淺談銅冶煉爐渣選礦工藝的應用與發展

胡圍柱

摘? 要：在現代經濟快速發展過程中，對于礦產資源的需求度不斷提升。礦產資源的過度開發，導致資源匱乏和需求之間的矛盾問題不斷突出。大量銅冶煉爐渣的產生不僅需要大量場地堆存，占用耕地，而且還會對環境造成嚴重污染。本文主要是圍繞銅冶煉爐渣選礦工藝展開討論，介紹了銅冶煉爐渣成分、研磨流程以及選礦工藝，重點分析了高壓輥磨技術、半自磨技術、閃速浮選技術等具體應用。

關鍵詞：銅冶煉爐渣? 選礦工藝? 碎磨工藝? 尾渣處理

中圖分類號：TD92? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）08（a）-0088-04

Abstract： In the rapid development of modern economy， the demand for mineral resources is increasing. The over exploitation of mineral resources leads to the contradiction between resource scarcity and demand. The production of a large number of copper smelting slag not only requires a large number of sites to be piled up， occupying cultivated land， but also causes serious environmental pollution. This paper mainly discusses the beneficiation process of copper smelting slag， introduces the composition， grinding process and beneficiation process of copper smelting slag， and mainly analyzes the specific applications of high-pressure roller grinding technology， semi-automatic grinding technology and flash flotation technology.

Key Words： Copper smelting slag; Beneficiation process; Grinding process; Tail slag treatment

隨著經濟的快速發展，銅火法冶煉技術也得到了不斷創新與發展。新的造锍熔煉利用純氧或富氧空氣進行熔煉，反應速度迅速、熔煉強度高、生產能力大，熔煉渣含銅高，其熔煉渣必須進行進一步的貧化處理。若直接將銅冶煉爐渣返回熔煉，則又會降低銅的有效回收率，且處理成本比較高。近年來，國內廠家積極探索冶煉爐渣的選礦處理方法，進行爐渣選礦工藝生產試驗，并逐漸取得了良好的經濟效果。實踐表明爐渣選礦工藝既能提升資源的有效利用率，又能夠對爐渣存放環境進行優化，解決安全環保問題。企業通過生產實踐經驗，在銅爐渣選礦工藝流程、生產指標控制等方面積累較多經驗。

1? 銅冶煉爐渣選礦工藝設計

1.1 選別流程

傳統選別流程一般設計為磨礦產品粒度-200 目占90%。第一段磨礦采用格子型球磨機與螺旋分級機構成閉路磨礦，第二段采用球磨機與水力旋流器構成閉路磨礦，選別流程采用二次粗選、二次精選和二次掃選，銅精礦經濃縮過濾兩段脫水后得到含水<14%的銅精礦，浮選尾礦經濃縮過濾兩段脫水后得到尾礦。圖1為選礦工藝流程圖。

1.2 碎磨流程

當前所應用的研磨流程主要包含常規流程和半自磨流程。前者主要是碎礦流程和球磨流程;后者主要是粗碎、半自磨和球磨。

常規碎磨能夠體現出節能理念，采用多碎少磨方式，能夠確保作業時間的靈活調配，因此被廣泛應用到礦山選廠中，具備豐富的生產經驗，且達產時間比較短。相比于半自磨工藝，常規碎磨中包含細碎和篩分處理，涉及到較多中間環節。

除了半自磨工藝和常規碎磨工藝，高壓輥碎磨流程也被應用于金屬礦山找礦中。高壓輥磨機屬于新型碎磨機械，可以粉碎和擠壓料層物料，致使物料顆粒內部疏松塌散，以此降低后續球磨機的給礦粒度，還能夠對物料可磨性進行優化，減少系統能耗。所以，應用高壓輥磨機進行破碎時，具備環保效益和經濟效益。相比于半自磨工藝、常規碎磨工藝來說，高壓輥磨工藝能夠靈活配置，單機處理能力強，且具備較高的適應性，有助于提升礦石的可磨度，還能夠降低能源消耗。高壓輥磨機適合應用到不含泥、礦石易破碎的地區。對于冶煉銅渣而言，爐渣性質比較脆，碎磨難度大，因此需要應用高壓輥磨方案。

1.3 銅爐渣選別

當前，關于銅爐渣選礦方法包括浮選法、磁選法。對于前者來說，能夠提升銅回收率，還能夠降低能耗。相比于爐渣返回熔煉來說，能夠在處理流程中去除雜質，進而降低冶煉吹練期間石英使用量。銅浮選回收率大于90%，且銅精礦品位超過20%。對于后者來說，其能夠回收銅爐渣的磁鐵成分。在設計工藝流程時，主要應用于銅渣選銅浮選處理后，對尾礦磁鐵礦進行回收。在銅爐渣中，鐵的回收率會受到二氧化硅含量的影響。當硅含量比較低時，就會減少硅酸鐵含量，相應增加磁性鐵含量，以此提升鐵回收率。同時銅爐渣中鐵橄欖石的含量比較多，磁選處理期間，會加大鐵精礦降硅難度。因此在選礦處理時，低硅渣更加適宜應用。

2? 尾渣的綜合利用

在銅爐渣中，部分銅是來源于機械所夾雜的冰銅珠，分布在鐵橄欖石、磁鐵礦顆粒之間。該部分所分布的銅，無法通過選礦方法回收，尾渣銅品位在0.3%左右。按照相關試驗能夠看出，應用尾渣浸出技術，能夠有效回收鐵橄欖石、磁鐵礦顆粒之間的銅。尾渣通過酸性介質浸出，銅品位降低至0.19%左右，然而處理的成本比較昂貴，不具備經濟性。其次，尾渣可以作為水泥原材料，應用到公路路基建設、鐵路路基建設當中。

3? 我國銅爐渣選礦典型案例分析

第一，A冶煉廠渣選礦處理劃分為兩個系統實施，一個系統承擔3000t/d處理量。選礦廠所采用的碎磨工藝為粗碎、半自磨和球磨工藝。渣選廠選別工藝流程為兩段磨礦和兩段選別。選別中礦再磨，進入到二段磨礦中。粗碎設備主要是應用PEWD75150顎式破碎機，磨礦設備為半自磨機（Φ5.2 m×5.2 m）、球磨機（Φ5.03 m×8.3 m）。浮選設備采用CLF系列粗顆粒機械攪拌式浮選機。在進行精礦和尾礦脫水處理時，需要應用到濃縮脫水工藝和過濾脫水工藝。銅精礦品味為25%左右，回收率在90%以上。

第二，B冶煉廠在冶煉生產過程中，諾蘭達爐熔煉產生的爐渣、轉爐產生的爐渣，都需要運輸到渣緩冷場，通過緩冷處理之后，進行爐渣卸料。使用液壓碎石機將大塊爐渣進行破碎處理，確保爐渣塊度在300mm以下。爐渣銅的存在形式為硫化銅和金屬銅。原先所設計的銅回收工藝流程為“兩段一閉路破碎，兩段磨礦、兩段選別”。在具體生產中，優化調整選礦工藝，不再應用二段精選流程，將其優化為兩次掃選精礦返回旋流器分級，之后再進行碎磨處理。如果選爐渣的品位不高，則需要應用兩段細磨后浮選工藝，粗選產出銅精礦。通過研究能夠看出，通過兩段粗選或者獨立作業模式，作為銅精礦選礦流程，可以明顯提升銅的回收率。銅精礦中銅的回收率在95%以上，品位為29%。

第三，C冶煉廠冶煉工藝為熔煉—富氧底吹工藝。爐渣來源于底吹爐和熔煉爐的銅爐渣。設計工藝流程為三段開路破碎、兩段磨礦選別。應用PD75106顎式破碎機作為粗碎設備，應用GYP1200慣性圓錐破碎機作為細碎設備，應用溢流型球磨機（Φ3.60 m×4.50 m）作為磨礦設備，使用溢流型球磨機（Φ3.20 m×4.50 m）作為再磨設備。在具體生產中，按照實際情況優化調整選礦工藝流程。在原有設計基礎上，不再應用二段精選工藝，采用“一粗、二掃、一精”工藝。銅精礦中銅的回收率在95%以上，品位為39%。

第四，D冶煉廠采用“雙閃”工藝，使用閃速爐開展熔煉、吹煉工藝，爐渣來源于閃速熔煉的爐渣、閃速吹煉產生銅渣。采用粗磨、半自磨聯合碎磨流程，應用半自磨機（Φ5.80×5.80 m）、球磨機（Φ5.03×8.30 m）。通過旋流器溢流器機械能快速浮選處理。圖3為快速浮選處理工藝圖。尾礦采用“一粗、二掃、一精”工藝，以此獲得銅精礦與尾礦。銅精礦中銅的回收率在80%以上，品位為25%。

4? 結語

綜上所述，在回收爐渣中的銅時，應用選礦工藝的技術可行性高。通過磁選、常規浮選處理工藝，能夠提升爐渣中銅、鐵有效回收率。通過分析碎磨流程能夠看出，不管哪種工藝流程都可以滿足破碎與磨礦要求。所以，為了提升銅爐渣的綜合利用率，需要通過選礦方法處理，以此提升銅渣有價金屬的有效回收率。

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