針對某銅冶煉渣選礦工藝流程的探討研究

楊利平， 王子濤， 柴垣民

（山西北方銅業(yè)股份有限公司， 山西 運(yùn)城 043700）

銅冶煉渣主要成分是鐵硅酸鹽礦物和磁鐵礦，其次是殘留的一些硫化銅礦物、金屬銅及少量的氧化銅等，性質(zhì)極其復(fù)雜[1]。銅冶煉渣采用合理的爐渣緩冷速度和方式，可以提升渣內(nèi)有用礦物的結(jié)晶效果，是提高銅冶煉渣選礦回收率和爐渣資源化利用的前提條件[2]。合理的銅冶煉渣選礦工藝流程不僅可以提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益還能較好的實(shí)現(xiàn)資源綜合回收利用。

1 碎磨工藝流程

根據(jù)銅冶煉渣的性質(zhì)，采用多段破碎和磨礦才能達(dá)到銅冶煉渣選礦要求的細(xì)度，確保銅冶煉渣中含銅物料的單體解離。碎磨流程是銅冶煉渣選礦的準(zhǔn)備作業(yè)，主要有三種碎磨流程。依托山西某銅冶煉渣現(xiàn)有工藝流程，探討三種碎磨工藝流程中更適合該廠未來技術(shù)改造采用的流程。

1.1 常規(guī)碎磨流程

該流程是基于多碎少磨理論，采用三段碎礦流程+磨礦的常規(guī)流程。從山西某銅冶煉渣選礦廠現(xiàn)狀情況分析其優(yōu)勢是該工藝流程適用于銅冶煉渣性脆、堅(jiān)硬易碎難磨類型的特性；工藝技術(shù)成熟，具有豐富經(jīng)驗(yàn)的生產(chǎn)組織和管理經(jīng)驗(yàn)可借鑒。不足之處常規(guī)碎磨流程生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，破碎機(jī)、篩分、皮帶運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備數(shù)量多，廠房占地面積大；設(shè)備維修保養(yǎng)工作量大，生產(chǎn)組織及設(shè)備管理的任務(wù)量大，難度高。崗位定員人數(shù)多，給安全管理、企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展提出了挑戰(zhàn)；工藝產(chǎn)生的粉塵點(diǎn)、噪聲污染點(diǎn)多面廣，管控難度大；銅爐渣中含鐵率大，硬度高，對細(xì)碎破碎機(jī)性能要求高。

1.2 SAB 碎磨流程

該流程是一種基于半自磨理論的粗碎半自磨流程，采用粗碎+半自磨（自磨）+球磨流程[3]。該工藝流程的優(yōu)勢是工藝流程短，設(shè)備數(shù)量少，事故率低，生產(chǎn)組織簡易；設(shè)備布置較為集中、占地面積少、適應(yīng)性強(qiáng)；崗位定員人數(shù)少、勞動生產(chǎn)率高；容易實(shí)現(xiàn)選礦設(shè)備的自能化控制。隨著自動化選礦廠的建設(shè)步伐和5G 技術(shù)在礦山的推廣應(yīng)用，SAB 碎磨流程將成為碎礦工藝流程主要采用的流程。

1.3 高壓輥磨流程

高壓輥磨流程是基于高壓輥磨機(jī)技術(shù)的高壓輥磨流程，采用一段粗碎+高壓輥磨+磨礦流程工藝流程。高壓輥磨機(jī)在世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家如德國、美國、巴西、俄羅斯等成功使用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。高壓輥磨工藝具有流程配置靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、單機(jī)處理能力大的優(yōu)點(diǎn)，高壓輥非常適應(yīng)于性脆、不含泥且難磨的物料。隨著選礦技術(shù)和科技技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓輥磨流程未來必將會越來越多的應(yīng)用于銅渣選礦工藝流程中[4]。

2 磨礦浮選工藝探討研究

從現(xiàn)在選礦技術(shù)的發(fā)展和實(shí)踐應(yīng)用看，銅冶煉渣選別可回收的礦物主要有金屬銅、硫化銅和磁鐵礦，選別流程采用優(yōu)先選銅礦物，再在選銅尾礦中分選磁鐵礦。由于銅冶煉渣屬于人造礦石，其物質(zhì)組成、化學(xué)成分和結(jié)晶狀態(tài)及含銅物料的結(jié)晶粒受冶煉工藝、冶煉原料、造渣緩冷制度和環(huán)境溫度、管理水平等多種因素的影響，形成的銅冶煉渣性質(zhì)各不相同。采用的選別工藝也不盡相同，依據(jù)“能收、早收、多收”的原則，一般采用階段磨礦、階段選別流程[5]。國內(nèi)銅冶煉渣選礦的磨礦浮選工藝流程主要有“階段磨礦階段選別+中礦順序返回”、“一段磨礦+中礦單獨(dú)再磨再選”和“階段磨礦階段選別+中礦集中返回再處理”三種，進(jìn)行分別探討研究。

2.1 “階段磨礦階段選別+中礦順序返回”工藝流程

該流程主要應(yīng)用于銅冶煉渣性質(zhì)不穩(wěn)定、含銅品位高及含有單質(zhì)銅、含銅礦物的嵌布粒度粗細(xì)不均等特性的物料。在磨礦回路中設(shè)置中間浮選作業(yè)，在粗磨條件下進(jìn)行快速浮選，產(chǎn)出高品位銅精礦，避免粗粒銅礦物過磨；快速浮選尾礦再磨再選該工藝流程技術(shù)相對成熟，適應(yīng)性強(qiáng)，能實(shí)現(xiàn)含銅物料的“能收、早收、多收”，提高含銅物料的回收率，降低銅精礦“過磨”問題，如下頁圖1 所示。

圖1 “階段磨礦階段選別+中礦順序返回”流程

2.2 “一段磨礦+中礦單獨(dú)再磨再選”流程

該流程需與半自磨機(jī)組合，半自磨機(jī)和旋流器閉路磨礦作業(yè)可將溢流產(chǎn)品控制在2 mm 以下，并且需要一段磨機(jī)磨礦能力大、效率高的前提下，實(shí)現(xiàn)大部分含銅物料的單體解離，才能發(fā)揮該流程“拋尾”優(yōu)勢。中礦集中進(jìn)行再磨再選，選用再磨磨機(jī)規(guī)格相對較小，且有利于降低中礦中連生體含量，提高含銅礦物單體解離度。該流程主要應(yīng)用于銅爐渣含銅品位較低，含銅物料嵌布粒度較細(xì)，為降低含銅礦物流失在尾礦中，粗掃選作業(yè)中浮選藥劑單耗量相對較高，如圖2 所示。

圖2 “一段磨礦+中礦單獨(dú)再磨再選”流程

該流程相對簡單，雖增加了中礦單獨(dú)再磨再選作業(yè)，可減少二段磨礦作業(yè)，相對配套的設(shè)備設(shè)施規(guī)格明顯降低。不足之處是為確保一段磨礦能力和效率，杜絕“跑粗”現(xiàn)象的發(fā)生，一段磨礦設(shè)備設(shè)計(jì)選型相對規(guī)格較大，含銅物料有“過磨”現(xiàn)象發(fā)生。

2.3 “階段磨礦階段選別+中礦集中返回再處理”流程

該流程將中礦集中返回再處理，綜合了前兩個(gè)工藝流程的優(yōu)勢。如圖3 所示，再處理的方式根據(jù)中礦的濃度和細(xì)度以及單體解離度、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備選型、建設(shè)場地等原因一般選用以下幾種處理方法。

圖3 “階段磨礦階段選別+中礦集中返回再處理”流程

1）采用中礦集中返回二段磨礦作業(yè)進(jìn)行再分級和磨礦，該流程中礦處理方式工藝流程相對簡單，設(shè)備布置少，也能實(shí)現(xiàn)對中礦再磨。它的不足之處中礦本身即為二段分級的溢流產(chǎn)品，再次返回二段分級，分級效果較差；中礦直接返回會因中礦返回量波動影響二段磨礦效率及旋流器分級效率，惡化磨礦作業(yè)造成跑粗或過磨現(xiàn)象，影響銅冶煉渣選礦的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。

2）采用中礦集中返回單獨(dú)再磨再選工藝流程，中礦集中進(jìn)行再磨再選，有效提高銅礦物單體解離度，降低連生體含量，但是需要增加一臺磨機(jī)和數(shù)臺浮選設(shè)備及其配套設(shè)備，投入大，流程較復(fù)雜，一般應(yīng)用于中礦產(chǎn)率高、難分選或?qū)ξ驳V品位要較高要求的銅爐渣選礦工藝流程中。

3）采用中礦集中返回單獨(dú)分級后再磨的工藝流程，單獨(dú)分級后沉砂返回二段磨礦作業(yè)進(jìn)行再磨，溢流產(chǎn)品因濃度低可用于磨礦過程的補(bǔ)加水。該流程中礦處理工藝流程相對簡單，結(jié)合了前兩種中礦處理的優(yōu)點(diǎn)，即可以將中礦的粗粒級連生體進(jìn)行選擇性再磨，提高含銅礦物單體解離度，又能有效提高含銅物料的連生體選別效果。

3 脫水工藝探討研究

目前在銅冶煉渣選礦工藝流程中，主要采用“濃縮+過濾”兩段脫水流程，一般也會采用在濃密機(jī)脫水前增設(shè)水力旋流器分級預(yù)先對物料進(jìn)行分級濃縮處理，沉砂給入過濾機(jī)進(jìn)行脫水，溢流進(jìn)入濃密機(jī)沉降，優(yōu)點(diǎn)就是可以減小選用濃縮設(shè)備規(guī)格，提高脫水效率。

4 結(jié)論

1）通過上述詳細(xì)的對銅冶煉渣破碎、磨礦、選別和脫水工藝流程的探討對比，各種工藝流程都有自己的優(yōu)點(diǎn)和不足，在銅冶煉渣選礦設(shè)計(jì)或者技術(shù)升級改造中，采用哪種工藝流程，主要依據(jù)銅冶煉渣的性質(zhì)和選礦綜合效益評估情況，選擇適合的銅冶煉渣選礦工藝流程。

2）隨著選礦技術(shù)向綠色智能化和環(huán)保人性化的發(fā)展，粗碎+半自磨碎磨流程易于實(shí)現(xiàn)自動化控制，勞動定員少，將成為主要的銅冶煉渣選碎磨工藝流程。

3）隨著國內(nèi)高壓輥磨技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，高壓輥磨的優(yōu)越性也將逐步應(yīng)用于銅冶煉渣礦廠。

4）“階段磨礦階段選別+中礦單獨(dú)再處理”工藝流程，磨礦浮選工藝流程適用性強(qiáng)，有利于提高含銅物料的回收率，降低含銅物料的流失。

5）根據(jù)對銅冶煉渣選礦流程的探討研究，采用“粗碎+半自磨+階段磨礦和選別+中礦單獨(dú)再處理”的工藝流程非常適合于山西某銅冶煉渣選礦廠今后工藝技術(shù)升級改造。