武山銅礦解決選硫粗粒浮選尾礦管路堵塞的生產(chǎn)實(shí)踐

舒加強(qiáng)，江 琛，胡海祥

（1.江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦，江西瑞昌 332204；2.江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，江西贛州 341000）

武山銅礦采用先選銅再選硫的優(yōu)先工藝，原選硫系統(tǒng)已運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)20多年，針對(duì)多年存在的選硫問(wèn)題，礦山于2002年8月對(duì)現(xiàn)場(chǎng)選硫系統(tǒng)工藝進(jìn)行改造，采用水力旋流器對(duì)選銅尾礦進(jìn)行分級(jí)、脫藥，沉砂進(jìn)入攪拌桶進(jìn)行調(diào)漿、調(diào)藥后再進(jìn)行選硫［1］。隨著礦山產(chǎn)能不斷提升，選硫系統(tǒng)設(shè)備狀況和能力又無(wú)法滿足礦山發(fā)展的需求。由于工業(yè)用地有限，2016年利用廢舊廠房進(jìn)行改建，新建了新選硫系統(tǒng)，新選硫系統(tǒng)于當(dāng)年7月投入使用，生產(chǎn)設(shè)計(jì)指標(biāo)是硫品位45%以上，硫回收率68%以上。新選硫系統(tǒng)因是充分利用廢舊廠房而完成的改建，設(shè)備之間的高程差不是很理想，導(dǎo)致尾礦管坡比存在一定不足，粗粒浮選尾礦管道頻繁發(fā)生堵塞，對(duì)正常生產(chǎn)造成較大影響，造成礦山的巨大經(jīng)濟(jì)損失。在現(xiàn)實(shí)條件下，解決選硫粗粒浮選尾礦管道堵塞成為迫切需要解決的重要問(wèn)題。

1 選硫工藝現(xiàn)狀

1.1 選硫流程及尾礦性質(zhì)

新選硫系統(tǒng)沿用了之前處理選銅尾礦的大部分選硫工藝，新選硫系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 新選硫系統(tǒng)工藝流程圖

新選硫系統(tǒng)的總尾礦由二次分級(jí)溢流、粗粒浮選尾礦和細(xì)粒浮選尾礦三部分組成，稱為總尾礦，總尾礦的部分進(jìn)入井下充填，剩余進(jìn)入尾礦濃密機(jī)進(jìn)行濃縮，再輸送至尾礦庫(kù)堆存。三部分尾礦管道連接示意如圖2所示。

圖2 新選硫系統(tǒng)尾礦管道合并示意圖

經(jīng)流程考察分析，二次分級(jí)溢流、粗粒浮選尾礦和細(xì)粒浮選尾礦的性質(zhì)見(jiàn)表1。細(xì)粒浮選尾礦、粗粒浮選尾礦、二次分級(jí)溢流的濃度分別為28.72%、38.58%、12.98%，二次分級(jí)溢流的濃度較??；水量（m3／h）分別是：二次分級(jí)溢流（263.47）＞粗粒浮選尾礦（156.42）＞細(xì)粒浮選尾礦（146.31），二次分級(jí)溢流水量約是粗粒浮選尾礦的1.68倍；礦漿流量（m3／h）分別是：二次分級(jí)溢流（275.57）＞粗粒浮選尾礦（186.65）＞細(xì)粒浮選尾礦（164.45），二次分級(jí)溢流礦漿流量約是粗粒浮選尾礦的1.48倍。

表1 三部分尾礦性質(zhì)情況

1.2 一、二次分級(jí)沉砂粒度的組成

對(duì)武山銅礦一、二次分級(jí)沉砂進(jìn)行篩析分析，結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

表2 一次分級(jí)沉砂篩析結(jié)果

由表2和表3可知，新選硫系統(tǒng)的旋流器分級(jí)效果顯著，選銅尾礦經(jīng)一次分級(jí)后，沉砂中+0.074 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到55.36%，+0.023 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到91.90%，-0.023 mm細(xì)顆粒產(chǎn)率僅為8.10%，旋流器分級(jí)脫除了選銅尾礦漿中細(xì)泥物質(zhì)和藥劑，為粗粒浮選創(chuàng)造了有利條件［1］，但粗粒級(jí)含量偏高，在浮選過(guò)程中容易發(fā)生水砂分離現(xiàn)象，也會(huì)造成粗粒浮選的尾礦漿流動(dòng)性差等問(wèn)題。二次分級(jí)是對(duì)一次分級(jí)的溢流進(jìn)行的分級(jí)作業(yè)，因此，粗粒會(huì)較少，取樣的結(jié)果是二次分級(jí)的沉砂中+0.074 mm顆粒產(chǎn)率僅為3.14%，-0.074 mm顆粒產(chǎn)率高達(dá)96.86%，+0.023 mm顆粒產(chǎn)率為42.77%，-0.023 mm細(xì)顆粒產(chǎn)率達(dá)到57.23%，粒度比較偏細(xì)。

2 管路堵塞原因分析

受工業(yè)用地限制和高程差無(wú)法改變的影響，導(dǎo)致粗粒浮選尾礦管的坡度難以增大，生產(chǎn)時(shí)常常發(fā)生粗粒浮選尾礦管路堵塞問(wèn)題，主要原因是：礦粒在向前輸送的過(guò)程中受到重力影響會(huì)有向下作沉降運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，使靠近底部的礦粒濃度快速增加［2］，當(dāng)?shù)V漿的濃度較高，流速又低于礦粒的沉降速度時(shí)，再加之管路內(nèi)壁的摩擦阻力太大時(shí)，靠近底部的礦粒流動(dòng)性就會(huì)變得極差，礦粒就會(huì)淤積在管路中，最后堵塞管路。為了保證采礦尾礦充填和尾礦濃縮工藝的正常進(jìn)行，又需保證總尾礦的濃度不變，也就不能在粗粒浮選尾礦管中注入大量水以提高礦漿流速和稀釋礦漿濃度。因此本文從礦粒粒度組成和管路內(nèi)壁對(duì)堵塞原因進(jìn)行分析并加以解決。

2.1 粗粒浮選尾礦的粒度組成

針對(duì)粗粒浮選尾礦進(jìn)行篩析分析，結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，在經(jīng)FX300旋流器一次分級(jí)后，粗顆粒大部分進(jìn)入粗粒浮選系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)浮選后，粗粒浮選的尾礦+0.074 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到66.21%，其中+0.18 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到19.29%，+0.15 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到24.52%，而 -0.023 mm顆粒產(chǎn)率僅為7.16%，粗粒級(jí)的含量偏大，粗顆粒所受重力較大，沉降速度較快，而粗粒浮選的尾礦管路坡度不足，礦漿流動(dòng)速度較慢，因此礦粒在管路自流輸送過(guò)程中容易沉積，造成管路堵塞。經(jīng)測(cè)定粗粒浮選尾礦濃度在36%～40%之間。

表4 粗粒浮選尾篩析結(jié)果

2.2 細(xì)粒浮選尾礦的粒度組成

針對(duì)細(xì)粒浮選尾礦進(jìn)行篩析分析，結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，細(xì)粒浮選的給礦來(lái)自二次分級(jí)的沉砂，給礦中+0.074 mm顆粒產(chǎn)率僅有3.14%。經(jīng)過(guò)浮選后，細(xì)粒浮選的尾礦+0.074 mm顆粒產(chǎn)率為2.99%，其中+0.18 mm顆粒產(chǎn)率為0.41%，-0.074 mm顆粒產(chǎn)率高達(dá)97.01%，而-0.023 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到50.06%，細(xì)粒級(jí)產(chǎn)率大，礦漿流動(dòng)性好，不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)定細(xì)粒浮選尾礦濃度在25%～30%之間。

2.3 二次分級(jí)溢流的粒度組成

針對(duì)細(xì)粒浮選尾礦進(jìn)行篩析分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

表5 細(xì)粒浮選尾礦篩析結(jié)果

表6 二次分級(jí)溢流篩析結(jié)果

由表6可知，二次分級(jí)溢流+0.074 mm顆粒產(chǎn)率為0.09%，-0.074 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到99.91%，-0.023 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到96.10%，二次分級(jí)溢流粒度較細(xì)，不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。經(jīng)測(cè)定二次分級(jí)溢流濃度在10%～13%之間。

2.4 粗粒浮選尾礦管路內(nèi)壁檢查情況

管道是連接主體設(shè)備之間以及串聯(lián)各管件、閥門的重要部件［2］，是礦漿接觸時(shí)間最長(zhǎng)的部分。武山銅礦粗粒浮選尾礦管道材質(zhì)為碳鋼［3］，內(nèi)襯耐磨陶瓷。通過(guò)拆卸管路進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)壁磨損嚴(yán)重，內(nèi)壁形成大大小小的溝槽，容易形成粗顆粒堆積或沉積的“死角”，增加了礦漿流動(dòng)時(shí)礦粒所受的阻力和摩擦力，降低了礦漿的流動(dòng)速度。

3 技改措施

3.1 二次分級(jí)溢流導(dǎo)入粗粒浮選尾礦管道試驗(yàn)

在綜合對(duì)比三部分尾礦的粒度組成、礦漿流量、水流量等特性后，因二次分級(jí)溢流的濃度低（10%～13%），礦漿流量大，水流量大，所以主要考慮選擇將部分二次分級(jí)溢流引入到粗粒浮選尾礦管中，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明當(dāng)二次分級(jí)溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量為17.07 t／h時(shí)，粗粒浮選尾礦管路仍然會(huì)堵塞，當(dāng)增加到23.38 t／h時(shí)，偶爾會(huì)出現(xiàn)堵塞，當(dāng)增加到28.02 t／h時(shí)，粗粒浮選尾礦管路已不再堵塞。經(jīng)過(guò)計(jì)算，即是當(dāng)二次分級(jí)溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例大于15.26%時(shí)，粗粒浮選尾礦管路將不再堵塞。因此，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)主要是將二次分級(jí)溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例約控制在15%～20%左右。

表7 二次分級(jí)溢流導(dǎo)入粗粒浮選尾礦管道流量試驗(yàn)結(jié)果

3.2 排尾工藝改進(jìn)的原理

利用二次分級(jí)溢流的濃度低、礦漿流量大、水流量大等特性及二次分級(jí)旋流器與粗粒浮選尾礦管之間的高程差（約4 m）等有利條件，之所以將二次分級(jí)溢流部分引入后粗粒浮選尾礦管未再發(fā)生堵塞，主要是：（1）二次分級(jí)溢流以較快的速度進(jìn)入粗粒浮選尾礦管路中，產(chǎn)生較大的動(dòng)能，促進(jìn)粗粒浮選尾礦礦漿在管路中的綜合輸送速度；（2）二次分級(jí)溢流的濃度較稀，將二次分級(jí)溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例約在15%～20%時(shí)，就能大大稀釋管道中整體礦漿的濃度，增加礦漿的流動(dòng)性［4］；（3）二次分級(jí)溢流中大量的-0.023 mm的細(xì)泥物質(zhì)所受重力較小，顆粒表面帶電［5］，相互作用光滑，沉降速度較慢，可以存在粗粒堆積之間的縫隙中將粗顆粒包裹，增加礦漿的流動(dòng)性，減緩粗礦粒的沉降速度，從而減少礦漿在管路中淤積的現(xiàn)象，減少輸送管的堵塞現(xiàn)象。改進(jìn)后的排尾流程圖如圖3所示。

圖3 改進(jìn)后尾礦輸送示意圖

3.3 加強(qiáng)日常管道的保養(yǎng)和維護(hù)

將磨損較為嚴(yán)重的管路進(jìn)行更換，保證輸送管路內(nèi)壁光滑，當(dāng)管路中存在焊縫時(shí)，對(duì)其打磨，減少焊瘤、焊渣的形成［6］。對(duì)管路的維護(hù)保養(yǎng)，做到標(biāo)準(zhǔn)化，這樣，即使在管路復(fù)雜、工況惡劣的條件下，也能做到穩(wěn)定可靠，為生產(chǎn)順利提供安全保障［7］。

4 技改成效

4.1 技改效果

針對(duì)改進(jìn)后的粗粒浮選尾礦進(jìn)行篩析分析，篩析結(jié)果見(jiàn)表8。表8結(jié)果表明，改進(jìn)后的粗粒浮選尾礦中，+0.074 mm顆粒產(chǎn)率為61.64%，比改進(jìn)前減少了4.57%，其中+0.18 mm顆粒產(chǎn)率為16.39%，比改進(jìn)前減少2.90%，+0.15 mm顆粒產(chǎn)率為19.62%，比改進(jìn)前減少4.90%，而-0.023 mm顆粒產(chǎn)率為9.23%，比改進(jìn)前增加2.07%。整體上粗顆粒比例降低細(xì)顆粒比例提高，粗粒浮選尾礦管路中的礦漿粒度組成得到較大的改善，濃度從原先的36%～40%降低到約為33%～35%之間，流動(dòng)性大大提高。改進(jìn)后，粗粒浮選尾礦管和總尾管堵塞問(wèn)題再未發(fā)生，為提高選硫指標(biāo)解決了重要的瓶頸問(wèn)題。

表8 改進(jìn)后粗粒浮選尾礦管內(nèi)礦漿篩析結(jié)果

4.2 效益分析

1.社會(huì)效益。改進(jìn)后粗粒浮選尾礦管路未再發(fā)生堵塞，為穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)較高的社會(huì)效益。

2.經(jīng)濟(jì)效益。每年可增加大約100 h的生產(chǎn)時(shí)間，可多生產(chǎn)標(biāo)硫精礦1 900 t，按照市場(chǎng)價(jià)格450元／t，可增加85.5萬(wàn)元，具有較大經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié) 論

為解決武山銅礦選硫粗粒浮選尾礦管路堵塞的問(wèn)題，通過(guò)流程考察、尾礦篩析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等過(guò)程得到如下結(jié)論。

1.流程考察表明細(xì)粒浮選尾礦、粗粒浮選尾礦、二次分級(jí)溢流的濃度分別為28.72%、38.58%、12.98%，二次分級(jí)溢流的水量是粗粒浮選尾礦的1.68倍，二次分級(jí)溢流礦漿流量約是粗粒浮選尾礦的1.48倍。

2.粗粒浮選尾礦的+0.074 mm顆粒含量為66.21%，粗粒級(jí)含量偏大，粗粒浮選尾礦管路坡度不足，礦粒在管路自流輸送過(guò)程中容易沉積，造成管路堵塞；二次分級(jí)溢流 +0.074 mm顆粒產(chǎn)率為0.09%，-0.074 mm顆粒產(chǎn)率達(dá)到99.91%，細(xì)粒級(jí)含量特別大。

3.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，二次分級(jí)溢流分配給粗粒浮選尾礦管道的流量占其比例大于15.26%時(shí)，粗粒浮選尾礦管路不會(huì)堵塞，實(shí)際生產(chǎn)中這個(gè)比例控制在15%～20%左右，粗粒浮選尾礦管路將不再堵塞。

4.流程改造不僅實(shí)現(xiàn)新選硫系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)，減少因粗粒浮選尾礦管路堵塞帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，提高礦山資源利用率，還具有明顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益［8］。為同類選礦廠尾礦管路高程差不夠、粗粒排尾的粒度粗濃度高導(dǎo)致的輸送堵塞問(wèn)題，提供了借鑒。