針對某銅冶煉渣選礦工藝流程的探討研究

楊利平， 王子濤， 柴垣民

（山西北方銅業股份有限公司， 山西 運城 043700）

銅冶煉渣主要成分是鐵硅酸鹽礦物和磁鐵礦，其次是殘留的一些硫化銅礦物、金屬銅及少量的氧化銅等，性質極其復雜[1]。銅冶煉渣采用合理的爐渣緩冷速度和方式，可以提升渣內有用礦物的結晶效果，是提高銅冶煉渣選礦回收率和爐渣資源化利用的前提條件[2]。合理的銅冶煉渣選礦工藝流程不僅可以提高企業的經濟效益還能較好的實現資源綜合回收利用。

1 碎磨工藝流程

根據銅冶煉渣的性質，采用多段破碎和磨礦才能達到銅冶煉渣選礦要求的細度，確保銅冶煉渣中含銅物料的單體解離。碎磨流程是銅冶煉渣選礦的準備作業，主要有三種碎磨流程。依托山西某銅冶煉渣現有工藝流程，探討三種碎磨工藝流程中更適合該廠未來技術改造采用的流程。

1.1 常規碎磨流程

該流程是基于多碎少磨理論，采用三段碎礦流程+磨礦的常規流程。從山西某銅冶煉渣選礦廠現狀情況分析其優勢是該工藝流程適用于銅冶煉渣性脆、堅硬易碎難磨類型的特性；工藝技術成熟，具有豐富經驗的生產組織和管理經驗可借鑒。不足之處常規碎磨流程生產環節多，破碎機、篩分、皮帶運輸機等設備數量多，廠房占地面積大；設備維修保養工作量大，生產組織及設備管理的任務量大，難度高。崗位定員人數多，給安全管理、企業的經營發展提出了挑戰；工藝產生的粉塵點、噪聲污染點多面廣，管控難度大；銅爐渣中含鐵率大，硬度高，對細碎破碎機性能要求高。

1.2 SAB 碎磨流程

該流程是一種基于半自磨理論的粗碎半自磨流程，采用粗碎+半自磨（自磨）+球磨流程[3]。該工藝流程的優勢是工藝流程短，設備數量少，事故率低，生產組織簡易；設備布置較為集中、占地面積少、適應性強；崗位定員人數少、勞動生產率高；容易實現選礦設備的自能化控制。隨著自動化選礦廠的建設步伐和5G 技術在礦山的推廣應用，SAB 碎磨流程將成為碎礦工藝流程主要采用的流程。

1.3 高壓輥磨流程

高壓輥磨流程是基于高壓輥磨機技術的高壓輥磨流程，采用一段粗碎+高壓輥磨+磨礦流程工藝流程。高壓輥磨機在世界上工業發達國家如德國、美國、巴西、俄羅斯等成功使用，取得了顯著的經濟效益和社會效益。高壓輥磨工藝具有流程配置靈活、適應性強、單機處理能力大的優點，高壓輥非常適應于性脆、不含泥且難磨的物料。隨著選礦技術和科技技術的不斷發展，高壓輥磨流程未來必將會越來越多的應用于銅渣選礦工藝流程中[4]。

2 磨礦浮選工藝探討研究

從現在選礦技術的發展和實踐應用看，銅冶煉渣選別可回收的礦物主要有金屬銅、硫化銅和磁鐵礦，選別流程采用優先選銅礦物，再在選銅尾礦中分選磁鐵礦。由于銅冶煉渣屬于人造礦石，其物質組成、化學成分和結晶狀態及含銅物料的結晶粒受冶煉工藝、冶煉原料、造渣緩冷制度和環境溫度、管理水平等多種因素的影響，形成的銅冶煉渣性質各不相同。采用的選別工藝也不盡相同，依據“能收、早收、多收”的原則，一般采用階段磨礦、階段選別流程[5]。國內銅冶煉渣選礦的磨礦浮選工藝流程主要有“階段磨礦階段選別+中礦順序返回”、“一段磨礦+中礦單獨再磨再選”和“階段磨礦階段選別+中礦集中返回再處理”三種，進行分別探討研究。

2.1 “階段磨礦階段選別+中礦順序返回”工藝流程

該流程主要應用于銅冶煉渣性質不穩定、含銅品位高及含有單質銅、含銅礦物的嵌布粒度粗細不均等特性的物料。在磨礦回路中設置中間浮選作業，在粗磨條件下進行快速浮選，產出高品位銅精礦，避免粗粒銅礦物過磨；快速浮選尾礦再磨再選該工藝流程技術相對成熟，適應性強，能實現含銅物料的“能收、早收、多收”，提高含銅物料的回收率，降低銅精礦“過磨”問題，如下頁圖1 所示。

圖1 “階段磨礦階段選別+中礦順序返回”流程

2.2 “一段磨礦+中礦單獨再磨再選”流程

該流程需與半自磨機組合，半自磨機和旋流器閉路磨礦作業可將溢流產品控制在2 mm 以下，并且需要一段磨機磨礦能力大、效率高的前提下，實現大部分含銅物料的單體解離，才能發揮該流程“拋尾”優勢。中礦集中進行再磨再選，選用再磨磨機規格相對較小，且有利于降低中礦中連生體含量，提高含銅礦物單體解離度。該流程主要應用于銅爐渣含銅品位較低，含銅物料嵌布粒度較細，為降低含銅礦物流失在尾礦中，粗掃選作業中浮選藥劑單耗量相對較高，如圖2 所示。

圖2 “一段磨礦+中礦單獨再磨再選”流程

該流程相對簡單，雖增加了中礦單獨再磨再選作業，可減少二段磨礦作業，相對配套的設備設施規格明顯降低。不足之處是為確保一段磨礦能力和效率，杜絕“跑粗”現象的發生，一段磨礦設備設計選型相對規格較大，含銅物料有“過磨”現象發生。

2.3 “階段磨礦階段選別+中礦集中返回再處理”流程

該流程將中礦集中返回再處理，綜合了前兩個工藝流程的優勢。如圖3 所示，再處理的方式根據中礦的濃度和細度以及單體解離度、生產規模、設備選型、建設場地等原因一般選用以下幾種處理方法。

圖3 “階段磨礦階段選別+中礦集中返回再處理”流程

1）采用中礦集中返回二段磨礦作業進行再分級和磨礦，該流程中礦處理方式工藝流程相對簡單，設備布置少，也能實現對中礦再磨。它的不足之處中礦本身即為二段分級的溢流產品，再次返回二段分級，分級效果較差；中礦直接返回會因中礦返回量波動影響二段磨礦效率及旋流器分級效率，惡化磨礦作業造成跑粗或過磨現象，影響銅冶煉渣選礦的經濟技術指標。

2）采用中礦集中返回單獨再磨再選工藝流程，中礦集中進行再磨再選，有效提高銅礦物單體解離度，降低連生體含量，但是需要增加一臺磨機和數臺浮選設備及其配套設備，投入大，流程較復雜，一般應用于中礦產率高、難分選或對尾礦品位要較高要求的銅爐渣選礦工藝流程中。

3）采用中礦集中返回單獨分級后再磨的工藝流程，單獨分級后沉砂返回二段磨礦作業進行再磨，溢流產品因濃度低可用于磨礦過程的補加水。該流程中礦處理工藝流程相對簡單，結合了前兩種中礦處理的優點，即可以將中礦的粗粒級連生體進行選擇性再磨，提高含銅礦物單體解離度，又能有效提高含銅物料的連生體選別效果。

3 脫水工藝探討研究

目前在銅冶煉渣選礦工藝流程中，主要采用“濃縮+過濾”兩段脫水流程，一般也會采用在濃密機脫水前增設水力旋流器分級預先對物料進行分級濃縮處理，沉砂給入過濾機進行脫水，溢流進入濃密機沉降，優點就是可以減小選用濃縮設備規格，提高脫水效率。

4 結論

1）通過上述詳細的對銅冶煉渣破碎、磨礦、選別和脫水工藝流程的探討對比，各種工藝流程都有自己的優點和不足，在銅冶煉渣選礦設計或者技術升級改造中，采用哪種工藝流程，主要依據銅冶煉渣的性質和選礦綜合效益評估情況，選擇適合的銅冶煉渣選礦工藝流程。

2）隨著選礦技術向綠色智能化和環保人性化的發展，粗碎+半自磨碎磨流程易于實現自動化控制，勞動定員少，將成為主要的銅冶煉渣選碎磨工藝流程。

3）隨著國內高壓輥磨技術和設備的發展，高壓輥磨的優越性也將逐步應用于銅冶煉渣礦廠。

4）“階段磨礦階段選別+中礦單獨再處理”工藝流程，磨礦浮選工藝流程適用性強，有利于提高含銅物料的回收率，降低含銅物料的流失。

5）根據對銅冶煉渣選礦流程的探討研究，采用“粗碎+半自磨+階段磨礦和選別+中礦單獨再處理”的工藝流程非常適合于山西某銅冶煉渣選礦廠今后工藝技術升級改造。