趙高峰， 杜新玲， 常艷兵

(1.河南豫光金鉛股份有限公司, 河南 濟(jì)源 459001; 2.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院冶金化工系, 河南 濟(jì)源 459001)

0 前言

河南豫光金鉛股份有限公司是國內(nèi)首家采用雙底吹工藝進(jìn)行銅锍連續(xù)吹煉的企業(yè)[1-2]。雙底吹煉銅過程產(chǎn)生的吹煉渣含銅8%～15%，返回熔煉系統(tǒng)配料。熔煉爐每小時投料85 t左右，渣率58%～62%，渣含銅約3%～4%，遠(yuǎn)高于原礦0.7%～0.8%的銅品位[3]，按60%的渣率計算，每年渣帶走的銅金屬量達(dá)1.7萬t左右，因此實(shí)現(xiàn)熔煉渣中銅資源高效回收是銅冶煉企業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)效益的重要手段。

1 銅底吹熔煉渣的性質(zhì)

銅底吹熔煉渣是一種黑色、致密、堅硬，耐磨的玻璃相，表面有金屬光澤，顆粒形狀不規(guī)則、棱角分明，密度3.3～4.5 t/m3，松散密度1.6～2.0 t/m3，F(xiàn)e/SiO2在1.7～1.9之間。銅渣的礦物組成比較簡單，基本上為磁鐵礦、鐵橄欖石、銅硫化物、金屬銅和玻璃相[4-5]。銅渣中含有大量的鐵，主要分布在橄欖石和磁性氧化鐵中；銅礦物則以細(xì)小顆粒嵌布其中，或多種銅礦物嵌布共生[6]。銅底吹熔煉渣的主要成分如表1所示。

表1 銅底吹熔煉渣的化學(xué)成分 %

2 銅底吹熔煉渣綜合回收工藝選擇

2.1 工藝特點(diǎn)

銅渣的處理工藝主要有渣浮選和電爐貧化兩種。

浮選工藝是將銅渣經(jīng)過磨礦后解離，渣中以銅锍形式存在的銅被浮選藥劑捕收，然后通過磁選技術(shù)分離磁性氧化鐵得到鐵精礦，即浮選回收銅，磁選回收鐵，從而實(shí)現(xiàn)銅渣的綜合利用，并有效控制重金屬的污染[7]。

電爐貧化是通過電爐提溫降低渣粘度，利用銅液和渣的密度差使渣中銅沉降，從而降低渣含銅。

選礦法和電爐貧化兩種方法比較：

(1)選礦法所得棄渣品位低，有利于提高回收率。電爐貧化的棄渣含銅約0.6%～0.8%，選礦處理爐渣的棄渣品位在0.2%～0.4%。

(2)選礦法處理爐渣，所得渣精礦品位高，精礦產(chǎn)率低，減少了配入爐內(nèi)的渣精礦量，從而提高了爐子的冶煉能力。

(3)爐渣經(jīng)浮選后，除去了大量的Fe3O4和其他雜質(zhì)，減少了影響冶煉過程的不利因素，為冰銅與渣的分離創(chuàng)造了良好條件，減少了銅的損失，提高了冶煉回收率。

(4)選礦法與火法貧化相比能耗低，奧托昆普公司采用電爐貧化的能耗為90 kWh/t，而采用選礦方法的能耗為44.2 kWh/t，選礦方法的能耗為火法貧化能耗的1/2，大大降低了冶煉成本。

(5)經(jīng)過碎磨后的選礦渣尾礦粒度變細(xì)，且尾礦含鐵較高，可被其他多個行業(yè)利用。

所以，浮選法處理冶煉渣回收銅，回收率高、生產(chǎn)成本低、富集效果好，是一種經(jīng)濟(jì)有效的回收方法[8]。綜合考慮企業(yè)生產(chǎn)的需求，故選擇浮選法提取熔煉渣中的銅，產(chǎn)出含銅22%～25%的渣精礦。

2.2 銅渣浮選流程選擇

銅渣浮選工藝流程如圖1所示。

圖1 銅渣選礦工藝流程

(1)緩冷制度

冷卻制度對爐渣的浮選指標(biāo)起決定性作用。常用的冷卻方式有3種：自然冷卻，水淬，保溫冷卻+水淬。大量工程實(shí)踐表明，銅渣緩慢自然冷卻可使大部分銅粒子在渣中析出，有利于回收。本工藝選擇熔煉渣由渣包車運(yùn)輸?shù)骄徖鋱龊蟛捎每绽?6 h+水冷44 h的緩冷制度。

(2)磨礦流程

銅渣浮選碎磨主要有常規(guī)碎磨流程與半自磨流程，目前國內(nèi)部分銅冶煉廠采用半自磨技術(shù)。用帶變頻調(diào)速的半自磨代替中碎和細(xì)碎作業(yè)，流程短，配置簡單，自動化程度高，對粉礦和泥礦具有較好的適應(yīng)性，解決了常規(guī)破碎工藝難以適應(yīng)爐渣物料變化的問題。

(3)階段磨礦階段選別

針對熔煉渣比重大、硬度高、易碎難磨、嵌布粒度細(xì)且不均勻等特點(diǎn)，粗磨后首先進(jìn)行快速浮選，回收已單體解離的礦物，之后進(jìn)行細(xì)磨。故采用粗碎- 半自磨- 兩段球磨的碎磨流程，兩段快速浮選- 一段粗選- 兩段精選- 兩段掃選的浮選工藝流程?？焖俑∵x采用選擇性較好的Z-200為捕收劑，捕收能力較強(qiáng)的異戊基黃藥作為粗選和掃選的捕收劑，松醇油為起泡劑，其中快速浮選精礦和精選精礦合并作為最終精礦。浮選精礦和浮選尾礦分別輸送至精礦和尾礦濃密池預(yù)先濃縮，之后經(jīng)陶瓷過濾機(jī)脫水，得到最終精礦和尾礦。最終精礦返回熔煉爐，尾礦作為副產(chǎn)品出售。

(4)藥劑制度

快速浮選采用Z-200為捕收劑，異戊基黃藥作為粗選和掃選的捕收劑，松醇油為起泡劑，具體藥劑制度見表2。

表2 藥劑制度對照表

(5)鋼球制度

根據(jù)浮選粒度要求及磨機(jī)的筒體尺寸，決定在4845的半自磨中使用Φ120 mm鋼球，在3645的一段球磨中采用Φ60 mm鋼球，在3245的二段球磨中使用Φ30 mm鋼球，具體添加制度如表3。

3 生產(chǎn)實(shí)踐及存在問題

3.1 生產(chǎn)實(shí)踐

選礦系統(tǒng)于2014年5月進(jìn)行試產(chǎn)，初期投料量控制在40～50 t/h，后期投料量穩(wěn)定在50～60 t/h，尾礦和脫水精礦指標(biāo)以及回收率均優(yōu)于設(shè)計值。尾礦及脫水精礦組成如表4。

表3 鋼球制度對照表

3.2 主要技術(shù)指標(biāo)

試生產(chǎn)期間的主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)如表5所示。

表4 尾礦及脫水精礦化學(xué)成分 %

表5 主要技術(shù)指標(biāo)和工藝參數(shù)

3.3 存在問題

試產(chǎn)中出現(xiàn)了一系列問題：①半自磨變頻器反復(fù)跳閘；②精礦濃縮機(jī)壓力高，排礦不暢，提耙，導(dǎo)致停料，不能正常生產(chǎn)；③半自磨出料格子板經(jīng)常損壞，影響設(shè)備正常運(yùn)行；④脫水陶瓷過濾機(jī)不能連續(xù)生產(chǎn)等，這些問題有些是設(shè)備問題，有些是設(shè)計問題，還有些是操作水平問題，經(jīng)過近2個月的逐漸摸索、改造、適應(yīng)，生產(chǎn)步入正軌。

4 結(jié)束語

采用現(xiàn)行工藝流程處理銅底吹熔煉渣，可獲得較滿意的生產(chǎn)指標(biāo)。但仍存在一些不足，今后將探索解決。

(1)探究緩冷制度對浮選指標(biāo)的影響，考察縮短緩冷周期的可能性，提高渣包的使用率。

(2)針對底吹熔煉爐適應(yīng)性強(qiáng)，適合處理復(fù)雜物料的特點(diǎn)，探索物料改變后復(fù)雜熔煉渣選礦的應(yīng)對措施及藥劑制度。

(3)在保證生產(chǎn)指標(biāo)的前提下，探索取消精選作業(yè)的可能性，以縮短選礦流程，降低生產(chǎn)成本。

(4)探索尾礦有價金屬的回收及綜合利用，含鐵33%左右的尾礦如何進(jìn)行進(jìn)一步選鐵。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 趙體茂，吳艷新.雙底吹連續(xù)煉銅工藝裝備及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用[J].世界有色金屬，2015(12)：16-21.

[2] 劉素紅.銅锍底吹連續(xù)吹煉的運(yùn)行實(shí)踐[J].有色金屬(冶煉部分),2016 (12):17-19.

[3] 劉英杰.底吹爐煉銅渣選礦與渣貧化工藝對比[J].有色礦冶,2012,28(6):33-35.

[4] 吳健輝.某銅冶煉高品位混合銅渣選礦工藝研究[J].有色金屬(選礦部分),2015 (1):67-71.

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