銅冶煉爐渣選礦設(shè)備及其應(yīng)用現(xiàn)狀

熊 鋒

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司)

銅冶煉爐渣選礦設(shè)備及其應(yīng)用現(xiàn)狀

熊 鋒

(中國(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司)

從選礦設(shè)備的角度介紹了目前國(guó)內(nèi)各銅冶煉爐渣選廠處理銅冶煉爐渣的基本現(xiàn)狀，概略介紹了從破碎到最終脫水工序銅冶煉渣選廠所應(yīng)用的主要設(shè)備的種類和規(guī)格，闡述了這些設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展前景。

銅冶煉爐渣 碎磨設(shè)備 選別設(shè)備 脫水設(shè)備 應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來，由于我國(guó)銅冶煉企業(yè)不斷擴(kuò)大產(chǎn)能，每年排出的固體廢棄物逐年增大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2014年底，我國(guó)銅冶煉企業(yè)每年排出的廢渣約 1 300萬t。隨著環(huán)保要求越來越高，這些廢銅渣已逐漸不再使用返回用電爐貧化等技術(shù)進(jìn)行處理，而是用選礦方法來回收此類廢銅渣中的銅等有價(jià)金屬。因?yàn)檫x礦方法具有環(huán)保程度高、對(duì)渣中有價(jià)金屬回收率高等特點(diǎn)。選礦方法處理銅冶煉爐渣的設(shè)備主要有三大類，分別為碎磨類設(shè)備、選別類設(shè)備和脫水類設(shè)備。

1 碎磨設(shè)備使用現(xiàn)狀

(1)破碎機(jī)。目前使用最多的是顎式破碎機(jī)，其他高效率、大破碎比的破碎設(shè)備如：深腔顎式破碎機(jī)、雙動(dòng)顎式破碎機(jī)、慣性圓錐破碎機(jī)等的應(yīng)用也日益受到重視[1]。相對(duì)來說，由于爐渣的脆性較大，一般碎礦設(shè)備都能達(dá)到較好的破碎效果，但同時(shí)爐渣又具有硬度大的特點(diǎn)，所以對(duì)破碎設(shè)備的整體性能及襯板材質(zhì)要求較高。從已運(yùn)行的爐渣選廠的實(shí)際應(yīng)用來看，進(jìn)口設(shè)備如山特維克、美卓等廠家的破碎設(shè)備一般比國(guó)產(chǎn)破碎設(shè)備的維修率低，破碎產(chǎn)品的均勻度高，但價(jià)格昂貴。

(2)半自磨機(jī)和球磨機(jī)。國(guó)內(nèi)新建的渣選廠基本采用1段破碎+半自磨+球磨的碎磨工藝流程，半自磨在銅爐渣選礦中得到了廣泛的應(yīng)用。由于爐渣具有難磨的特點(diǎn)，因此宜采用長(zhǎng)筒形半自磨機(jī)，這樣有利于延長(zhǎng)礦石在磨機(jī)中的停留時(shí)間，易于達(dá)到需要的磨礦粒度[2]。如江西貴溪冶煉廠采用φ5.2 m ×5.2 m的半自磨機(jī)、山東祥光冶煉廠采用φ5.03 m×5.8 m的半自磨機(jī)、福建紫金冶煉廠采用φ5.03 m×5.0 m的半自磨機(jī)、安徽銅陵有色冶煉廠及甘肅金川冶煉廠均采用了φ5.8 m×5.8 m的半自磨機(jī)，從這些廠家的實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果來看，此類長(zhǎng)筒型半自磨機(jī)比較適合應(yīng)用在銅冶煉爐渣中。此外，在渣選中，球磨機(jī)(長(zhǎng)徑比在1.7 m左右的長(zhǎng)筒形球磨機(jī))一般作為半自磨機(jī)后的2段磨礦而被廣泛采用。由于銅爐渣選礦一般要求細(xì)磨(一般為 -0.045 mm 80%或更細(xì))，選擇此類長(zhǎng)筒型球磨機(jī)能達(dá)到較好的磨礦效果。目前，國(guó)內(nèi)部分銅冶煉爐渣選廠如江西貴溪冶煉廠和山東祥光冶煉廠采用的是φ5.03 m×8.3 m的球磨機(jī)、福建紫金冶煉廠采用的是φ5.03 m×7.5 m的球磨機(jī)、安徽銅陵有色冶煉廠及甘肅金川冶煉廠采用的是φ5.5 m×9.5 m的球磨機(jī)，這些廠家的球磨機(jī)產(chǎn)品細(xì)度都能達(dá)到 -0.045 mm 80%，這表明，此類磨機(jī)也比較適合用于銅爐渣選礦。

(3)立磨機(jī)。立磨機(jī)在銅爐渣選礦中一般作為中礦再磨設(shè)備。由于部分含銅礦物的解離粒度在25 μm甚至更小，為了使這部分含銅礦物能在后續(xù)作業(yè)中盡量的回收，因此必須使用中礦再磨設(shè)備將物料進(jìn)一步細(xì)磨。有試驗(yàn)表明：銅精礦品位隨磨礦細(xì)度的增加而提高，回收率也略有提高，即使磨得很細(xì)，浮選指標(biāo)仍然很高，且很穩(wěn)定。這表明爐渣與一般礦石不同，過磨“泥化”現(xiàn)象對(duì)爐渣選礦影響不大。由于銅爐渣韌性大、硬度大，因此對(duì)再磨設(shè)備的性能要求較高。國(guó)內(nèi)部分銅渣選廠用球磨機(jī)作為中礦再磨設(shè)備，但總體來說效果不理想。相對(duì)球磨機(jī)來說，立磨機(jī)有占地面積小、磨礦效果更細(xì)，能耗低及易于管理等特點(diǎn)。近年來，有部分銅冶煉渣選廠使用立磨機(jī)作為中礦再磨設(shè)備。金川銅冶煉渣選廠應(yīng)用了國(guó)產(chǎn)的立磨機(jī)，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2 選別設(shè)備的使用現(xiàn)狀

(1)浮選機(jī)。浮選機(jī)一般分為機(jī)械攪拌式和充氣攪拌式兩大類，由于銅爐渣的密度大，在浮選時(shí)易沉槽，一般的機(jī)械攪拌式浮選機(jī)難以解決此難題，而充氣攪拌式浮選機(jī)更適應(yīng)銅爐渣選礦。充氣攪拌式浮選機(jī)由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)置的不同，類型也不盡相同，具體有CHF型、XJC型、BF型、KYF型以及CLF型等。其中，CLF型粗顆粒浮選機(jī)在國(guó)內(nèi)銅冶煉爐渣選廠應(yīng)用很多，如江西貴溪冶煉廠、山東祥光冶煉廠、福建紫金冶煉廠、安徽銅陵有色冶煉廠及甘肅金川冶煉廠下屬的渣選廠等采用的均是此類浮選機(jī)，表明此類型浮選機(jī)適合于銅冶煉爐渣的選礦。

與一般充氣攪拌式浮選機(jī)相比，CLF型粗顆粒浮選機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)：①處理礦物的粒度大，最大可達(dá)1 mm；②其槽內(nèi)設(shè)有格子板，使礦漿表面平穩(wěn)，改善了技術(shù)性能；③空氣分散好、充氣量大、功耗低；④礦漿循環(huán)好，處理粗顆粒及物料比重大的礦物時(shí)不沉槽[3]。

(2)浮選柱。浮選柱是一種新型高效具有柱型槽體結(jié)構(gòu)的無機(jī)械攪拌充氣式浮選設(shè)備，采用礦粒與微細(xì)氣泡逆流平穩(wěn)接觸的流動(dòng)方式，提供了大量捕收礦粒的機(jī)會(huì)。柱內(nèi)氣泡細(xì)小均勻，表面積大，在逆流條件下與礦粒接觸機(jī)會(huì)多，消除了有用礦物在浮選過程中的“短路”現(xiàn)象，有利于提高浮選速度和回收率。浮選柱柱內(nèi)泡沫層厚度大，可調(diào)節(jié)，加上逆流沖洗水的清洗作用，因而選礦富集比大，可提高精礦品位。在銅冶煉爐渣中，浮選柱主要應(yīng)用于精選作業(yè)，由于精選浮選柱的給礦粒度偏細(xì)(一般為 -0.045 mm 80%或更細(xì))，應(yīng)用浮選柱有一定的適應(yīng)性。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)應(yīng)用的如：福建紫金銅冶煉渣選廠選用了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的FCMSC型浮選柱，福建金川集團(tuán)防城港銅冶煉渣選廠采用的是湖南CGPF長(zhǎng)高集團(tuán)生產(chǎn)的CGPF型浮選機(jī)，甘肅金川銅冶煉廠選用的是加拿大CPT型浮選柱。從實(shí)際應(yīng)用效果來看，各浮選柱都能達(dá)到良好的選別效果，據(jù)甘肅金川銅冶煉廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，其精礦的回收率最高可達(dá)91.84%，這也表明浮選柱比較適用于銅冶煉爐渣的選礦。

(3)磁選機(jī)。磁選機(jī)在銅冶煉爐渣選礦中一般用于浮選尾礦的排礦，用以回收浮選尾礦中的含鐵礦物。由于冶煉工藝的原因，銅爐渣中主要礦物為鐵橄欖石(2FeO·SiO2)、磁鐵礦(Fe3O4)和硫化銅(CuS)礦物等[4]，其中鐵橄欖石和磁鐵礦占渣總量的90%以上，渣中含鐵品位在40%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于一般鐵礦入選的29.1%的平均工業(yè)品位，從此意義上來說，利用磁選機(jī)回收渣中的有用含鐵礦物是非常有必要的。通過詳細(xì)的物相分析表明，渣中磁鐵礦的實(shí)際含量在20%左右，其余大部分是鐵橄欖石，因此選出的最終鐵精礦品位通常在53%左右，選出的鐵精礦質(zhì)量不理想，難以銷售。目前，國(guó)內(nèi)利用浮選尾礦的銅冶煉渣的選廠不多，但該部分含鐵礦物確實(shí)具有一定的回收價(jià)值，今后應(yīng)在磁選設(shè)備、增大磨礦細(xì)度等方面綜合研究此部分含鐵礦物的回收，從整體角度出發(fā)，以期找到一個(gè)較好的綜合利益平衡點(diǎn)。

3 脫水設(shè)備

(1)濃密機(jī)。銅冶煉爐渣的密度比一般礦物的密度大，通常在2.8～3.8 t/m3[5]。一般來說，密度越大的物料，沉降速度越大，因此銅冶煉爐渣相對(duì)一般的礦物來說，較容易濃密。常用的濃密機(jī)分為中心傳動(dòng)濃密機(jī)和周邊傳動(dòng)濃密機(jī)。在銅冶煉渣選中，精礦處理量通常較小，通常采用中心傳動(dòng)濃密機(jī)，而尾礦量相對(duì)較大，通常采用周邊傳動(dòng)濃密機(jī)。由于銅冶煉渣選尾礦量多且密度較大，容易造成“壓耙”現(xiàn)象，因此用于尾礦處理的周邊傳動(dòng)濃密機(jī)一般選用齒條型的。目前，國(guó)內(nèi)各大冶煉廠采用的精礦、尾礦濃密機(jī)均是以上類型，以銅陵有色銅冶煉渣選廠所應(yīng)用的濃密機(jī)為例，其使用的精礦濃密機(jī)為φ24 m的中心傳動(dòng)濃密機(jī)，而尾礦使用的為φ54 m 的周邊齒條傳動(dòng)型濃密機(jī)，濃密效果良好，其底流濃度均能達(dá)到55%以上。

(2)過濾機(jī)。應(yīng)用于銅冶煉爐渣選礦中的過濾機(jī)分為精礦過濾機(jī)和尾礦過濾機(jī)。精礦過濾由于其對(duì)水分的要求較高(入冶煉廠的精礦含水率 ≤10%)，因此通常采用立式壓濾機(jī)。目前國(guó)產(chǎn)的立式壓濾機(jī)應(yīng)用較廣泛的有山東煤機(jī)和煙臺(tái)核工業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)的壓濾機(jī)，其濾餅含水率能達(dá)到預(yù)期要求，但相對(duì)進(jìn)口壓濾機(jī)來說，國(guó)產(chǎn)壓濾機(jī)的設(shè)備維護(hù)周期短，維修率高，因此在設(shè)備選擇時(shí)，為保證處理量，國(guó)產(chǎn)壓濾機(jī)通常采用1用1備方式。此外，也有部分渣選廠采用陶瓷過濾機(jī)過濾精礦，但效果不理想。

銅冶煉爐渣尾礦過濾對(duì)于產(chǎn)品的含水率不是很嚴(yán)格，一般要求其含水率≤12%，國(guó)內(nèi)銅冶煉渣選廠通常采用陶瓷過濾機(jī)來處理尾礦，且處理效果很好。以銅陵有色銅冶煉渣選廠為例，其原設(shè)計(jì)為使用6臺(tái)60m2的陶瓷過濾機(jī)處理尾礦，其中5用1備，但實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，只開啟了3臺(tái)陶瓷過濾機(jī)就能處理所有尾礦，且含水率均在10%以下。銅陵有色銅冶煉渣選廠尾礦日處理量約為3300t/d，按此計(jì)算，其額定處理量約為0.76t/(h·m2)，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他類型礦物尾礦0.2t/(h·m2)左右的額定處理量。這也表明，陶瓷過濾機(jī)非常適用于銅冶煉爐渣尾礦的處理，可以大力推廣使用。

4 結(jié) 語

通過概述國(guó)內(nèi)銅冶煉渣選廠所使用的主要選礦設(shè)備，各設(shè)備的類型、規(guī)格以及使用效果等，可以得到以下結(jié)論：

(1)顎式破碎機(jī)、長(zhǎng)筒型的半自磨機(jī)和長(zhǎng)筒型的球磨機(jī)比較適合于銅冶煉爐渣的破碎、磨礦作業(yè)，且立磨機(jī)能使其中礦再磨粒度更細(xì)，能進(jìn)一步提高銅的浮選指標(biāo)。

(2)CLF粗顆粒型浮選機(jī)和浮選柱都適合應(yīng)用于銅冶煉爐渣的浮選作業(yè)，其中浮選柱主要應(yīng)用在精選作業(yè)，其使用效果良好。

(3)普通濃密機(jī)、陶瓷過濾機(jī)和立式壓濾機(jī)都適合應(yīng)用于銅冶煉渣選廠，其過濾效果良好，特別是用于尾礦處理的陶瓷過濾機(jī)，其過濾效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他相似類型的礦物處理中的應(yīng)用。

[1] 王紅梅，劉四清，劉文彪，等.國(guó)內(nèi)外銅爐渣選礦及提取技術(shù)綜述[J].銅業(yè)工程，2006(4):19-22.

[2] 楊 鋒.點(diǎn)爐渣回收銅技術(shù)改造方案的研究與計(jì)劃[J].有色金屬，2006(1):14-17.

[3] 孫時(shí)元.中國(guó)選礦設(shè)備手冊(cè)[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[4] 李 博,王 華，胡建杭，等.從銅渣中回收有價(jià)金屬技術(shù)的研究進(jìn)展[J].礦冶，2009(1):44-47.

[5] Gorai B，Jana R K，Premchand J R.Characteristics and utili-sation of copper slag-review[J].Resources，Conservation and Recycling，2003，39(4):299-313.

2015-03-10)

熊 鋒(1980—)，男，工程師， 330031 江西省南昌市紅谷灘新區(qū)前湖大道888號(hào)。