武山銅礦解決選硫粗粒浮選尾礦管路堵塞的生產實踐

舒加強，江 琛，胡海祥

（1.江西銅業股份有限公司武山銅礦，江西瑞昌 332204；2.江西理工大學應用科學學院，江西贛州 341000）

武山銅礦采用先選銅再選硫的優先工藝，原選硫系統已運轉超過20多年，針對多年存在的選硫問題，礦山于2002年8月對現場選硫系統工藝進行改造，采用水力旋流器對選銅尾礦進行分級、脫藥，沉砂進入攪拌桶進行調漿、調藥后再進行選硫［1］。隨著礦山產能不斷提升，選硫系統設備狀況和能力又無法滿足礦山發展的需求。由于工業用地有限，2016年利用廢舊廠房進行改建，新建了新選硫系統，新選硫系統于當年7月投入使用，生產設計指標是硫品位45%以上，硫回收率68%以上。新選硫系統因是充分利用廢舊廠房而完成的改建，設備之間的高程差不是很理想，導致尾礦管坡比存在一定不足，粗粒浮選尾礦管道頻繁發生堵塞，對正常生產造成較大影響，造成礦山的巨大經濟損失。在現實條件下，解決選硫粗粒浮選尾礦管道堵塞成為迫切需要解決的重要問題。

1 選硫工藝現狀

1.1 選硫流程及尾礦性質

新選硫系統沿用了之前處理選銅尾礦的大部分選硫工藝，新選硫系統工藝流程如圖1所示。

圖1 新選硫系統工藝流程圖

新選硫系統的總尾礦由二次分級溢流、粗粒浮選尾礦和細粒浮選尾礦三部分組成，稱為總尾礦，總尾礦的部分進入井下充填，剩余進入尾礦濃密機進行濃縮，再輸送至尾礦庫堆存。三部分尾礦管道連接示意如圖2所示。

圖2 新選硫系統尾礦管道合并示意圖

經流程考察分析，二次分級溢流、粗粒浮選尾礦和細粒浮選尾礦的性質見表1。細粒浮選尾礦、粗粒浮選尾礦、二次分級溢流的濃度分別為28.72%、38.58%、12.98%，二次分級溢流的濃度較小；水量（m3／h）分別是：二次分級溢流（263.47）＞粗粒浮選尾礦（156.42）＞細粒浮選尾礦（146.31），二次分級溢流水量約是粗粒浮選尾礦的1.68倍；礦漿流量（m3／h）分別是：二次分級溢流（275.57）＞粗粒浮選尾礦（186.65）＞細粒浮選尾礦（164.45），二次分級溢流礦漿流量約是粗粒浮選尾礦的1.48倍。

表1 三部分尾礦性質情況

1.2 一、二次分級沉砂粒度的組成

對武山銅礦一、二次分級沉砂進行篩析分析，結果見表2和表3。

表2 一次分級沉砂篩析結果

由表2和表3可知，新選硫系統的旋流器分級效果顯著，選銅尾礦經一次分級后，沉砂中+0.074 mm顆粒產率達到55.36%，+0.023 mm顆粒產率達到91.90%，-0.023 mm細顆粒產率僅為8.10%，旋流器分級脫除了選銅尾礦漿中細泥物質和藥劑，為粗粒浮選創造了有利條件［1］，但粗粒級含量偏高，在浮選過程中容易發生水砂分離現象，也會造成粗粒浮選的尾礦漿流動性差等問題。二次分級是對一次分級的溢流進行的分級作業，因此，粗粒會較少，取樣的結果是二次分級的沉砂中+0.074 mm顆粒產率僅為3.14%，-0.074 mm顆粒產率高達96.86%，+0.023 mm顆粒產率為42.77%，-0.023 mm細顆粒產率達到57.23%，粒度比較偏細。

2 管路堵塞原因分析

受工業用地限制和高程差無法改變的影響，導致粗粒浮選尾礦管的坡度難以增大，生產時常常發生粗粒浮選尾礦管路堵塞問題，主要原因是：礦粒在向前輸送的過程中受到重力影響會有向下作沉降運動的趨勢，使靠近底部的礦粒濃度快速增加［2］，當礦漿的濃度較高，流速又低于礦粒的沉降速度時，再加之管路內壁的摩擦阻力太大時，靠近底部的礦粒流動性就會變得極差，礦粒就會淤積在管路中，最后堵塞管路。為了保證采礦尾礦充填和尾礦濃縮工藝的正常進行，又需保證總尾礦的濃度不變，也就不能在粗粒浮選尾礦管中注入大量水以提高礦漿流速和稀釋礦漿濃度。因此本文從礦粒粒度組成和管路內壁對堵塞原因進行分析并加以解決。

2.1 粗粒浮選尾礦的粒度組成

針對粗粒浮選尾礦進行篩析分析，結果見表4。由表4可知，在經FX300旋流器一次分級后，粗顆粒大部分進入粗粒浮選系統。經過浮選后，粗粒浮選的尾礦+0.074 mm顆粒產率達到66.21%，其中+0.18 mm顆粒產率達到19.29%，+0.15 mm顆粒產率達到24.52%，而 -0.023 mm顆粒產率僅為7.16%，粗粒級的含量偏大，粗顆粒所受重力較大，沉降速度較快，而粗粒浮選的尾礦管路坡度不足，礦漿流動速度較慢，因此礦粒在管路自流輸送過程中容易沉積，造成管路堵塞。經測定粗粒浮選尾礦濃度在36%～40%之間。

表4 粗粒浮選尾篩析結果

2.2 細粒浮選尾礦的粒度組成

針對細粒浮選尾礦進行篩析分析，結果見表5。由表5可知，細粒浮選的給礦來自二次分級的沉砂，給礦中+0.074 mm顆粒產率僅有3.14%。經過浮選后，細粒浮選的尾礦+0.074 mm顆粒產率為2.99%，其中+0.18 mm顆粒產率為0.41%，-0.074 mm顆粒產率高達97.01%，而-0.023 mm顆粒產率達到50.06%，細粒級產率大，礦漿流動性好，不易發生堵塞現象。經測定細粒浮選尾礦濃度在25%～30%之間。

2.3 二次分級溢流的粒度組成

針對細粒浮選尾礦進行篩析分析，結果見表6。

表5 細粒浮選尾礦篩析結果

表6 二次分級溢流篩析結果

由表6可知，二次分級溢流+0.074 mm顆粒產率為0.09%，-0.074 mm顆粒產率達到99.91%，-0.023 mm顆粒產率達到96.10%，二次分級溢流粒度較細，不易發生堵塞現象。經測定二次分級溢流濃度在10%～13%之間。

2.4 粗粒浮選尾礦管路內壁檢查情況

管道是連接主體設備之間以及串聯各管件、閥門的重要部件［2］，是礦漿接觸時間最長的部分。武山銅礦粗粒浮選尾礦管道材質為碳鋼［3］，內襯耐磨陶瓷。通過拆卸管路進行觀察，發現管道內壁磨損嚴重，內壁形成大大小小的溝槽，容易形成粗顆粒堆積或沉積的“死角”，增加了礦漿流動時礦粒所受的阻力和摩擦力，降低了礦漿的流動速度。

3 技改措施

3.1 二次分級溢流導入粗粒浮選尾礦管道試驗

在綜合對比三部分尾礦的粒度組成、礦漿流量、水流量等特性后，因二次分級溢流的濃度低（10%～13%），礦漿流量大，水流量大，所以主要考慮選擇將部分二次分級溢流引入到粗粒浮選尾礦管中，現場試驗結果見表7。現場試驗表明當二次分級溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量為17.07 t／h時，粗粒浮選尾礦管路仍然會堵塞，當增加到23.38 t／h時，偶爾會出現堵塞，當增加到28.02 t／h時，粗粒浮選尾礦管路已不再堵塞。經過計算，即是當二次分級溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例大于15.26%時，粗粒浮選尾礦管路將不再堵塞。因此，現場生產主要是將二次分級溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例約控制在15%～20%左右。

表7 二次分級溢流導入粗粒浮選尾礦管道流量試驗結果

3.2 排尾工藝改進的原理

利用二次分級溢流的濃度低、礦漿流量大、水流量大等特性及二次分級旋流器與粗粒浮選尾礦管之間的高程差（約4 m）等有利條件，之所以將二次分級溢流部分引入后粗粒浮選尾礦管未再發生堵塞，主要是：（1）二次分級溢流以較快的速度進入粗粒浮選尾礦管路中，產生較大的動能，促進粗粒浮選尾礦礦漿在管路中的綜合輸送速度；（2）二次分級溢流的濃度較稀，將二次分級溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例約在15%～20%時，就能大大稀釋管道中整體礦漿的濃度，增加礦漿的流動性［4］；（3）二次分級溢流中大量的-0.023 mm的細泥物質所受重力較小，顆粒表面帶電［5］，相互作用光滑，沉降速度較慢，可以存在粗粒堆積之間的縫隙中將粗顆粒包裹，增加礦漿的流動性，減緩粗礦粒的沉降速度，從而減少礦漿在管路中淤積的現象，減少輸送管的堵塞現象。改進后的排尾流程圖如圖3所示。

圖3 改進后尾礦輸送示意圖

3.3 加強日常管道的保養和維護

將磨損較為嚴重的管路進行更換，保證輸送管路內壁光滑，當管路中存在焊縫時，對其打磨，減少焊瘤、焊渣的形成［6］。對管路的維護保養，做到標準化，這樣，即使在管路復雜、工況惡劣的條件下，也能做到穩定可靠，為生產順利提供安全保障［7］。

4 技改成效

4.1 技改效果

針對改進后的粗粒浮選尾礦進行篩析分析，篩析結果見表8。表8結果表明，改進后的粗粒浮選尾礦中，+0.074 mm顆粒產率為61.64%，比改進前減少了4.57%，其中+0.18 mm顆粒產率為16.39%，比改進前減少2.90%，+0.15 mm顆粒產率為19.62%，比改進前減少4.90%，而-0.023 mm顆粒產率為9.23%，比改進前增加2.07%。整體上粗顆粒比例降低細顆粒比例提高，粗粒浮選尾礦管路中的礦漿粒度組成得到較大的改善，濃度從原先的36%～40%降低到約為33%～35%之間，流動性大大提高。改進后，粗粒浮選尾礦管和總尾管堵塞問題再未發生，為提高選硫指標解決了重要的瓶頸問題。

表8 改進后粗粒浮選尾礦管內礦漿篩析結果

4.2 效益分析

1.社會效益。改進后粗粒浮選尾礦管路未再發生堵塞，為穩定生產帶來較高的社會效益。

2.經濟效益。每年可增加大約100 h的生產時間，可多生產標硫精礦1 900 t，按照市場價格450元／t，可增加85.5萬元，具有較大經濟效益。

5 結 論

為解決武山銅礦選硫粗粒浮選尾礦管路堵塞的問題，通過流程考察、尾礦篩析、現場試驗等過程得到如下結論。

1.流程考察表明細粒浮選尾礦、粗粒浮選尾礦、二次分級溢流的濃度分別為28.72%、38.58%、12.98%，二次分級溢流的水量是粗粒浮選尾礦的1.68倍，二次分級溢流礦漿流量約是粗粒浮選尾礦的1.48倍。

2.粗粒浮選尾礦的+0.074 mm顆粒含量為66.21%，粗粒級含量偏大，粗粒浮選尾礦管路坡度不足，礦粒在管路自流輸送過程中容易沉積，造成管路堵塞；二次分級溢流 +0.074 mm顆粒產率為0.09%，-0.074 mm顆粒產率達到99.91%，細粒級含量特別大。

3.現場試驗表明，二次分級溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例大于15.26%時，粗粒浮選尾礦管路不會堵塞，實際生產中這個比例控制在15%～20%左右，粗粒浮選尾礦管路將不再堵塞。

4.流程改造不僅實現新選硫系統的穩定生產，減少因粗粒浮選尾礦管路堵塞帶來的經濟損失，提高礦山資源利用率，還具有明顯的社會經濟效益［8］。為同類選礦廠尾礦管路高程差不夠、粗粒排尾的粒度粗濃度高導致的輸送堵塞問題，提供了借鑒。