淺談提高外銷銅冶煉中間物料樣品的加工質量

周吉合

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

外銷銅冶煉塊狀物料目前包括鼓風爐渣、反射爐渣、濕法銅泥等，是冶煉過程中產生的一種中間產物［1］，主要含金、銀、銅、及少量的鉍等有價元素，由于技術和成本條件的限制，工廠沒有對其進行綜合處理，為此工廠專門建立了庫房，對物料進行專門的貯存，但物料里面含有多種有價元素，如果不對其進行處理，不僅占用場地易形成廢料，而且還造成資源的浪費，在講究降本增效的時代，對物料進行處理顯得非常迫切，對此工廠積極尋求外部市場，但要達成長期合作首要的就是樣品的加工質量［2］，而樣品的加工質量取決于取樣和制樣過程，但由于爐渣的物理特性（堿性渣、酸性渣）堆放容易形成大小不一的結塊，結塊的形成會造成元素品質的波動，目前的取制樣方法不能很好的反映貨物的品質，不論結果偏高或者偏低對買賣雙方都是不公平的，不能得到客戶的認可，對此就要從取樣和制樣方法上面尋找解決辦法，通過不斷的探索和改進，工廠摸索出了一套行之有效的取制樣方法并納入到操作文件，2017-2019年反射爐渣共計外賣3309.5t，鼓風爐渣491.28t，濕法銅泥4010.92t，合計外賣達7811.7t，通過不斷的外賣，不僅減少了占用的場地，降低了庫存，更為工廠帶來可觀的經濟效益。

2 爐渣物料元素品質分布情況調查

爐渣是火法［3］冶煉過程中生產的浮在金屬等液態物質表面的溶體，其組成以氧化物為主，還常含有硫化物并夾帶少量金屬，在完成造渣之后，沉積在鍋爐底部，形成類似于“鐵鍋”形狀的塊狀物料，為了對其元素品質分布情況進行掌握，隨機選取部分塊狀物料，然后用挖掘機對其上部、中部、底部不同位置進行碾壓，把大的結塊碾壓成較小的塊狀，每碾壓完一個區域，對其同一區域隨機選取3個不同部位進行取樣，依次操作，共取其上部、中部、底部三個區域不同部位的9個樣品，取完之后，首要用破碎機破碎成1cm左右大小的顆粒狀，破碎之后進行混勻和縮分，縮分之后再進行篩分，每個部位分篩上、篩下兩個樣品送去化驗，化驗結果如表1、2、3。

表1 上部元素品質化驗情況表

表2 中部元素品質化驗情況表

表3 下部元素品質化驗情況表

從表1、2、3數據中可以看出同一區域不同部位品質元素波動很大，同一部位篩上和篩下品質元素波動大，元素品質分布沒有規律性可尋，從取樣的均勻性［4］和代表性上來看，如果不對塊狀物料進行處理，樣品的品質波動就非常之大，無法滿足樣品均勻性的要求，也就致使樣品沒有代表性，不能真實的反應物料的品質，也無法滿足樣品的化驗要求，更無法得到客戶的認可和購買。

3 爐渣存放的現狀

爐渣產出之后會送至專門的庫房堆放在一起，但由于爐渣的物理特性（堿性渣、酸性渣）長期堆放容易形成大的結塊，給取制樣帶來困難，如圖1。

圖1 堆放的物料

4 取樣方法的實驗和改進

大的塊狀物料（如圖1）在原料取樣方面無論從均勻性上或是代表性上都沒有操作性，首先品質波動大，取樣沒有代表性，其次釬或鏟取都無法取到，因此對于大的塊狀物料首先要對其進行前期破碎，把大的塊狀物料用挖掘機進行碾壓，碾壓到10～15cm的塊狀，如圖2，碾壓后的物料在取樣方面就具備可行性，目前在原料取樣方面只有兩種取樣方式，釬取法或鏟取法，為了搞清楚那種取樣方法更有代表性，采用兩種不同的取樣方法進行實驗。

圖2 破碎后的物料

4.1 釬取法

在現場用裝載機隨機選取8個位置，每個位置隨機鏟一斗，用樣釬沿裝載機中間線的上下平行三個位置（如圖3）共6釬作為一個樣品。

圖3 取樣布點圖

共取8個實驗樣品，再從每個實驗樣品里面隨機取部分樣品組合成一個混合樣［5］，9個樣品都進行單獨加工，制樣完畢后，送至化驗室進行化驗，化驗結果如表4。

表4 實驗樣品的化驗結果

從表4可以看出8個樣品的品質波動還是比較大的，特別是Au、Ag的波動，這是因為樣釬取的大部分都是粉狀，結塊的物料只有部分攜帶進入樣品里面，結塊的品質有高有低，致使取出的樣品均勻性不夠，品質波動大，不能滿足原料檢驗的要求，樣品9的化驗結果基本接近8個樣品的中位值，也不能真實的反應物料的品質。

4.2 鏟取法

首先用裝載機把樣品從破碎后的庫房鏟到外面干凈空曠的地方，均勻鋪成厚度不超過15cm的長方形堆，然后用繩子劃分成2×2m的正方形網格（如圖4），在每個網格的頂點(黑色點）用鐵鍬鏟取一鏟，把所取的樣品全部集合在一起，然后用5目網篩進行篩分，把篩上的結塊堆放在一起，用破碎機對篩上結塊進行不斷破碎，直至破碎至與篩下粒度接近，然后把篩上破碎完的樣品與篩下樣品全部混合在一起，對兩種樣品進行充分混勻，用縮分轉堆法進行不斷縮分，轉堆一次舍棄一半，直至轉堆縮分到所需樣量（5kg左右），取樣破碎流程圖如圖5。

按照此操作取樣法，在現場鋪成4個類似的15cm厚的長方形堆作為實驗樣品，通過圖5流程圖的操作方法，取4個實驗樣品并加工成4個樣品送至化驗室進行化驗，化驗結果如表5。從表5可以看出樣品的品質波動都在允差范圍之內，樣品均勻性和代表性符合要求。

通過表4和表5兩種取樣方法化驗結果的對比，樣鏟法雖然操作比較繁瑣，但更符合原料檢驗的取樣要求，在均勻性上更有代表性，樣鏟取樣操作法可以作為塊狀物料的取樣方法，但樣品加工的質量不僅在于取樣的代表性和均勻性，后期的制樣方法也是影響樣品加工質量的關鍵因素。

圖4 正方形網格圖

圖5 取樣破碎流程圖

表5 化驗結果

5 制樣方法的實驗和改進

塊狀外銷物料經過破碎之后大部分屬于粉末狀物料，銅精礦就屬于粉末狀物料，塊狀物料的制樣方法可以參考銅精礦的制樣模式，目前銅精礦的制樣模式為：縮分、測水、加工、過篩4個過程，縮分要在專門的勻樣盤里面翻轉3次，平鋪成4×5的20格進行平行樣測水，加工方法有棒磨機和研磨機兩種，研磨之后都要全部過180目篩，塊狀物料可以參考銅精礦的制樣模式，這就要從各個環節進行實驗，由于縮分和測水過程屬于樣品的進一步混勻過程，只要保證能均勻進行3次翻轉，樣品的均勻性就可以得以保證，影響樣品加工質量就在于加工和過篩的過程。

5.1 加工實驗

5.1.1 縮分法

銅精礦屬于均勻的粉末狀，縮分后可以直接研磨，塊狀物料按此方法縮分4個樣品，縮分之后進行加工送化驗，化驗結果如表6。

表6 化驗結果

從表6可以看出由于物料里面含有少量大小不一的塊狀物料，品質分布不均勻，致使樣品產生了大的波動。

5.1.2 過篩破碎法

對樣品首先進行再次過篩（10目篩），把篩上樣品用制樣機破碎，然后把篩上和篩下進行充分的混勻，按此方法縮分4個樣品，縮分之后進行加工送化驗，化驗結果如表7。

表7 化驗結果

從表7可以看出化驗結果波動在正常范圍，此制樣法可行。

通過表6和表7的實驗結果可以得出塊狀物料的制樣方式與銅精礦不同，塊狀物料在研磨前，必須對篩上大的顆粒再次進行破碎，從而保證樣品的均勻性。

5.2 過篩法

塊狀物料通過研磨后的粒度無法達到銅精礦的粒度，不論用150目篩或180目套篩，篩上顆粒都無法全部通過，選取同一批2個樣品分別用150目篩和180目篩進行化驗，化驗結果如表8。

表8 兩種套篩化驗結果

從表8可以看出，篩上樣量的多少對品位的影響較大，同等研磨條件下篩上越多，化驗品位就偏低，對于塊狀物料的過篩不是越細越好，而是要選擇適合的。

6 結論

通過以上對取樣和制樣方法的實驗和分析，可以得出塊狀物料的取制樣流程，如圖6 。

從整個流程圖可以看出塊狀物料的過篩和破碎很關鍵，只有對過篩后的篩上顆粒不斷進行破碎和研磨，樣品才能更加均勻，樣品的加工質量才能不斷提高，從而滿足檢驗和化驗的要求，從2017年1月對塊狀外銷物料的取制樣方法進行實驗到2017年3月結束，經過3個月的實驗最終確定圖4的操作流程，從2017年4月份開始采用此操作流程，到2019年共檢驗塊狀外銷物料226批次，其中超差只有2批次，檢驗合格率達到99.1%，不僅滿足了檢驗的要求，更贏得了客戶的信任，達到了雙贏的要求。

圖6 取樣制樣流程圖

7 結束語

提升樣品加工的質量，關鍵在于樣品的均勻性和代表性，而只有取制樣方法的合理才能保證樣品的均勻性和代表性，塊狀物料的取制樣方法不僅適用于塊狀外銷物料，也適用于類似的其他塊狀物料，2019年9月工廠新增了冰銅［6］物料的檢驗，而冰銅也是塊狀物料，參考塊狀物料的取制樣方法對冰銅物料進行快化實驗，化驗結果符合要求，從2019年至今，共檢驗冰銅26批次，超差1起，檢驗合格率達到了96.2%，不僅為實驗節約了時間，也提高了新物料的進廠檢驗效率，更使此操作法在原料檢驗上得以推廣和應用。