穆曉輝，賈立安，張學(xué)濱

（白銀有色集團(tuán)選礦公司，甘肅白銀 730900）

白銀爐銅冶煉渣選礦實踐

穆曉輝，賈立安，張學(xué)濱

（白銀有色集團(tuán)選礦公司，甘肅白銀 730900）

白銀爐銅冶煉渣蘊(yùn)含銅金銀鐵等有價元素,具有極大的綜合回收利用價值。白銀渣選礦項目設(shè)計階段對項目方案不斷優(yōu)化,建成后通過對系統(tǒng)存在缺陷的改造、對關(guān)鍵工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整、對藥劑制度及緩冷時間的探索、制定各類渣適宜的配比，成功實現(xiàn)了達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo),取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

銅冶煉渣；白銀爐；緩冷；渣選礦；半自磨

冶煉爐渣主要采用火法和選礦法進(jìn)行貧化,其中選礦貧化法與火法貧化法相比,具有成本低、貧化后尾礦含銅低的優(yōu)勢而被廣泛使用。目前選礦法在國內(nèi)的處理規(guī)模已經(jīng)達(dá)到1．1×104kt以上，如江西銅業(yè)集團(tuán)、銅陵有色集團(tuán)、大冶有色集團(tuán)及祥光銅業(yè)集團(tuán)等。白銀公司銅冶煉產(chǎn)能提升項目完成后,各類爐渣總量將達(dá)到1 373．5 kt/a,不進(jìn)行綜合回收利用,這些爐渣的堆存不但嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境,而且影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,阻礙了循環(huán)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。因此,白銀公司實施了銅冶煉渣綜合回收利用項目。

白銀渣選礦系統(tǒng)處理渣原料之一是白銀爐渣,包括白銀爐緩冷渣和渣場老渣,白銀爐與其他冶煉工藝的差異,決定了白銀爐渣性質(zhì)的特殊性,其選礦工藝及技術(shù)指標(biāo)也有不同。同時,白銀公司渣選礦系統(tǒng)是在利用原有廠房、設(shè)備實施的基礎(chǔ)上建設(shè)而成,特別是磨浮主廠房利用了原有廠房,因此其渣選礦系統(tǒng)的設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)與其他渣選礦系統(tǒng)相比有諸多不同。

1 白銀爐渣種類及性質(zhì)

1.1 白銀爐渣種類

白銀渣選礦系統(tǒng)設(shè)計處理白銀爐渣、閃速爐渣、閃速爐轉(zhuǎn)爐渣3種渣。白銀公司銅冶煉白銀爐渣產(chǎn)能為526．9 kt/a,目前產(chǎn)量450～500 kt/a,公司銅冶煉產(chǎn)能提升項目完成后,閃速爐渣708．9 kt/a、閃速爐轉(zhuǎn)爐渣137．7 kt/a,各類渣渣量將達(dá)到1 373．5 kt/a。目前處理白銀爐緩冷渣和過去銅冶煉過程中所產(chǎn)的急冷渣,通常稱為老渣。

1.2 白銀爐渣性質(zhì)

白銀爐是我國唯一具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的富氧熔池熔煉爐,其熔煉工藝先進(jìn),在世界銅冶煉工藝中獨(dú)樹一幟,占有一定的地位。白銀爐銅冶煉渣形式復(fù)雜,品位低,有用礦物中人造次生銅礦物含量高,有用礦物嵌布粒度微細(xì),且有用礦物分散程度高,在國內(nèi)屬于典型的復(fù)雜難選銅冶煉渣。白銀爐緩冷渣多元素分析結(jié)果見表1,試金分析見表2,物相分析見表3,主要礦物相對含量見表4。

表1 白銀爐緩冷渣化學(xué)多元素分析結(jié)果%

表2 白銀爐緩冷渣試金分析結(jié)果

表3 白銀爐緩冷渣銅物相分析結(jié)果%

表4 白銀爐緩冷渣主要礦物相對含量%

通過顯微鏡下詳細(xì)鑒定,白銀緩冷渣渣中可分辨金屬礦物相主要有磁鐵礦、冰銅微珠,少量黃鐵礦、磁黃鐵礦、脈石相鐵橄欖石、鈣鐵輝石、含鐵硅灰石、石英及玻璃質(zhì)等。冰銅微珠是一種以硫化銅為主要組分的混合物,其中包含人造礦物主要為似斑銅礦、似黃銅礦,少量金屬銅、似鐵閃鋅礦、似方鉛礦、似輝銅礦等。冰銅微珠、金屬銅珠產(chǎn)出在鐵橄欖石及玻璃質(zhì)基底中為主,少量被包裹在磁鐵礦中。微珠粒徑普遍很微細(xì)，偶見較粗的顆粒,粒徑分布范圍在0．001～0．15 mm之間,＜0．02 mm的顆粒占近70%。

1.3 白銀渣的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

白銀渣外觀呈黑色,略帶綠色調(diào),致密塊狀構(gòu)造,局部呈蜂窩狀,爐渣質(zhì)脆且硬。顯微鏡下渣中礦物的結(jié)構(gòu)以自形晶粒狀結(jié)構(gòu)、滾圓粒狀結(jié)構(gòu)為主,其次有固溶體分離結(jié)構(gòu)、文象結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、環(huán)邊結(jié)構(gòu)等。

2 項目設(shè)計和建設(shè)

西北礦冶研究院與選礦公司早在2009年就對白銀冶煉爐渣的可選性進(jìn)行了選礦試驗研究,得到了較為理想的技術(shù)指標(biāo),提交了報告《銅冶煉廠爐渣配比選礦試驗研究》,確定了白銀爐緩冷渣選礦工藝流程及技術(shù)指標(biāo)。白銀渣選礦系統(tǒng)由中國瑞林工程技術(shù)有限公司設(shè)計,設(shè)計工藝流程為：緩冷工藝采用冶煉熱渣渣包緩冷,熱渣采用渣包車直接運(yùn)輸,渣包緩冷方式采用自動噴淋方案;選礦工藝采用了一段粗碎、半自磨加球磨閉路磨礦分級回路的碎磨工藝,兩次粗選、兩次掃選、三次精選的浮選工藝,精礦與尾礦采用濃密機(jī)+過濾機(jī)兩段脫水工藝流程。生產(chǎn)設(shè)施組成為渣緩冷場、粗碎、磨浮、脫水、循環(huán)水、回水系統(tǒng)等。項目于2010年10月開始建設(shè),2012年5月正式建成,并在年底達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)。

2.1 渣緩冷場的選擇

渣緩冷場最初選擇在渣資源公司附近距離廠區(qū)2 km。該區(qū)域面積較大、建設(shè)方便、投資省,但離廠區(qū)遠(yuǎn)，渣包運(yùn)輸距離長、成本高?？紤]到渣包運(yùn)輸、渣堆放等因素,最終選址在選礦公司東側(cè),東大溝以西。選址在此需要對區(qū)域內(nèi)硫精礦過濾廠房、堆場及回水池等建構(gòu)筑物進(jìn)行搬遷,但該方案與選礦公司、銅業(yè)公司距離近,方便渣包運(yùn)輸,整體布置合理。

2.2 原有設(shè)施的利用

為盤活閑置資產(chǎn),減少項目投資,渣選礦系統(tǒng)利用了原有的粉礦倉及磨礦浮選主廠房,對原來設(shè)施加以改造,基本滿足了項目建設(shè)的需要。但利用原有主廠房的方案雖然節(jié)約了投資,也帶來了一系列問題和不足,如受廠房高差限制半自磨機(jī)排礦無法配置振動篩,只能選用篩分效率不高的圓筒篩;起吊設(shè)備不能滿足旋流器檢修需要;且主廠房建成于1958年,經(jīng)過六十多年的使用,老化腐蝕嚴(yán)重,雖然經(jīng)過加固處理,能否滿足渣選礦項目50年的使用壽命仍難以確定。

2.3 渣尾過濾廠房的選擇

渣尾礦過濾車間最初選擇在臨近109國道的原硫精砂格池附近,該區(qū)域區(qū)域面積較大，便于渣尾礦堆存，但距離廠區(qū)較遠(yuǎn),需要采用長距離高濃度輸送,且需要新建回收泵站,投資較大,不便于管理。最終選擇了尾礦堆存區(qū)域相對較小,但離廠區(qū)較近的現(xiàn)渣尾過濾廠房所在地。該場地基本上能夠滿足過濾車間建設(shè)及過濾后渣尾礦的堆存,且極大地方便了管理。

3 項目投產(chǎn)運(yùn)行及其改造

3.1 運(yùn)行中出現(xiàn)問題及原因分析

項目投產(chǎn)運(yùn)行后,出現(xiàn)一系列問題。問題及原因分析如下：1)銅冶煉爐渣硬度極大,對設(shè)備實施損壞較大,部分設(shè)備達(dá)不到處理爐渣的質(zhì)量要求,造成系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行效率過低。2)半自磨臺效較低,半自磨機(jī)給礦不穩(wěn)定,且半自磨機(jī)充填率不合理,襯板使用壽命短,自控系統(tǒng)作用未能較好發(fā)揮。半自磨頻繁串礦,開空車時間多,不僅影響臺效,而且影響了半自磨襯板的使用壽命。3)一段分級旋流器喘氣嚴(yán)重,工作狀態(tài)及不穩(wěn)定;二段旋流器工作不正常,較粗礦粒容易造成沉砂咀堵塞,分級細(xì)度達(dá)不到設(shè)計要求。4)捕收劑采用Z－200,選別指標(biāo)較好,但價格較高,造成藥劑成本較高。5)新渣、老渣、事故渣原料性質(zhì)差別大,在單獨(dú)處理老渣、事故渣時,技術(shù)指標(biāo)不理想。

3.2 采取措施及技術(shù)改造

通過長時間的生產(chǎn)實踐,在更換和加固部分損壞嚴(yán)重設(shè)備設(shè)施,穩(wěn)定設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率的同時,白銀公司積極探索提高半自磨臺效、降低藥劑成本、提高浮選指標(biāo)的有效途徑,并取得了良好的效果。

1）提高半自磨臺效。新渣、老渣、事故渣混合生產(chǎn)時,為提高臺效,一度持續(xù)上調(diào)半自磨鋼球充填率,從14%調(diào)至18%左右,磨機(jī)定子電流(負(fù)荷情況下)也逐步上升至380 A。此時磨機(jī)頻繁出現(xiàn)裝滿,串空時間在1～2 h,嚴(yán)重影響了半自磨臺效和處理量,也影響了襯板的使用壽命。期間碎球量大增,在返量皮帶輸送機(jī)上加裝1臺除鐵器,以及時將碎球清除,改善磨機(jī)內(nèi)有效容積,取得一定效果。但系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率低,半自磨臺效不高,一直是制約達(dá)產(chǎn)的主要瓶頸。為了克服以上困難,白銀公司對最適合的鋼球充填率、襯板使用周期進(jìn)行了積極探索,摸索出了適宜的操作控制方法,最終成功解決了以上問題。鋼球充填率對半自磨臺效的影響見圖1。

圖1 半自磨充填率和臺效關(guān)系

由圖1可以看出,當(dāng)半自磨充填率控制在10%～13%時,半自磨臺效可達(dá)到180 t/h,而＜11%或者＞13%時,都不利于臺效的提高。根據(jù)生產(chǎn)實際,當(dāng)充填率較大時,運(yùn)行電流過高,半自磨機(jī)內(nèi)裝礦量下降,臺效較低;充填率太小時,沖擊作用不足,大塊礦料不易磨碎,臺效較低;添加鋼球尺寸偏小時,沖擊作用不足,小球容易堆積,臺效亦低。綜合上述經(jīng)驗,逐步調(diào)整了半自磨鋼球的充填率,最終將充填率穩(wěn)定在11%左右,磨機(jī)串空情況下,將定子電流控制在180～210 A之間,磨機(jī)臺效明顯上升,運(yùn)行平穩(wěn),極少出現(xiàn)裝滿。

半自磨襯板更換投用初期,臺效較高且比較穩(wěn)定,能夠達(dá)到170～190 t/h,使用一段時間后，由于襯板磨損嚴(yán)重,尤其是提升臺磨損嚴(yán)重,造成半自磨筒體內(nèi)鋼球和礦粒隨半自磨轉(zhuǎn)動提升距離不夠,導(dǎo)致鋼球和礦粒下落時沖擊作用大幅減弱,半自磨臺效下降。通過對多家單位的襯板進(jìn)行試驗,最終選擇了質(zhì)量較好的襯板,使用壽命可以達(dá)到3個月以上。除此之外,白銀公司還探索了適宜的操作控制方法:通過微機(jī)運(yùn)算獲取物料動態(tài)流量按某一時間單位的平均值,作為補(bǔ)加水自控因變量,實現(xiàn)分時段按比例自動調(diào)整補(bǔ)加水,穩(wěn)定排礦濃度。人工調(diào)整渣漿泵變頻,實現(xiàn)泵池內(nèi)進(jìn)出漿體量的動態(tài)平衡,保證砂泵效率和入選漿體量穩(wěn)定。

2）浮選藥劑的選擇。在試運(yùn)行階段初期,渣選系統(tǒng)使用的藥劑為Z－200和2#油,浮選指標(biāo)能夠達(dá)較好,但由于Z－200價格高，藥劑成本居高不下。經(jīng)過探索,采用了市場價格相對較低的丁基黃藥作為捕收劑,經(jīng)過生產(chǎn)總結(jié)對比發(fā)現(xiàn),采用丁基黃藥不僅成本低,而且浮選指標(biāo)較好,可節(jié)約成本1．07元/t,年降低藥劑費(fèi)用約100萬元。

3）不同爐渣的配比試驗。白銀渣選礦系統(tǒng)原料主要包括白銀爐渣、轉(zhuǎn)爐渣和閃速爐渣。目前閃速爐還未建成投產(chǎn),系統(tǒng)主要處理白銀爐緩冷渣、老渣和事故渣。新渣單獨(dú)選別指標(biāo)較好;老渣、事故渣粒度小、硬度大,單獨(dú)處理時臺效較低,難以發(fā)揮半自磨機(jī)優(yōu)勢,且老渣銅品位較低,含泥量較大,單獨(dú)處理時精礦品位低,尾礦品位高,事故渣尾礦品位也偏高。對于以上不同性質(zhì)爐渣生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題,經(jīng)過分析與研究,制定了以新渣為主的不同爐渣的配比生產(chǎn)模式,獲得了良好的效果。各種爐渣單選和配比選別生產(chǎn)數(shù)據(jù)見表4。

表4 三種渣型單獨(dú)和配比選別生產(chǎn)數(shù)據(jù)%

單獨(dú)處理新渣時,指標(biāo)明顯優(yōu)于事故渣和老渣,通過配礦,尾礦品位和回收率相對單獨(dú)處理新渣時略有下降,但明顯優(yōu)于事故渣和老渣單獨(dú)處理時的指標(biāo),且臺效有一定提高。當(dāng)新渣和老渣的比例＞2:1時,指標(biāo)明顯好轉(zhuǎn),基本可以達(dá)到單獨(dú)處理新渣時所得到的技術(shù)指標(biāo),精礦品位達(dá)到22%左右,尾礦在0．29%左右。而新渣與事故渣配礦比例在2:1時,也可以得到和處理新渣相近的指標(biāo)。新渣、老渣和事故渣以2:1:1配礦時,同樣可以得到較好指標(biāo),且臺效較為穩(wěn)定。

4）緩冷時間試驗。銅冶煉渣緩冷時間對選別指標(biāo)有著重要的影響,緩冷工藝包括自然緩冷和噴淋緩冷兩部分組成。白銀公司嘗試對自然緩冷時間和噴淋時間的調(diào)整,將緩冷時間由55 h增加到60 h,在實驗室小型試驗的基礎(chǔ)上,又進(jìn)行了工業(yè)試驗,并取得了較好的效果。在爐渣和精礦品位相近的情況下, 60 h比55 h緩冷時間浮選尾礦品位低0.04%,回收高3.27%。工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)對照見表6。

表6 緩冷時間工業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)%

5)其他措施。生產(chǎn)中爐渣對過流件(運(yùn)輸膠帶、管路、泵池、旋流器等)的磨損很大,極易發(fā)生泄漏。由于渣系統(tǒng)處理量大,泄漏量隨之增大,這部分進(jìn)入流程時會對生產(chǎn)產(chǎn)生影響,打破礦漿輸送的動平衡,進(jìn)而影響浮選液面控制及指標(biāo);另一方面,泄露還會妨礙運(yùn)轉(zhuǎn)率的提高。在實踐中,生產(chǎn)技術(shù)人員不斷改進(jìn)這種狀況,如在礦石或礦漿沖擊點加裝耐磨橡膠或廢舊襯板,或者制作緩沖箱,形成“礦打礦”的形式;更換耐磨材料管路;在漏斗下礦部位增加皮帶緩沖床等。這些措施取得了較好的效果,為提高系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率,為系統(tǒng)實現(xiàn)達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)發(fā)揮了積極的作用。

4 結(jié)語

白銀渣選礦項目設(shè)計階段對項目方案不斷優(yōu)化,建成后通過對系統(tǒng)存在缺陷的改造、對關(guān)鍵工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整,最終成功實現(xiàn)了達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo),取得了較好的經(jīng)濟(jì)和社會效益:1)在項目設(shè)計階段,對緩冷場、渣尾礦過濾堆存車間廠地的優(yōu)化,保證了項目的順利建設(shè),節(jié)約了投資,有利于方便生產(chǎn)管理,提高生產(chǎn)效率。2)針對白銀爐渣的獨(dú)特性質(zhì),在處理單一渣或混合渣上獲得了一定的經(jīng)驗,形成了比較完善的操作規(guī)程和管理制度,系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率不斷提高,技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定,并達(dá)到了相對較好的水平。項目建設(shè)綜合效益得到釋放,為公司發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。3)改進(jìn)藥劑制度降低了成本,合理裝補(bǔ)鋼球有效降低球耗,調(diào)整緩冷時間降低渣尾礦含銅提高回收率,取得了較好的效果。但如何進(jìn)一步提高渣選礦技術(shù)指標(biāo)、降低選礦成本,仍然需要進(jìn)行長期探索和不斷研究。4)銅冶煉選銅尾礦主要作為水泥輔料,用量小、效益差,制約了渣選礦系統(tǒng)的生產(chǎn)。如何將技術(shù)上可行的銅渣綜合利用方法產(chǎn)業(yè)化,探索更為先進(jìn)的利用途徑,還需要技術(shù)上的突破和創(chuàng)新。

Practice on Copper Smelting Slag Flotation in Baiyin Furnace

MU Xiaohui,JIA Lian,ZHANG Xuebin
（BNMC Concentrator Company,Baiyin,Gansu 730900,China）

Baiyin furnace copper smelting slag contains some valuable elements,such as Cu,Au,Ag and Fe,which has large comprehensive recycling value．Option of Baiyin slag flotation project has been continuously optimized at design stage,after completion,the output has been successfully reached by system fault modification,optimization and adjustment of the key process parameters,discovery of reagent system and gradual cooling time,preparation of the various slag proportion,by which it can obtain good economic and social benefit．

copper smelting slag;Baiyin furnace;gradual cooling;slag flotation;SAG

TD925

B

1004－4345（2014）06－0028－03

2014－07－22

穆曉輝(1973—),男,高級工程師,主要從事選礦技術(shù)研究及管理工作。