助濾劑N13-4在酒鋼肅南銅選廠的應用研究與實踐

魏有林 王彩虹 張麗麗

（甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司）

酒鋼肅南銅選廠2012年建成投產，設計處理銅礦石30萬t/a，采出礦石銅品位2.06%，年產銅品位21%的銅精粉2.7萬t［1］。因采切、充填滯后等多方面因素的影響，2022年礦石采出量才達到30萬t/a。

隨著采場向深部延伸，礦石性質變化較大，出礦平均銅品位降至1.7%。且銅礦體沿走向及傾向礦化間斷，分布不均勻，有無礦天窗及夾石，造成入選礦石品位波動較大，低時銅品位不到0.5%，高時超過2.5%，給選廠的生產調整帶來極大困擾，尤其在原礦品位高時，常因脫水系統不順行導致選廠停產。

1 肅南銅選廠脫水系統存在的問題

1.1 精礦過濾系統

選廠精礦過濾采用1臺24 m2的陶瓷過濾機，自投產至今，陶瓷片始終未更換，大大超出陶瓷片的正常使用壽命（2～3 a），導致部分陶瓷片微孔堵塞，影響正常的生產過濾。當入選礦石銅品位較高時，銅精礦產出量增大，超出過濾機的生產能力，最終導致精礦濾餅水分升高。

統計結果表明，當入選礦石銅品位低于1.0%時，精礦濾餅水分通常在10%左右；當入選礦石銅品位在1.5%左右時，精礦濾餅水分通常在12%左右；當入選礦石銅品位高于1.5%，精礦濾餅水分通常在13%以上，最高達15%，這給裝卸、運輸等帶來較大的難度。

1.2 尾礦過濾系統

尾礦過濾采用3臺80 m2陶瓷過濾機，設計兩用一備［2-4］。實際生產中，由于尾礦濾餅水分較高，通常在19%～21%，致使過濾機下料不暢，需要崗位工手動勾料，不僅增大工人的勞動強度，還存在安全隱患。

針對這種局面，現場通常采取降低過濾機給礦量，增加過濾機運行臺數，提高過濾機清洗頻次等措施加以應對。降低過濾機給礦量，容易造成濃縮大井礦量積存，耙架阻力增大，泥線上升，環水跑混，進而影響正常的生產；增開過濾機臺數，加大過濾機清洗頻次，造成過濾成本升高，檢修維護時間縮短。

精礦、尾礦濾餅水分升高，濾餅落地后難成堆，造成地面濕滑、冬季易凍，影響鏟運機的正常作業，給裝車和運輸帶來較大的難度；濾餅水分高還導致運輸成本上升。這種局面嚴重影響選廠的擴產和經濟效益的提高。

2 助濾劑的發展及應用

助濾劑具有降低濾液表面張力，增大固液界面接觸角，促使礦物顆粒絮團和沉降，減少微細粒對陶瓷濾板的堵塞作用［5］，因而有助于降低濾餅的水分［6］。

目前，按助濾劑的作用特征，主要可分為無機鹽、高分子絮凝劑和表面活性劑這3類助濾劑。采用添加助濾劑的方法可以在不改變現有工藝及設備的前提下改善過濾效果，具有簡單、快捷、成本低、見效快等優勢，因而受到廣泛的關注與應用。有研究表明，在選煤廠采用CaCl2與PAM復配作為助濾劑使用，大大提高了壓濾速度；表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉、咪唑啉對煤泥有助濾作用；合適的絮凝劑能提高壓濾速度，但過大的絮團不利于脫水［7-8］。

隨著助濾劑研究和實踐的不斷演進，其應用已從煤礦擴展到金屬礦，由單一助濾劑演變為助濾劑搭配絮凝劑使用。由于各選廠礦物及水的性質有所差異，尋找到適宜的助濾劑非常重要。為此，在借鑒其他選廠成功應用的基礎上，研究確定適合肅南銅選廠精、尾礦及水質特性的助濾劑迫在眉睫。

3 助濾劑試驗

通過不同類型絮凝劑與助濾劑的實驗室試驗與工業試驗，探尋適宜于肅南銅選廠的助濾劑，以提高過濾機處理能力，降低濾餅水分，提高尾礦沉降速度。

3.1 實驗室沉降及過濾試驗

在實驗室進行了各種絮凝劑及助濾劑下的尾礦沉降試驗，沉降試驗后的礦漿，再用真空過濾機完成過濾試驗，藥劑及用量見表1，沉降及過濾試驗結果見圖1、圖2。

由圖1可知，選廠尾礦系統現用絮凝劑沉降效果最差，改用相同用量的小分子聚丙烯酰胺后，沉降速度明顯提升；改用普通聚丙烯酰胺，沉降速度進一步提升；普通聚丙烯酰胺和助濾劑N13-4搭配使用，沉降速度最快，達到臨界點的時間顯著縮短，壓縮層壓實更緊密，意味著給入過濾機的尾礦濃度更高。

由圖2可知，添加藥劑后，濾餅水分的變化趨勢與沉降速度的變化趨勢一致，即尾礦濾餅水分由高到低的順序對應使用肅南現用絮凝劑、小分子聚丙烯酰胺、普通聚丙烯酰胺、普通聚丙烯酰胺+助濾劑N13-4，采用普通聚丙烯酰胺+助濾劑N13-4的尾礦濾餅水分較使用肅南現用絮凝劑的尾礦濾餅水分低3.25個百分點。因此，適宜的絮凝劑與助濾劑搭配，不僅可以加快礦漿中顆粒的沉降速度，還有助于降低濾餅水分。

3.2 隔膜真空過濾試驗

用藥劑處理后的精、尾礦礦漿用實驗室隔膜真空實驗裝置進行過濾試驗，尾礦用聚丙烯酰胺+助濾劑N13-4（5+5 g/t）處理，精礦僅添加助濾劑N13-4（5 g/t），試驗結果見表2。

由表2可知，銅尾礦不添加藥劑情況下的濾餅水分為17.63%，添加藥劑后的濾餅水分降至12.26%，降低5.37個百分點；銅精礦僅添加5 g/t助濾劑N13-4，濾餅水分由不添加情況下的12.44%降至10.27%，降低2.17個百分點。說明適當添加藥劑，確實可以降低濾餅水分、提高過濾效率。

3.3 工業試驗

在實驗室試驗基礎上進行了現場工業試驗。工業試驗時，尾礦添加聚丙烯酰胺和助濾劑N13-4，助濾劑N13-4添加于尾礦濃縮大井前的尾礦泵池，聚丙烯酰胺添加于尾礦濃縮大井，確保有較好的紊流效果及足夠反應時間；精礦過濾只添加助濾劑N13-4，地點可以是泵池或濃縮大井。尾礦藥劑用量及濾餅水分指標見表3，精礦藥劑用量及濾餅水分指標見表4。

由表3可知，聚丙烯酰胺用量2.5 g/t、助濾劑N13-4用量7.5 g/t時，連續72 h尾礦過濾穩定試驗的濾餅平均水分為15.2%，與原用聚丙烯酰胺下濾餅水分20.0%相比，水分降低4.8個百分點，尾礦大井泥線深度由原來的0.6～1.1 m變為至1.0～2.3 m。

由表4可知，精礦過濾助濾劑N13-4用量5 g/t時，濾餅平均水分8.96%，與不添加助濾劑時的12.67%相比，降低了3.71個百分點，效果最好。

工業試驗結果表明，適當添加藥劑能夠有效降低肅南銅選廠的精、尾礦濾餅水分，改善過濾效果。

4 生產實踐效果

酒鋼肅南銅選廠已應用該研究成果近2 a，生產實踐表明：①由于環水在廠內循環利用，實際藥劑用量僅為工業試驗時的一半；②尾礦大井泥線深度穩定在1.0 m以上，再未出現因尾礦大井溢流水跑混導致臨時停產的情況；③尾礦過濾機運行臺數從以前的3臺減至2臺，崗位工勞動強度大大降低，確保了生產順行；④過濾機運行臺數減少、運輸效率提高、因過濾能力不足而停產情況的消除等各項增收節支產生經濟效益128萬元/a。

5 結論

（1）酒鋼肅南銅選廠產品濃縮、過濾環節添加新型助濾劑N13-4試驗研究及生產實踐表明，在尾礦濃縮、過濾環節用新型助濾劑N13-4+絮凝劑聚丙烯酰胺替代原有絮凝劑，在不改變現場工藝、不增加設備投資和藥劑費用的情況下，可解決銅精礦、銅尾礦濾餅水分高導致的一系列問題，還可減少過濾機運行臺數，降低運行成本。

（2）為保證助濾劑N13-4充分作用于礦物顆粒表面，助濾劑與絮凝劑聚丙烯酰胺搭配使用時，要充分利用礦漿輸送過程中的紊流作用，確保藥劑作用時間和作用效果，通常將助濾劑N13-4添加至濃縮大井前的泵池，將絮凝劑添加至濃縮大井。

（3）對于精尾礦過濾效率較低的礦山，可借鑒該礦山的成功經驗，開展針對性研究，從而推動該技術在礦山的推廣應用。