劉雪飛

（中國黃金集團剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司，湖北 黃石 435100）

剛果（布）黑角索瑞米股份有限公司是集采、選、冶一體的現(xiàn)代化礦山，年產(chǎn)電積銅2 萬噸，公司位于剛果（布）布恩扎?。˙ouenz）姆富瓦提鎮(zhèn)（M'fouati），于2016 年10 月建成投產(chǎn)。項目資源由兩個礦區(qū)組成：博科松湖礦區(qū)（簡稱BK 礦區(qū)），主要是孔雀石形式的氧化銅礦；雅閣庫班澤多金屬礦區(qū)（簡稱YK 礦區(qū)），主要是鉛鋅銅多金屬氧化礦，礦石均在地層淺表泥化嚴重并含有大量的有機物。項目采用碎磨-硫酸攪浸-CCD 洗滌-萃取-電積回收金屬銅工藝，在酸浸和洗滌固液分離過程中會產(chǎn)生部分固體懸浮物伴隨料液進入澄清池，即使采用料液精濾，還是會有部分固體懸浮物進入萃取系統(tǒng)形成三相污物，如不及時清除，會嚴重破壞萃取系統(tǒng)，最終導致整個生產(chǎn)系統(tǒng)停運，給企業(yè)造成較大的經(jīng)濟損失。但清除后的三相污物沒有科學有效的處理辦法不但會污染環(huán)境，而且會造成萃取劑和溶劑油的浪費使生產(chǎn)成本增加。原設(shè)計是采用傳統(tǒng)的固- 液二相離臥式離心機，使用后發(fā)現(xiàn)該設(shè)備根本不能有效地處理三相污物，導致現(xiàn)場堆積大量的三相污物。后期我們采用福樂偉固- 液- 液三相臥螺沉降離心機，成功地實現(xiàn)了萃取劑和溶劑油的回收以及水相的循環(huán)利用和固渣排放，同時，也降低了萃取劑和溶劑油的消耗。

1 三相污物

1.1 組成及成因

三相污物主要成分是浸出液中懸浮的細微顆粒、溶解的鹽類、含硅物（膠狀二氧化硅）、空氣中的灰塵以及細小的昆蟲尸體和不潔凈的溶劑油。浸出時石英、黏土類礦物及一些未分解的礦石細顆粒會殘留在浸出液中進入萃取系統(tǒng)，這些固體細粒具有特定的潤濕性，易在界面強烈吸附，被有機相絮凝后在界面乳化物中聚集成懸浮狀的乳劑，銅電貧液中有高價錳也會造成萃取劑降解,這部分固體懸浮物、降解的萃取劑、溶劑油以及掉入的昆蟲尸體和水混合形成三相污物。一般情況下，三相污物含5%～15%固相，40%水相，40%有機物，還有5%～10%的第四相，第四相主要成分是非常細微的顆粒，包裹了有機降解物的顆粒，含硅物(膠狀二氧化硅)，還有細小的昆蟲，均在萃取箱澄清室內(nèi)的有機相和水相之間。將三相污物進行烘干制樣送檢分析，從分析結(jié)果看，固相污物主要成分是二氧化硅，其次是鐵、錳、鋁等。

1.2 存在影響

（1）三相會占用澄清室體積，造成澄清效率低，分相困難，降低萃取效率；（2）夾帶至電解液中造成電解液被污染、出現(xiàn)燒板或影響產(chǎn)品質(zhì)量；（3）增加萃取各段的夾帶、加快有機相流失，增加材料消耗；（4）打撈過程中對澄清室的擾動嚴重影響澄清效果，同時，現(xiàn)場工人勞動量增大，人力成本投入增加。

1.3 打撈后不處理的危害

（1）如果三相不能及時處理長時間存放會導致里面萃取劑降解失效造成經(jīng)濟損失；（2）污物里面含有溶劑油，如長期不處理在太陽下暴曬易揮發(fā)容易發(fā)生火災；（3）影響現(xiàn)場管理，如果泄露會造成環(huán)境污染。

2 三相污物的處理方法

2.1 傳統(tǒng)的處理辦法

傳統(tǒng)工藝中，主要使用板框壓濾機，但隨著生產(chǎn)中萃取劑污物的第四相的增加，第四相物質(zhì)（有黏度的細小顆粒）很容易把濾布堵住。效率會越來越低，經(jīng)常需要更換濾布。污物除渣后回到萃取系統(tǒng)中，隨時間變化第四相浮渣越積越多，會產(chǎn)生如下的問題：（1）影響萃取劑循環(huán)中pH 值的波動；（2）降低萃取的效率；（3）引起冶煉中陽極的燒壞；（4）造成有機物的損失；（5）甚至影響銅板的質(zhì)量。

2.2 主流的處理方法

目前，國際上濕法銅項目處理三相污物主要采用固-液-液三相臥螺沉降離心機，成功的案例非常多，而且都是超大型濕法銅項目，該離心機在石油開采行業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)等也有相關(guān)應(yīng)用。我們項目的固-液-液臥螺沉降式離心機于2019 年10 月正式投運。

2.3 臥螺沉降式離心機主要工藝參數(shù)

型號：Z3E-4/441SP3.09；處理量：3 ～4m3/h；溫度≤40℃；H2SO4≈（max.180g/L）；氯離子≤0.2g/l；

H2SO4≤180g/l；有機物：50 ～70%v/v SG ＜0.85；水溶液：25 ～40%v/v SG ＞1.11；懸浮顆粒：＜10%v/vSG ＞2.6；有機相回收＞97%～98%；水中的有機物≤3%v/v。

2.4 臥螺沉降式離心機工作原理

水平圓柱/圓錐式離心分離機可以使兩種不同比重的液體和一種更高比重的三相混合液連續(xù)分離，重相液體通過在柱段端部的可調(diào)葉輪壓力排除，輕相液體通過柱段段端部的配液盤重力流出，被脫水的固體被輸送至轉(zhuǎn)鼓的錐型端在那里由離心力排除。在運行過程中，可變?nèi)~輪可以精準動態(tài)調(diào)整液面深度和液液分離區(qū)。

2.5 臥螺沉降式離心機的優(yōu)點

（1）對物料的適用性較大，能分離的固相粒度范圍廣0.005 ～2mm，固相粒度不均勻時也能正常分離；

（2）可以一次性連續(xù)分離有機相、水相和固相，不但簡化了生產(chǎn)工藝流程，確保原料最短時間內(nèi)得到最佳分離，更好地保證分離效果和料液的品質(zhì)，非常好地回收有機相和水相，而且顯著地減少設(shè)備的投資。

（3）單機生產(chǎn)能力大結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，可以實現(xiàn)DCS 控制、能自動連續(xù)長期運轉(zhuǎn)。

（4）葉片采用堆焊碳化鎢合金，噴焊碳化鎢硬質(zhì)合金，粘接陶瓷片耐磨性能好維修周期長。

2.6 三相污物處理后的效果

（1）實踐證明，三相臥螺沉降離心機固渣干度能達到75%以上（大約含15%～25%液體），有機相能保證含固量低于0.3%，有機相能保證含水量低于1%，水和第四相雜質(zhì)中含有機物低于1%～3%，這樣能得到非常純凈的有機物。對后續(xù)萃取工藝有保證，不會降低萃取效率。

（2）通過實踐證明黏土能凈化有機相中的雜質(zhì)，然后，使用離心機能成功分離出純凈的有機相，從而實現(xiàn)有機相活化再生。

2.7 臥螺沉降式離心機注意事項

（1）開機要緩慢,防止受熱不勻；（2）嚴格按規(guī)定的開機和停機清洗程序操作；（3）隨時注意機器的振動和噪音，及時排除，不能帶病工作；（4）長期停用時，必須每半個月盤車一次。

3 經(jīng)濟分析

3.1 經(jīng)濟效益

傳統(tǒng)的萃取污物處理設(shè)備會導致大量有機物的損失產(chǎn)生較高的運行成本，濕法銅冶煉工藝每生產(chǎn)1 噸電積銅就要消耗2 ～3kg 的萃取劑。使用福樂偉（Flottweg）三相臥螺沉降離心機可產(chǎn)生一定經(jīng)濟價值。目前，公司設(shè)計生產(chǎn)電積銅2 萬噸，可控單耗萃取劑2.5kg/t.Cu，溶劑油單耗15kg/t.Cu，如果不處理三相會消耗萃取劑0.6kg/t.Cu，溶劑油3kg/t.Cu。按公司年產(chǎn)銅2 萬噸計算可節(jié)約萃取劑11.8t，溶劑油60t。萃取劑按8.0 萬/t 計可年節(jié)約94.4 萬人民幣，溶劑油按1.0 萬/t 計可年節(jié)約60 萬人民幣，2 ～3 年內(nèi)可以收回投入成本。

3.2 環(huán)境效益

大量的三相污物被科學有效地處理后，有機相返回萃取系統(tǒng)再次利用，水相和第四相被返回CCD 洗滌系統(tǒng)循環(huán)在利用，固渣經(jīng)綜合處理后直接排放至尾礦庫，也可以直接烘干后尾礦干堆，避免焚燒和填埋對環(huán)境造的破壞，避免了溶劑油揮發(fā)引發(fā)火災的隱患，安全環(huán)保效益顯著。

3.3 運行成本低

（1）日常的維護中需要每12 小時自動定量加注一次專用潤滑油脂，每6 個月更換一次專用齒輪油，年維護費用約1.2 萬元。離心機正常運行20000 小時后需做一次專業(yè)維修，主要是更換軸承和密封，維修費用在2 ～3 萬元。

（2）福樂偉（Flottweg）三相臥螺沉降離心機整機控制自動化程度較高，DCS 集中控制全過程人機對話，遠程一鍵啟動后自動運行，多路保護功能確保設(shè)備運轉(zhuǎn)安全可靠，可以實現(xiàn)無人值守，同比傳統(tǒng)的三相污物處理方法可以節(jié)省人力成本投入。

4 結(jié)語

采用福樂偉（Flottweg）三相臥螺沉降離心機可高效處理銅萃取工序產(chǎn)生的三相污物，三相污物經(jīng)處理后的有機相返回了生產(chǎn)流程重復利用，降低了消耗，減少了損失，萃取劑消耗達到了較好水平（2.5kg/t.Cu），溶劑油消耗為10kg/t.Cu，產(chǎn)出合格的陰極銅產(chǎn)品。既能有效處理三相污物回收了有機相，又能降低對環(huán)境的污染，同時，還可以在有機相中添加活化黏土實現(xiàn)有機相再生，雖然前期投入稍大，但在有限的時間內(nèi)就能實現(xiàn)成本回收，該處理設(shè)備及工藝可以在同行業(yè)中推廣應(yīng)用。