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(tǒng)不順行導致選廠停產。

1 肅南銅選廠脫水系統(tǒng)存在的問題

1.1 精礦過濾系統(tǒng)

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(tǒng)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?shù)葞磔^大的難度。

1.2 尾礦過濾系統(tǒng)

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(xiàn)場通常采取降低過濾機給礦量，增加過濾機運行臺數(shù)，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(huán)水跑混，進而影響正常的生產；增開過濾機臺數(shù)，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(yè)，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(fā)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(xiàn)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(yōu)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?yōu)橹鸀V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(yè)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(tǒng)現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(yè)試驗

在實驗室試驗基礎上進行了現(xiàn)場工業(yè)試驗。工業(yè)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(xù)72 h尾礦過濾穩(wěn)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?yōu)橹?.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(yè)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(huán)水在廠內循環(huán)利用，實際藥劑用量僅為工業(yè)試驗時的一半；②尾礦大井泥線深度穩(wěn)定在1.0 m以上，再未出現(xiàn)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(shù)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(shù)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(jié)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(huán)節(jié)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(huán)節(jié)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(xiàn)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(shù)，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。