祥光銅業旋浮熔煉渣選礦研究及生產實踐

胥林朋，董廣剛，李肖斌

（陽谷祥光銅業有限公司，山東 陽谷 252327）

1 引言

陽谷祥光銅業有限公司(以下簡稱祥光銅業)是繼美國肯尼柯特公司之后世界上第二家采用“雙閃”銅冶煉工藝的現代化銅冶煉廠［1］,二期投產后，改用具有自主知識產權的“雙旋浮”銅冶煉工藝。閃速熔煉渣含銅必須經過貧化處理后才可廢棄。目前冶煉渣中銅的回收處理方式主要有電爐貧化法和選礦法兩種。采用貧化電爐處理難以將棄渣含銅降至0.65%以下，采用選礦法能有效提高銅回收率，選礦尾渣含銅可以控制在0.3% 以內［2］，并且渣選礦法金銀回收率較高，能耗低，又可以提高冶煉爐對原料的適應性。

2 熔煉爐渣性質

煉銅爐渣是銅高溫火法冶煉過程中的產物，主要成份有:銅硫化物、磁鐵礦、磁黃鐵礦和少量金屬銅,硅酸鹽類礦物,玻璃體等。硅酸鹽類礦物以鐵橄欖石為主，輝石類次之,銅硫化物和金屬銅是選礦作業的主要目的礦物。隨著銅火法冶煉工藝的發展,富氧熔煉使銅的硫化物減少而氧化物稍有增加,導致爐渣的性質更為復雜,同時還有爐渣冷卻等因素的影響,造成爐渣更趨難選。旋浮熔煉爐渣主要成分是鐵橄欖石、磁鐵礦，爐渣中銅主要以硫化銅形式存在，含有部分金屬銅和氧化銅。

3 選礦工藝流程

熔煉爐渣經緩冷后倒至渣場，倒出的冷卻爐渣經過一次破碎,使得物料粒度在400mm以下,送入原礦倉，再輸送到顎式破碎機進行破碎, 破碎后的物料由膠帶運輸機送至粉礦倉［3］。粉礦倉物料經過兩段磨礦，兩段分級，合格物料進入浮選流程。經過兩次粗選、三次精選、兩次掃選產出合格渣精礦和尾礦。見圖1。

圖1 祥光熔煉爐渣選礦工藝流程圖

4 旋浮熔煉爐渣對選礦指標的影響

熔煉渣含銅正常生產情況下在0.8%～2.5%之間，熔煉爐況受多種因素影響，爐況波動直接導致渣含銅上升，高的時候達到4%～5%左右，個別時間熔煉爐銅面控制不當還會出現放渣帶銅情況，冰銅在渣包繼續沉降分離形成冰銅包底，車間對冰銅包底進行分揀處理，分揀的冰銅包底重新返回吹煉爐，偶爾分揀不徹底的冰銅包底以及含銅高的爐渣進入選礦生產系統都會帶來很大影響。

4.1 渣含銅對渣尾礦指標的影響

初期設計選礦爐渣含銅2.3%，尾礦指標可以達到0.35%左右，通過長期生產數據總結，渣含銅在1.0%～1.5%之間時，可有效降低選礦車間壓力，現場浮選礦化程度好、現象平穩，藥劑單耗低，尾礦指標可降低到0.3%以下。當渣含銅在1.5%～2.3%時，為了保證金屬銅回收率，降低尾礦指標，藥劑單耗增加，各流程出現一定量的大泡，浮選有惡化趨勢，尾礦升高。當渣含銅高于2.3%，各浮選流程出現不同程度的跑槽，泡沫大、偏硬、不易碎，流程不暢情況，尾礦指標難以保證。2016年爐渣含銅以及尾礦指標走勢見圖2。

圖2 爐渣含銅以及尾礦指標走勢

數據顯示渣含銅和尾礦指標成正相關性，渣含銅高時，尾礦易跑高，渣含銅低時，尾礦指標低。

4.2 渣含硫對渣尾礦指標的影響

按礦石氧化率（指某金屬以氧化礦物狀態存在的百分數）不同可將礦石分為氧化礦、硫化礦和混合礦。氧化率在30%以上為氧化礦，氧化率在10%以下為硫化礦，介于兩者之間為混合礦。

氧化銅礦又可分為游離氧化銅、結合氧化銅，通常認為游離氧化銅可用硫化法進行浮選回收，結合氧化銅難以回收。

根據車間爐渣物相分析數據來看，爐渣屬于混合礦，硫在爐渣中主要以硫化亞銅形式存在，硫化礦可浮性好，氧化礦用硫化法難以浮選回收。由于爐渣性質復雜、產量大，為了更簡單的區分爐渣的可選性，根據爐渣性質合理劃分進而配比上料，車間提出硫銅比的概念，硫銅比是指熔煉爐渣中硫與銅元素的比值，以此為依據簡單地確認爐渣中銅的化合狀態，為生產提供一定參考依據，2016年爐渣硫銅比及渣尾礦指標趨勢圖見圖3。

圖3 2016年爐渣硫銅比及渣尾礦指標趨勢圖

數據趨勢可以反映出爐渣硫銅比和尾礦指標之間存在關系，成負相關性，硫銅比升高，尾礦含銅降低，硫銅比下降，尾礦含銅升高。

綜上所述，當熔煉爐渣含銅較高時，硫銅比較低時，是影響尾礦指標的重要原因。

4.3 爐渣中Fe3O4對選礦指標的影響

閃速熔煉爐渣Fe3O4含量一般在16%以下，當熔煉渣Fe3O4高于16%時，渣發粘，放渣困難，雖然提高溫度可以緩解放渣困難情況，但是渣粘易導致渣中銅的機械夾雜，爐渣含銅品位升高；而且在緩冷過程中在渣包中下部會出現致密的Fe3O4包裹層，出現紅芯情況，紅芯是緩冷不徹底的直接表現，爐渣破碎時紅芯遇空氣急速冷卻，急冷渣［4］結晶細，可選性差。

由于渣粘導致的含銅升高的爐渣、急冷渣都對選礦指標造成一定影響，同時Fe3O4較多時，爐渣難磨選別指標不理想。

5 旋浮熔煉高銅渣選礦生產實踐

祥光銅業選礦車間分兩期，工藝流程一致，設計處理能力一期75t/h，二期處理能力83t/h，正常生產一二期投料均可達到100t/h以上，尾礦指標可以降到0.29%以下。

車間對于高含銅爐渣處理采取配料方式，但是低含銅爐渣處理完后，為保證生產有時需單獨處理高含銅爐渣，為了保證較高回收率，保證銅的捕收效果，一般是加大藥劑量，但就實際生產情況來說，加大藥劑量尤其是黃藥，現場泡沫礦化程度極差，各個流程均出現大泡、偏硬、不易碎情況，浮選機沖洗水未起到消泡作用，流動性很難保證。再之，由于原礦含銅高，加大了精礦刮量，精礦量隨之增加，造成精礦濃密機負荷重，同時藥劑量大也影響渣精礦在濃密機的沉淀效果，濃密機容易跑渾，跑渾精礦帶出的精礦品位和生產品位一致（20%～30%左右），跑渾回水又流入車間回水池，重新進入生產流程，長時間跑渾原礦品位升高，產生惡性循環。

對于高銅渣的處理，車間初期探索更改現場工藝管道，以期保證回收率以及渣尾礦指標，提出兩個方案：一是一套磨礦系統，一二期浮選系統串聯，延長工藝流程；二是一套磨礦系統，兩套浮選系統并聯，降低單套系統臺效。兩種方案分別實施。

實施方案一：原礦含銅品位2.5%～3.0%，臺效初始設定70t/h，運行二期磨礦系統，浮選系統二粗底流接入一期浮選攪拌槽，由于一期磨礦系統未開車，一期中礦返回攪拌槽，流程改動后，整體流程順暢，礦化程度較之前有明顯好轉，回收率達到89.50%，較單獨處理時回收率［5］提高2%左右，但尾礦指標仍偏高，含銅0.4%左右。

實施方案二：運行二期磨礦系統，通過浮選攪拌槽放空閥分流至一期浮選系統，調整閥門開度，保證一期浮選液位穩定，盡量一二期均勻給礦，改動后現象也出現好轉，無跑槽等異常情況，回收率90.16%，較方案一提高了0.66%，尾礦有所降低在0.35%左右，但還達到預期0.30%以下的目標。

對上述兩種方案的結果進行了分析，浮選時間和回收率存在一定的相關關系，在其他條件相同的情況下，隨浮選時間的加長，回收率增加，而精礦質量降低。每種礦石都有其適宜的浮選時間，時間太短，回收率低，而時間太長不僅降低精礦質量，而且也不經濟(用浮選機多，耗電多)。各種礦石最適宜的浮選時間，是經過選礦試驗確定的。但是浮選時間有上限，達到一定上限后再延長浮選時間對回收率影響不大，（浮選時間和浮選指標關系見圖4）。雖然實驗效果不理想，但也為后續生產提供了寶貴經驗，比如針對各種品位爐渣考察計算最佳浮選時間，探索一二期合并時根據浮選時間合理調整增加的浮選機（槽）數量。

圖4 浮選時間與浮選指標關系

6 結語

選礦指標受各種因素影響，如爐渣緩冷制度［6］、爐渣性質、入選濃度、磨礦細度［7］、藥劑濃度等，原因復雜，此處僅簡單總結爐渣性質對選礦指標的一些影響因素。對于高銅渣的處理問題上還需進一步研究，在流程計算調整、浮選時間、藥劑實驗、新藥劑的嘗試、浮選機沖洗水噴頭調整等方向尋求新的突破。同時和熔煉加強溝通，維護好爐況，控制銅面，減少放渣帶銅，調整合適的冰銅品位、Fe/SiO2、冰銅溫度，以及控制Fe3O4的還原程度，減少機械夾雜，在源頭加強控制，提高銅的直收率，為后續流程減輕壓力。