貴冶卡爾多爐渣選礦技術(shù)研究與生產(chǎn)實(shí)踐

吳 波，彭俊軍，徐國華

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠擁有兩套閃速熔煉系統(tǒng)，一系統(tǒng)產(chǎn)閃速爐渣、鑄造轉(zhuǎn)爐渣，二系統(tǒng)產(chǎn)閃速爐渣、緩冷轉(zhuǎn)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(jìn)行生產(chǎn)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(chǎn)生的一些廢棄物，在銅冶煉過程之后我國的銅渣產(chǎn)量都十分龐大，大量的銅渣量不僅會造成資源浪費(fèi)，還會給環(huán)境帶來較大的壓力。我國的銅礦石較為短缺，若是能夠?qū)⑦@些銅渣進(jìn)行再處理利用，對于緩解我國金屬短缺以及減低環(huán)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(qiáng)、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(shí)際是一種人造礦石[4]，貴冶選礦車間運(yùn)用粗碎+半自磨機(jī)+球磨機(jī)+浮選+脫水的選礦方法進(jìn)行處理[5]，多年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，影響貴冶爐渣選礦指標(biāo)的因素較多[6]，其中爐渣本身的性質(zhì)一直被看作是重要的影響因素之一，掌握每種爐渣性質(zhì)對選礦有著很重要的指導(dǎo)意義。查閱相關(guān)的資料和文獻(xiàn)，卡爾多爐渣的相關(guān)性質(zhì)的資料幾乎沒有，本著探索卡爾多爐渣性質(zhì)的目的，對其進(jìn)行了選礦可選性的探索研究。

1 卡爾多爐渣性質(zhì)

試驗(yàn)原料取自貴溪冶煉廠二系統(tǒng)爐渣緩冷場，對其進(jìn)行粗碎+中碎+細(xì)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(jiān)硬，結(jié)構(gòu)致密，密度4.8g/cm3。爐渣中銅品位為7.69%，銅的賦存狀態(tài)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(xué)物相分析結(jié)果/%

2 實(shí)驗(yàn)研究

2.1 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

通過實(shí)驗(yàn)室多組的磨礦試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)磨礦細(xì)度達(dá)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(xì)度，當(dāng)-0.043mm達(dá)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(yàn)?zāi)サV使用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室磨礦方式不能達(dá)到預(yù)期目的。

2.1.1 試驗(yàn)?zāi)サV方式的確定

銅在爐渣中主要以單質(zhì)銅、輝銅礦、銅藍(lán)為主，其中銅單質(zhì)占62.54%左右，銅單質(zhì)相對很軟，韌性較好，不易被磨細(xì)，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(yàn)的影響，做了如下的分段磨礦探索試驗(yàn)[7]。

設(shè)計(jì)5組試驗(yàn)，通過一段磨礦后，每組樣品用200目的標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分，觀察篩上的物料中是否只含有金屬銅，結(jié)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(shí)現(xiàn)金屬銅與爐渣分離。據(jù)此，通過一段磨礦+篩分+二段磨礦的方式，可以實(shí)現(xiàn)卡爾多爐渣實(shí)驗(yàn)室磨礦和將尺寸較大的金屬銅預(yù)先分選出來。由此確定實(shí)驗(yàn)室磨礦流程如圖1所示。

圖1 磨礦流程圖

2.1.2 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

根據(jù)前人對爐渣磨礦的研究，磨礦細(xì)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(zhuǎn)爐渣的品位要高，于是對其進(jìn)行了磨礦細(xì)度的探索性試驗(yàn)。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(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)室一段粗選很難實(shí)現(xiàn)爐渣中的銅有效回收，浮選試驗(yàn)流程決定采用兩粗開路浮選流程[9]，確定磨礦細(xì)度測試的浮選流程圖按照圖2所示。

圖2 磨礦細(xì)度測試浮選流程圖

二段磨礦的給礦粒度為-0.074mm占100%，根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃，設(shè)計(jì)了5組不同磨礦細(xì)度的爐渣浮選試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 卡爾多爐渣磨礦-0.043mm含量對比試驗(yàn)結(jié)果表/%

上述結(jié)果表明，卡爾多爐渣磨礦細(xì)度相對于其它爐渣要求更高，當(dāng)原礦中-0.043mm占90%的時候，尾礦含銅品位最低。當(dāng)-0.043mm占85%時，尾礦含銅品位仍然較高；當(dāng)-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(yàn)

上述磨礦細(xì)度探索試驗(yàn)獲得了較好的實(shí)驗(yàn)室浮選指標(biāo)，因而浮選濃度試驗(yàn)也采用如圖2所示的兩粗開路浮選流程。根據(jù)磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果，浮選的試驗(yàn)條件為：-0.043mm占90%，對粗一的浮選濃度進(jìn)行試驗(yàn)探索，根據(jù)貴溪冶煉廠生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以及礦漿體積濃度概念[10]，設(shè)計(jì)濃度的變量值從39%至49%，結(jié)果如表4所示。

表4 粗一濃度試驗(yàn)結(jié)果/%

濃度為45%的時候，尾礦含銅品位最低，試驗(yàn)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(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)探索，結(jié)果如表5所示。

表5 粗二濃度試驗(yàn)結(jié)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(chǎn)指標(biāo)影響的探索試驗(yàn)

貴冶熔煉車間二系統(tǒng)產(chǎn)出的卡爾多爐渣的數(shù)量相對其爐渣的數(shù)量要少很多，而在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐的過程中，每當(dāng)單獨(dú)處理二系統(tǒng)爐渣時(包含閃速爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、卡爾多爐渣)，浮選指標(biāo)偶爾會出現(xiàn)一定程度的惡化，而此時轉(zhuǎn)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(biāo)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(jìn)行磨礦浮選試驗(yàn)。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(yàn)流程圖按照圖3所示。

圖3 卡爾多爐渣對生產(chǎn)指標(biāo)影響試驗(yàn)流程圖

按照上述的思路，設(shè)計(jì)了6組試驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。

表6 卡爾多爐渣對生產(chǎn)指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)果/%

上表結(jié)果顯示，當(dāng)卡爾多爐渣含量較少時，其對尾礦含銅指標(biāo)幾乎沒有影響；當(dāng)含量上升時，對尾礦含銅指標(biāo)有明顯的影響。

為進(jìn)一步驗(yàn)證上述結(jié)論，用圖2的試驗(yàn)流程設(shè)計(jì)了卡爾多爐渣不同比例的6組試驗(yàn)，結(jié)果如表7所示。

表7 卡爾多爐渣對生產(chǎn)指標(biāo)影響試驗(yàn)結(jié)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(lián)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(chǎn)實(shí)踐

貴溪冶煉廠熔煉車間二系統(tǒng)產(chǎn)出卡爾多爐渣的量為70t/d左右，熔煉車間二系統(tǒng)產(chǎn)出閃速爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、卡爾多爐渣共計(jì)2100t/d左右，所有爐渣全部為緩冷渣；熔煉車間一系統(tǒng)產(chǎn)出閃速爐渣、鑄造轉(zhuǎn)爐渣共計(jì)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(tǒng)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(jié)合上述試驗(yàn)結(jié)果，生產(chǎn)實(shí)踐過程中使其與其它爐渣充分混勻。具體是緩冷結(jié)束后翻包時，將其隨機(jī)倒運(yùn)至閃速爐渣之上，使二者充分混勻，避免將其堆放在某一區(qū)域而造成集中進(jìn)入磨浮生產(chǎn)系統(tǒng)。

落實(shí)上述混勻措施后，貴溪冶煉廠選礦車間在單獨(dú)生產(chǎn)熔煉車間二系統(tǒng)爐渣時，浮選指標(biāo)沒有出現(xiàn)過明顯惡化的情況。

4 結(jié)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(xì)，對其進(jìn)行研究須將顆粒較大的金屬銅單質(zhì)預(yù)先分選出來，實(shí)驗(yàn)室可用200目泰勒標(biāo)準(zhǔn)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(xì)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(biāo)，粗二浮選濃度為39%～41%為宜。

（4）卡爾多爐渣以實(shí)際產(chǎn)出比例充分混勻在混合爐渣里面，不會影響浮選指標(biāo)。