貴冶卡爾多爐渣選礦技術研究與生產實踐

吳 波，彭俊軍，徐國華

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

江銅集團貴溪冶煉廠擁有兩套閃速熔煉系統，一系統產閃速爐渣、鑄造轉爐渣，二系統產閃速爐渣、緩冷轉爐渣及卡爾多爐渣，選礦車間將上述各種爐渣按一定比例混合進行生產處理得到渣精礦和尾礦，渣精礦通過濃縮脫水后返回熔煉閃速爐冶煉，尾礦作為原料被銷售至水泥廠。

銅冶煉爐渣是銅冶煉過程中產生的一些廢棄物，在銅冶煉過程之后我國的銅渣產量都十分龐大，大量的銅渣量不僅會造成資源浪費，還會給環境帶來較大的壓力。我國的銅礦石較為短缺，若是能夠將這些銅渣進行再處理利用，對于緩解我國金屬短缺以及減低環境污染就有著十分重要的意義[1，2]。銅冶煉爐渣的物理特性為硬度高、韌性強、脆性大，這也決定了此類爐渣易碎難磨的特性[3]。銅冶煉爐渣實際是一種人造礦石[4]，貴冶選礦車間運用粗碎+半自磨機+球磨機+浮選+脫水的選礦方法進行處理[5]，多年的生產實踐經驗表明，影響貴冶爐渣選礦指標的因素較多[6]，其中爐渣本身的性質一直被看作是重要的影響因素之一，掌握每種爐渣性質對選礦有著很重要的指導意義。查閱相關的資料和文獻，卡爾多爐渣的相關性質的資料幾乎沒有，本著探索卡爾多爐渣性質的目的，對其進行了選礦可選性的探索研究。

1 卡爾多爐渣性質

試驗原料取自貴溪冶煉廠二系統爐渣緩冷場，對其進行粗碎+中碎+細碎，篩分后最終-2mm占100%。該爐渣外觀呈黑色和黑中透紫色，性脆堅硬，結構致密，密度4.8g/cm3。爐渣中銅品位為7.69%，銅的賦存狀態如表1所示。由表1可知，銅元素的存在形式以金屬銅和硫化銅為主，分布率分別為62.54%和28.87%。氧化銅較少，其余部分存在于硅酸鹽中。

表1 卡爾多爐渣樣品化學物相分析結果/%

2 實驗研究

2.1 磨礦細度試驗

通過實驗室多組的磨礦試驗，發現磨礦細度達到了-0.043mm占80%后，可清晰看見有一部分金屬銅無法被磨碎；于是增加磨礦細度，當-0.043mm達到96.7%時，仍然還有一部分金屬銅在篩上，最大的有1mm＊0.8mm。由此可見，卡爾多爐渣的試驗磨礦使用傳統的實驗室磨礦方式不能達到預期目的。

2.1.1 試驗磨礦方式的確定

銅在爐渣中主要以單質銅、輝銅礦、銅藍為主，其中銅單質占62.54%左右，銅單質相對很軟，韌性較好，不易被磨細，在磨礦過程中很容易被鋼球磨成扁狀，而且尺寸較大。為解決其對試驗的影響，做了如下的分段磨礦探索試驗[7]。

設計5組試驗，通過一段磨礦后，每組樣品用200目的標準篩進行篩分，觀察篩上的物料中是否只含有金屬銅，結果如表2所示。

表2 一段磨礦后樣品篩分情況

由上表可看出，通過一段磨礦，可實現金屬銅與爐渣分離。據此，通過一段磨礦+篩分+二段磨礦的方式，可以實現卡爾多爐渣實驗室磨礦和將尺寸較大的金屬銅預先分選出來。由此確定實驗室磨礦流程如圖1所示。

圖1 磨礦流程圖

2.1.2 磨礦細度試驗

根據前人對爐渣磨礦的研究，磨礦細度一般控制在-0.043mm目占85%為宜[8]，而由于卡爾多爐渣銅的品位比轉爐渣的品位要高，于是對其進行了磨礦細度的探索性試驗。另外，爐渣的比重較大，且金屬銅含量較高，故粗一浮選濃度控制在45%較為合適[8]。考慮到爐渣中銅品位相對較高的實際情況，實驗室一段粗選很難實現爐渣中的銅有效回收，浮選試驗流程決定采用兩粗開路浮選流程[9]，確定磨礦細度測試的浮選流程圖按照圖2所示。

圖2 磨礦細度測試浮選流程圖

二段磨礦的給礦粒度為-0.074mm占100%，根據試驗計劃，設計了5組不同磨礦細度的爐渣浮選試驗。試驗結果如表3所示。

表3 卡爾多爐渣磨礦-0.043mm含量對比試驗結果表/%

上述結果表明，卡爾多爐渣磨礦細度相對于其它爐渣要求更高，當原礦中-0.043mm占90%的時候，尾礦含銅品位最低。當-0.043mm占85%時，尾礦含銅品位仍然較高；當-0.043mm占95%時，尾礦含銅品位沒有下降，而精礦品位下降明顯。

2.2 浮選濃度試驗

上述磨礦細度探索試驗獲得了較好的實驗室浮選指標，因而浮選濃度試驗也采用如圖2所示的兩粗開路浮選流程。根據磨礦細度試驗結果，浮選的試驗條件為：-0.043mm占90%，對粗一的浮選濃度進行試驗探索，根據貴溪冶煉廠生產實踐經驗，以及礦漿體積濃度概念[10]，設計濃度的變量值從39%至49%，結果如表4所示。

表4 粗一濃度試驗結果/%

濃度為45%的時候，尾礦含銅品位最低，試驗再次表明，45%的入選濃度對爐渣選礦是比較合適的。

在確定粗一浮選入選濃度后，對粗二浮選濃度進行進一步試驗探索，結果如表5所示。

表5 粗二濃度試驗結果/%

上表中可以看出，粗選二的濃度控制在39-41%左右時，尾礦含銅品位較好，銅的回收率相對較高。

2.3 卡爾多爐渣對生產指標影響的探索試驗

貴冶熔煉車間二系統產出的卡爾多爐渣的數量相對其爐渣的數量要少很多，而在實際的生產實踐的過程中，每當單獨處理二系統爐渣時(包含閃速爐渣、轉爐渣、卡爾多爐渣)，浮選指標偶爾會出現一定程度的惡化，而此時轉爐渣、閃速爐渣均未有任何的變化。為探索其是否是卡爾多爐渣影響指標的原因，將卡爾多爐渣按不同比例與其它爐渣混合，混合后的爐渣進行磨礦浮選試驗。粗一Z-200#的添加量為50g/t，2#油的添加量為15g/t；粗二Z-200#的添加量為30g/t，2#油的添加量為10g/t。試驗流程圖按照圖3所示。

圖3 卡爾多爐渣對生產指標影響試驗流程圖

按照上述的思路，設計了6組試驗，結果如表6所示。

表6 卡爾多爐渣對生產指標影響試驗結果/%

上表結果顯示，當卡爾多爐渣含量較少時，其對尾礦含銅指標幾乎沒有影響；當含量上升時，對尾礦含銅指標有明顯的影響。

為進一步驗證上述結論，用圖2的試驗流程設計了卡爾多爐渣不同比例的6組試驗，結果如表7所示。

表7 卡爾多爐渣對生產指標影響試驗結果/%

表7表明，卡爾多爐渣含量的改變與尾礦含銅品位變化沒有直接聯系。

對比表6和表7，排除卡爾多爐渣磨礦方面的因素，其對尾礦含銅品位沒有直接的影響。

3 卡爾多爐渣選礦生產實踐

貴溪冶煉廠熔煉車間二系統產出卡爾多爐渣的量為70t/d左右，熔煉車間二系統產出閃速爐渣、轉爐渣、卡爾多爐渣共計2100t/d左右，所有爐渣全部為緩冷渣；熔煉車間一系統產出閃速爐渣、鑄造轉爐渣共計2700t/d左右，閃速爐渣為緩冷渣，卡爾多爐渣量約占總爐渣量的1.46%左右，占熔煉車間二系統爐渣的3.33%左右。

卡爾多爐渣量小，但因其含銅品位相對很高，結合上述試驗結果，生產實踐過程中使其與其它爐渣充分混勻。具體是緩冷結束后翻包時，將其隨機倒運至閃速爐渣之上，使二者充分混勻，避免將其堆放在某一區域而造成集中進入磨浮生產系統。

落實上述混勻措施后，貴溪冶煉廠選礦車間在單獨生產熔煉車間二系統爐渣時，浮選指標沒有出現過明顯惡化的情況。

4 結論

（1）卡爾多爐渣金屬銅的含量很高，其相對較軟，磨礦時容易被鋼球砸扁，不易被磨細，對其進行研究須將顆粒較大的金屬銅單質預先分選出來，實驗室可用200目泰勒標準篩篩分的方法將該部分的金屬銅提前分選出來。

（2）卡爾多爐渣分選細度相比較其它爐渣要求更高，-0.043mm占90%為宜。

（3）粗一浮選濃度為45%有利于浮選指標，粗二浮選濃度為39%～41%為宜。

（4）卡爾多爐渣以實際產出比例充分混勻在混合爐渣里面，不會影響浮選指標。