,分級沉砂進入立磨機磨礦。經(jīng)過上述設備所在工序后,尾礦通過尾礦泵輸送至尾礦濃密機中,精礦被精礦泵輸送至精礦濃密機中。

4）精礦系統(tǒng)。精礦系統(tǒng)采用的配置是2臺60 m2自動立式隔膜壓濾機及相關(guān)匹配的泵,對精礦礦漿進行脫水作業(yè),產(chǎn)出精礦輸送至冶煉廠。

5）尾礦系統(tǒng)。尾礦系統(tǒng)采用的是10臺60 m2陶瓷過濾機對礦漿進行過濾,產(chǎn)生的尾礦輸送至需求廠家。

2 新工藝及自控技術(shù)應用分析

在總結(jié)并借鑒國內(nèi)外同行業(yè)先進工藝和自動化控制技術(shù)的基礎(chǔ)上,本項目采用了新的工藝技術(shù),極大提高了自動化控制水平,各項經(jīng)濟技術(shù)指標均得到了進一步提升。主要新工藝及自控技術(shù)應用如下。

2.1 工藝流程優(yōu)化

本項目碎磨工藝方案采用的是：1段粗碎、半自磨加球磨兩段閉路的碎磨流程。選別工藝方案采用的是：浮選流程為2粗、2掃、2精;掃選精礦和精選尾礦作為中礦進行中礦再磨再選,再選產(chǎn)品返回精選,再選尾礦返回1段掃選。

2.2 裝備水平提升

1）粗碎設備采用設備外形尺寸小、效率高、性能可靠的C110顎式破碎機,在滿足磨浮產(chǎn)能要求的前提下,提高了破碎產(chǎn)品細度,降低了半自磨襯板磨耗和能耗,提高了生產(chǎn)能力,降低了備件費用。

2）選別系統(tǒng)選用柱機結(jié)合的工藝配置,有利于縮短工藝流程,減少設備臺數(shù),降低設備故障,節(jié)約能耗,提高自動化控制水平和金屬回收率。

3）由于渣精礦和尾礦粒度較細,不易沉淀,精尾濃縮選用自動化控制水平較高、運行平穩(wěn)的高效濃密機,有利于提高脫水作業(yè)效率,降低過濾產(chǎn)品水分。

4）在破碎及物料轉(zhuǎn)運、儲存過程中,會產(chǎn)生大量的礦石粉塵,為了防止粉塵的逸散,采用機械除塵措施。設計選用高效濾筒式除塵器,除塵器入口含塵濃度≤5 g/m3,出口濃度≤50 mg/m3,排風經(jīng)除塵器凈化回收后,再通過＞15 m排氣筒超屋面高空排放,除塵器收下的粉塵就近回收利用,現(xiàn)場生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境得到大幅度改善,達到環(huán)保要求。

5）其它還包括：棒條給料機、振動給料機變頻調(diào)速；1、3、5、11號膠帶輸送機設皮帶計量秤；1段分級給料渣漿泵、2段分級給料渣漿泵、立磨分級給料渣漿泵變頻調(diào)速,相應泵池設液位計；攪拌槽設液位計、濃度計；浮選機設液面控制系統(tǒng)和充氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)；給藥設程控給藥機系統(tǒng)；濃密機設絮凝劑添加系統(tǒng)。以上設計有利于工序進行作業(yè)能力檢測、工藝參數(shù)控制,提升產(chǎn)品質(zhì)量及技術(shù)經(jīng)濟指標。

2.3 自動化檢測與控制水平提高

自動化檢測有如下幾點：1)粒度檢測：采用多流道粒度分析儀對礦漿粒度分析監(jiān)視。該設備測量技術(shù)是基于超聲波吸收現(xiàn)象來測量粒度和料漿中的固體百分含量。2)流量檢測：液體檢測時,小口徑采用電磁流量計,大口徑采用插入式電磁流量計;風量檢測依據(jù)直管段條件采用熱式質(zhì)量流量計或渦街流量計。3)物位測量：礦倉料位采用雷達物位計。4)液位測量：泵池液位一般采用一體化超聲波液位計。5)壓力測量：測量礦漿壓力采用帶遠傳裝置的壓力變送器,水泵和風壓采用智能壓力變送器。6)溫度測量：采用Pt100鉑熱電阻;保護管材質(zhì)根據(jù)介質(zhì)進行不同選擇。7)重量測量：膠帶輸送量采用電子皮帶秤稱量。8)調(diào)節(jié)閥：采用單座調(diào)節(jié)閥、切斷球閥。其執(zhí)行器的選擇可根據(jù)現(xiàn)場的實際情況而定,在有充足的儀表氣源的條件下,選用氣動執(zhí)行機構(gòu);在沒有儀表氣源的條件下,則選用電動執(zhí)行機構(gòu)。

3 銅爐渣選礦工程生產(chǎn)試運行

本工程設計日處理爐渣3．8 kt,于2013年11月投入生產(chǎn)試運行。為確保投料生產(chǎn)一次性正常,試運行階段首先用清水打通流程,即整個磨浮系統(tǒng)通過清水模擬礦漿對整個磨浮系統(tǒng)進行測試,一方面檢測系統(tǒng)工藝的流暢性及現(xiàn)場設備匹配性,同時通過水壓可以測試出設備槽體、管路焊接質(zhì)量的可靠性以及初步計算系統(tǒng)物料充填量和作業(yè)時間。經(jīng)過工藝的試運行后,正式投料試生產(chǎn)。

3.1 原料準備

銅爐渣緩冷條件決定精尾礦含銅、回收率以及產(chǎn)能等質(zhì)量技術(shù)指標。為此,根據(jù)金川本部生產(chǎn)實例,結(jié)合廣西防城港自然氣候與甘肅地區(qū)氣候的差異,以及冶煉熔煉爐渣成分等條件,確定了適宜的緩冷、噴淋及保溫時間,根據(jù)時間和溫度的變化,使硫化銅顆粒能夠完全析出和長大,形成較好的晶體形狀,有利于破磨,最大限度地提高金屬收率。

3.2 試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題

2013年12 月項目進入到試生產(chǎn)階段,在試生產(chǎn)過程中,分步調(diào)整投料量負荷能力,第一階段按設計能力70%,第二階段為100%,整個過程用了3個月實現(xiàn)達產(chǎn)。期間出現(xiàn)了部分設備設施運轉(zhuǎn)不正?，F(xiàn)象,主要表現(xiàn)在：1)破碎系統(tǒng)下料漏斗未考慮由于礦粒粒度大、落礦點與皮帶之間的距離大,物料對漏斗及轉(zhuǎn)運輸送設備的沖擊力造成了在下料時,大的礦粒將下料漏斗口處砸折變形、襯板脫落等現(xiàn)象,同時對基礎(chǔ)也造成損壞。2)尾礦過濾下料漏斗設計不合理,漏斗堆礦現(xiàn)象嚴重,需要經(jīng)常清理,造成職工勞動強度增大。3)部分礦漿管路設計及施工不合理,造成了在試生產(chǎn)階段出現(xiàn)礦漿管路易被堵死,生產(chǎn)無法正常進行。4)半自磨給礦漏斗設計未考慮接礦臺,給料罐沖刷嚴重。5)尾礦過濾機分配器設備選型不合理,轉(zhuǎn)速過慢,易沉槽。6)部分閥門設計安裝位置不合理,停料時易堵塞管道,而且安裝高度不合理,檢修調(diào)整困難。7)半自磨給料皮帶未考慮除鐵裝置,易堵塞給礦溜槽。

3.3 解決方法

針對以上試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題,對問題的部位逐個進行了局部的技術(shù)改造：1)針對皮帶下礦漏斗容易出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象,對下礦漏斗進行改造,下礦漏斗出料口護板采用軌道鋼,增加下料漏斗出口處的耐磨性；2)為避免下落的大顆粒礦粒在下落時對皮帶和設備沖擊力過大造成損傷,在下料漏斗中間部位增加緩沖臺結(jié)構(gòu),降低礦塊在下降過程的沖擊力,同時將皮帶上原設計的緩沖托輥改造成緩沖床,將原本的線接觸改成面接觸,增加受力面積,可有效地降低皮帶和緩沖托輥損壞速度；3)對工藝管道進行改造,對于不匹配的礦漿管路規(guī)格和走向進行改造,部分管路中添加緩沖池,解決管道堵塞現(xiàn)象；4)用軌道鋼制作緩沖接礦臺,提高給礦流管的使用周期；5)加工制作齒輪,增加尾礦過濾機分配器減速機速比,保證礦漿能夠懸浮、過濾機正常給礦；6)調(diào)整部分閥門安裝位置,避免停料時堵塞管道,并且增加檢修平臺；7)半自磨給礦皮帶加裝除鐵器,避免皮帶劃傷,保證物料輸送暢通。

4 工程廢料的循環(huán)使用

本工程的目的是將爐渣中的銅金屬提取回收,通過選礦工藝流程選出的合格精礦,在生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢料主要為尾礦和工業(yè)廢水。由于廠區(qū)位于海邊,所以廢料需要科學有效地處理,避免對環(huán)境造成二次污染。

4.1 尾礦廢料的循環(huán)使用

經(jīng)過對尾砂進行脫水作業(yè)產(chǎn)生的尾礦,堆存在尾礦倉中,尾礦中銅含量＜0．3%,鐵含量為43%,是理想的水泥生產(chǎn)原料。因此將尾礦銷售至水泥生產(chǎn)廠商,不僅增加了本項目的經(jīng)濟銷售收入,還可以及時將尾礦處理掉,避免廢渣堆對環(huán)境造成污染。

4.2 工業(yè)廢水的循環(huán)使用

在浮選作業(yè)中,需要不斷補充新水,同時在精尾礦濃密機中會產(chǎn)生溢流水,此溢流水中含有重金屬元素,直接排放會污染海水。因此,將一部分溢流水輸送至工藝系統(tǒng)中,將另一部分溢流水輸送至工業(yè)凈化水站中進行凈化,經(jīng)過凈化工序處理后的中水繼續(xù)循環(huán)回用。

5 工藝指標優(yōu)化

選礦工藝指標主要是指金屬的回收率和金屬含量,磨礦工藝與浮選工藝對金屬的工藝指標起著至關(guān)重要的影響[3]。金屬元素的浮選性能主要取決于礦粒粒度的大小是否合適,在磨礦階段,礦粒被磨得越細,金屬的單晶體越容易從礦粒中脫離下來,在浮選工序中就很容易被選出來,相應的金屬回收率和精礦金屬含量也會相應地提高。本項目前期生產(chǎn)過程中,尾礦的金屬銅含量一直在0．3%～0．36%之間波動,精礦銅含量一直在22．6%左右波動,造成了銅金屬流失,回收率只有83%左右,整體指標較差,且指標波動幅度較大,為此從磨礦粒度、浮選工藝的風壓調(diào)整上進行了探索研究。

5.1 磨礦粒度對浮選指標的影響

半自磨機出料口粒度經(jīng)過直線振動篩將＜6 mm礦粒通過一次分級,＞75 m礦粒進入到球磨機中,＜75 m的礦粒進入到控制分級階段。在控制分級階段,＜45 m的礦粒進入到浮選工序中,＞45 m礦粒再次進入球磨機中。檢查以上兩個分級的旋流器溢流液中礦粒粒級的分布情況,在溢流中礦粒粒度在75 m以下占據(jù)25%時,需要調(diào)大控制分級的沉砂嘴尺寸,同時調(diào)低旋流器供礦泵的供礦頻率,調(diào)低旋流器的供礦壓力,使一次分級中溢流液礦粒粒度75 m以下上升至35%;同時將半自磨機的給料粒度由原來200 mm調(diào)整為160 mm,縮短半自磨機的作業(yè)時間,提高作業(yè)效率。采用粒度分析儀對檢查分級和控制分級粒度實現(xiàn)在線監(jiān)測,根據(jù)細度變化及時調(diào)整濃度、壓力、流量等控制參數(shù),保證浮選工序細度要求,為分選創(chuàng)造條件。

5.2 風壓對浮選指標的影響探索

在浮選階段過程中,風壓的作用直接影響著液面平穩(wěn)度,40 m3浮選機對風壓的一般要求是在0．55 MPa左右,但在實際生產(chǎn)中,當風壓控制在0．55 MPa時出現(xiàn)了浮選機液面翻花現(xiàn)象,且隨著浮選機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,翻花現(xiàn)象越來越嚴重,造成礦漿流出,此時精礦質(zhì)量較差,同時導致了尾礦中金屬含量跑高的現(xiàn)象。為此,通過調(diào)整浮選機給料閥門的開啟量,將浮選機的給風量控制在80%左右,風壓穩(wěn)定的情況下,浮選液面較為穩(wěn)定,泡沫產(chǎn)出量比較均勻,可以實現(xiàn)精礦的礦漿濃度控制25%左右,回收率控制在86%～88%之間。

6 存在問題及下一步改造計劃

6.1 存在問題

經(jīng)過試生產(chǎn),對工藝進行了局部的技術(shù)改造,對工藝指標的優(yōu)化進行了探索,目前該廠生產(chǎn)狀況良好,但仍存在以下問題：1)破碎原礦倉上料距離遠,運輸成本高,礦料中含水較高,生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境差,增加皮帶崗位打掃衛(wèi)生的工作量；2)鼓風機廠房結(jié)構(gòu)和通風設施設計不合理,廠房內(nèi)溫度較高,不利于設備正常運行；3)液下泵池,灑落和冒出來的礦砂粒度粗,更易堵塞管道；4)尾砂汽車拉運未考慮車輛清洗系統(tǒng),拉運過程中物料易灑落,造成二次環(huán)境污染；5)原料及產(chǎn)品化驗檢測分析數(shù)據(jù)滯后,對生產(chǎn)操作與控制指導性不強,在下一步的改造過程中,需逐步改進。

6.2 改造設想

1)破碎上料系統(tǒng)改造。本工程在破碎系統(tǒng)中,運用鏟運車將破碎的爐渣輸送至棒條給料機中,目前在使用中的鏟運車有4臺,費用為20萬元/月;年鏟運車的費用為200萬元左右,生產(chǎn)成本較大,因此該廠下一步的改造計劃是對該供礦方式進行改造。

方案一：從渣破碎場工序進行改造。具體方案如下：保留2臺鏟運車的使用量,同時將之前使用的4臺移動式液壓破碎機減少為2臺,采購1臺移動式顎式破碎站和2條長100 m左右的皮帶運輸機,渣包車將冷卻渣包傾倒至渣堆廠中,由移動式液壓破碎站直接將爐渣破碎至粒度160 mm左右后,通過皮帶運輸機輸送至棒條給料機中,進入到粉礦倉中。此方案的成本計算:移動式顎式破碎機價格為350萬元;皮帶的價格為87萬元,設備采購總費用為437萬元,基建費用約為60萬元,總投資為500萬元。改造后,減少了2臺鏟運車的使用,節(jié)約的費用約為120萬元/a,原有顎破備件費約60萬元/a,用3年時間可收回投資成本。

方案二：從渣堆廠區(qū)域安裝有1臺埋板輸送機,縮短鏟運車的運輸距離。具體方案如下：采購1臺長度約為15 m埋板輸送機和皮帶運輸機,費用約為135萬元,埋板式輸送機的安裝及土建等建設費用約為20萬元,總費用為155萬元。因為原礦的輸送距離縮短了80 m,可以將鏟運車使用數(shù)量減少至3臺,節(jié)約了1臺鏟運車的使用費用,年節(jié)約費用為60萬元,約用2年多收回使用成本。

方案一的一次性改造投資大,但流程可縮短,效果好；方案二則反之,改造后,破碎上料系統(tǒng)運行成本可有效降低,從長遠發(fā)展的角度來看,此項改造利大于弊。

2）液下泵礦漿攪拌方式改造。利用生產(chǎn)系統(tǒng)雜用風,自制啟動攪拌裝置,實現(xiàn)礦漿攪拌后的均勻輸送,可有效避免液下泵被礦砂壓死以及管道堵塞現(xiàn)象,無需增加機械攪拌裝置,降低設備運行成本,提高生產(chǎn)效率。

3）原料及產(chǎn)品化驗檢測分析方式改進。選用1臺X熒光在線分析儀對原礦、粗選給礦、中礦、精礦、尾礦金屬品位進行在線檢測分析,根據(jù)工藝參數(shù)、品位等條件的變化,及時、準確指導操作人員對礦漿濃度、藥劑制度、風量、液面高度等工藝條件進行調(diào)整,選別出合格、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品,提高金屬回收率,降低藥劑消耗等。

[1]張啟溶.選礦設計手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社,1987.

[2]何煥華,蔡喬方.中國鎳鈷冶金[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 1990.

[3]中國選礦設備手冊編委會.中國選礦設備手冊[M].北京:科學出版社,2006.

Production Practice on Copper Furnace Slag Flotation in Guangxi Jinchuan

BAN Yuntao,HUANG Zhiliang
(Concentrator of Guangxi Jinchuan Non-ferrous Metals Co.,Ltd.,Fangchenggang,Guangxi 330031,China)

By introducing process flow and equipment configuration of 1 200 kt/a copper slag flotation project for Guangxi Jinchuan Non-ferrous Metals Co.,Ltd.,the paper puts forward production process and copper metal recovery,the road of circular economy for Guangxi Jinchuan Non-ferrous Metals Co.,Ltd.will be achieved,valuable metal will be recovered in slag materials to reach the objective of resource recovery and utilization.

copper furnace slag;copper slag flotation;resource recovery;index optimization;circular economy

TD925

B

1004-4345（2014）06-0016-04

2014-07-22

班允濤(1966—),男,高級工程師,主要從事選礦技術(shù)和生產(chǎn)管理工作。