銅底吹熔煉爐渣選礦生產實踐

（青海銅業有限責任公司，青海 西寧 810000）

銅是我國國民經濟發展中不可替代的重要原材料，然而我國銅資源相對貧乏，銅精礦對外依存度高[1]。青海銅業有限責任公司（下簡稱青海銅業）100kt/a陰極銅項目采用富氧底吹熔煉、底吹吹煉工藝，是青藏高原首家銅冶煉企業。底吹熔煉爐造锍過程產生的熔煉渣約35萬t/a，熔煉渣含銅3%～5%，銅金屬含量高，具有較高的回收價值。青海銅業采用選礦法處理熔煉爐渣，經過近一年的熔煉渣選礦生產實踐，不斷完善選礦生產工藝，渣精礦銅品位20%～22%，渣尾礦銅品位降低至0.25%。

1 熔煉渣性質

緩冷后的熔煉渣是一種黑色、致密、堅硬，耐磨的玻璃相，外觀呈粒狀和條狀，夾雜有少量的針、片狀，表面有金屬光澤，顆粒形狀不規則、棱角分明。熔煉渣多元素分析結果見表1。

表1 熔煉渣多元素分析結果

熔煉渣中主要礦物有冰銅、金屬銅、鐵酸鹽、鐵橄欖石、玻璃相，另有少量或微量的黃銅礦、氧化銅礦物、閃鋅礦、石英、云母、長石、方解石、白云石等，熔煉渣中的主要礦物及相對含量見表2。

表2 熔煉渣主要礦物及相對含量

熔煉渣中的含銅礦物有冰銅、金屬銅、黃銅礦和氧化銅礦物，冰銅礦物量較大，其余銅礦物量很小。熔煉渣中銅礦物嵌布粒度細，冰銅主要呈粒狀、圓點狀產出，部分冰銅顆粒被鐵橄欖石、玻璃相、鐵酸鹽等礦物包裹或邊緣連生，平均粒徑0.033mm，多數分布在-0.053mm+0.020mm粒級內。金屬銅主要呈長粒狀、圓粒狀產出，多數金屬銅被鐵酸鹽、鐵橄欖石、玻璃相等礦物包裹或連生，平均粒徑0.026mm，多數分布在-0.038mm+0.020mm粒級內，-0.010mm粒級含量達11.62%。熔煉渣中的玻璃相與冰銅和金屬銅關系較為密切，有25.15%的冰銅、22.61%的金屬銅與玻璃相連生或被其包裹。

2 工藝流程及主要設備

（1）選礦工藝流程。主要工藝流程：渣包接取熔融狀態熔煉渣，由渣包車運輸至緩冷場，經自然緩冷、水冷后使用移動式液壓破碎機破碎至＜500mm進入原礦倉，板式給料機將熔煉渣送入顎式破碎機破碎至＜250mm經皮帶運輸機輸送至粗礦倉，再經板式給料機、皮帶運輸機輸送至半自磨機，半自磨排礦至12mm圓筒篩，篩上物料返回半自磨機，篩下物料經一段旋流器分級，分級溢流進入快速浮選作業，浮選泡沫作為最終精礦的一部分。一段分級沉砂進入一段球磨機，一段球磨機排礦返回旋流器進行分級。快速浮選尾礦進入二段旋流器分級，分級沉砂進入二段球磨機再磨，再磨后的排礦返回二段分級。二段分級溢流進入經二次粗選、二次精選及二次掃選，一粗泡沫進入總精礦，精選尾礦、掃選泡沫集中返回二段球磨再磨，得到浮選精礦和浮選尾礦，再經濃密機、陶瓷過濾機二段脫水最終得到脫水精礦和脫水尾礦產品。熔煉渣選礦工藝流程見圖1。

（2）主要設備。緩冷系統配備渣包車3臺、移動式液壓破碎機2臺、12m3焊接渣包127個、8m3焊接渣包58個；破碎系統板式給料機1臺、PWD75106顎式破碎機1臺、皮帶運輸機1條；磨礦設備有4845半自磨機、3254溢流型球磨機、3245溢流型球磨機、φ350×4水力旋流器、φ250×6水力旋流器等。浮選有9臺CLF-16、5臺CLF-4粗粒浮選機；精礦脫水采用1臺φ18m中心傳動高效濃密機、2臺45㎡陶瓷過濾機；尾礦脫水采用1臺φ30m中心傳動高效濃密機、4臺45㎡陶瓷過濾機。

圖1 青海銅業渣選礦工藝流程圖

3 選礦生產實踐

（1）緩冷。銅冶煉渣可視為一種人造礦石，其銅礦物顆粒大小取決于爐渣冷卻速度，在相變溫度以上采取緩慢冷卻，有利于銅礦物晶粒的析出和長大，易于磨礦單體解離和選別處理。但自然緩冷時間不宜過長，我廠緩冷實踐表明，自然緩冷時間過長會導致渣的硬度提高，不利于破碎和磨礦，同時可能出現整包或紅心的情況。綜合考慮，將緩冷制度確定為自然緩冷8h～10h，水冷48h且包壁溫度低于60℃倒包。氣溫對銅渣緩冷效果有一定的影響，通過對2019年一、二季度熔煉渣銅礦物結晶粒度進行對比分析，發現隨著氣溫的上升，熔煉渣中冰銅、金屬銅顆粒平均粒度沒有明顯變化，但較小的冰銅晶粒（＜0.053mm）、金屬銅顆粒（＜0.020mm）呈長大趨勢。水冷卻初始階段要盡量加大冷卻水量，使爐渣急速降溫收縮產生大量裂隙，讓冷卻水進入爐渣內部，提高冷卻速度。若冷卻水含泥量大、鹽分過高可能堵塞裂隙，阻止冷卻水向爐渣內部滲透，產生紅心。

（2）磨礦。磨礦采用半自磨加一段球磨，中礦再磨的流程，設計處理量44.3t/h，給料粒度-250mm。半自磨初裝鋼球充填率8%，按50:50比例填裝φ120mm、φ100mm鋼球，日常補加120mm鋼球。目前渣處理量50～60t/h,給料粒度-200mm，半自磨機鋼球充填率控制在8%～10%，鋼球單耗0.4～0.5Kg/t，排礦細度-0.074mm約42%；一、二段球磨機鋼球充填率32%-34%，球磨鋼球單耗0.3kg/t，一段旋流器溢流濃度50%±2%，細度-0.074mm占70%-75%，二段旋流器溢流濃度40%±2%，細度-0.045mm占70%。生產中遇到熔煉渣過氧化的情況時半自磨處理量降低能耗升高，主要原因是過氧化的熔煉渣硬度偏高，在半自磨機內不易破碎，被磨成大小不一的卵石難以排出，增加了半自磨機的混合充填率，半自磨主電機電流升高且處理量低。給料粒度也是影響半自磨處理量的關鍵因素，研究表明，隨著半自磨機給礦粒度的增大，其比能耗增加，而處理量降低。因此，為提高半自磨處理能力，降低能耗，應盡可能減小給礦粒度，尤其是對硬度較大的礦石。

（3）浮選。青海銅業采用階段磨礦階段選別、高濃度浮選的工藝流程。一段分級溢流在濃度50%的條件下進行快速浮選，得到銅品位30%-35%的泡沫產品進入總精礦；快速浮選尾礦與精選尾礦、掃選泡沫合并進入二段磨礦分級流程再磨，二段分級溢流濃度40%經兩次粗選、兩次精選、兩次掃選，最終產出精尾礦產品。要降低尾礦銅品位，必須在快速浮選階段回收大部分銅，避免金屬后竄。目前快速浮選可回收約70%的銅金屬，二段溢流銅品位約1.6%，需要進一步提高一段磨礦細度，提高快速浮選回收率，降低二段溢流銅品位。目前使用的捕收劑為Z-200和異戊基黃藥，起泡劑為松醇油，松醇油用量180g/t，Z-200用量150g/t，異戊基黃藥用量70g/t，可產出銅品位22%的精礦，尾礦銅品位穩定至0.25%。目前浮選藥劑用量整體偏高，起泡劑用量過大導致浮選泡沫發黏，影響泡沫層富集效果，精選階段富集比偏低，總精礦銅品位偏低，今后需要進一步優化藥劑用量降低藥劑成本。生產中，實際渣處理量及入選品位高于設計指標，浮選中礦量大，中礦泵池液位偏高甚至外溢。將中礦輸送方式改造為中礦自流，解決了中礦輸送問題，節省了中礦渣漿泵的運維費用，為提高處理量、穩定選別指標創造了有利條件。

（4）脫水。濃密機底流濃度一般控制在60%左右，濃度過高可能導致渣漿泵、管道堵塞，濃度過低過濾機處理量降低。由于銅渣比重大，沉降速度快，陶瓷過濾機運行過程中要增大攪拌耙攪拌頻率，攪拌頻率過低可能導致陶瓷板邊緣濾餅過厚甚至壓耙。陶瓷過濾機采用高差排液的方式，受排液管高度偏低的影響真空壓力只能達到-0.055MPa，精礦水分偏高。為此對濾液排放裝置進行了改造：①濾液排放管由斜向下的鋼管改為垂直向下的PE聚乙烯管，濾液排放更加順暢且避免管道腐蝕；②濾液收集水箱溢流口高度降低，實際排液高差由6m提高至7.2m。改造后真空壓力達到-0.065MPa，精礦水分降低至12%以下。原脫水系統陶瓷過濾機使用新水，過濾機濾液直接返回選礦循環水池，新水用量大、選礦循環水池外溢。為解決這一問題，在過濾廠房安裝了濾液水收集再利用系統為過濾廠房供水，其他各處新水使用點全部改造使用選礦循環水，解決了新水用量大、供水壓力不穩定的問題，實現了選礦水平衡，目前只需補充日常蒸發及精尾礦損失的水。

4 結束語

青海銅業選礦車間經過一年多的選礦實踐及工藝優化，各項選別指標較設計有一定的提升，但還有提升空間，存在一些問題有待探索解決：①優化熔煉渣緩冷制度。研究不同氣溫條件下自然緩冷最優時間，確定水冷階段用水量與冷卻速度的關系，縮短緩冷時間，提高渣包利用率。②繼續提高磨礦細度。熔煉渣中銅礦物單體解離有利于選別作業，要繼續探索提高磨礦細度的磨礦分級工藝，提高選別指標。③尾礦綜合回收利用。渣浮選尾礦含鐵40%以上，具有極大的回收利用價值，要進一步探索浮選尾礦回收鐵，提高鐵精礦品質的工藝。