胥林朋，董廣剛，李肖斌

（陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東 陽谷 252327）

1 引言

陽谷祥光銅業(yè)有限公司(以下簡稱祥光銅業(yè))是繼美國肯尼柯特公司之后世界上第二家采用“雙閃”銅冶煉工藝的現(xiàn)代化銅冶煉廠［1］,二期投產(chǎn)后，改用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“雙旋浮”銅冶煉工藝。閃速熔煉渣含銅必須經(jīng)過貧化處理后才可廢棄。目前冶煉渣中銅的回收處理方式主要有電爐貧化法和選礦法兩種。采用貧化電爐處理難以將棄渣含銅降至0.65%以下，采用選礦法能有效提高銅回收率，選礦尾渣含銅可以控制在0.3% 以內(nèi)［2］，并且渣選礦法金銀回收率較高，能耗低，又可以提高冶煉爐對(duì)原料的適應(yīng)性。

2 熔煉爐渣性質(zhì)

煉銅爐渣是銅高溫火法冶煉過程中的產(chǎn)物，主要成份有:銅硫化物、磁鐵礦、磁黃鐵礦和少量金屬銅,硅酸鹽類礦物,玻璃體等。硅酸鹽類礦物以鐵橄欖石為主，輝石類次之,銅硫化物和金屬銅是選礦作業(yè)的主要目的礦物。隨著銅火法冶煉工藝的發(fā)展,富氧熔煉使銅的硫化物減少而氧化物稍有增加,導(dǎo)致爐渣的性質(zhì)更為復(fù)雜,同時(shí)還有爐渣冷卻等因素的影響,造成爐渣更趨難選。旋浮熔煉爐渣主要成分是鐵橄欖石、磁鐵礦，爐渣中銅主要以硫化銅形式存在，含有部分金屬銅和氧化銅。

3 選礦工藝流程

熔煉爐渣經(jīng)緩冷后倒至渣場(chǎng)，倒出的冷卻爐渣經(jīng)過一次破碎,使得物料粒度在400mm以下,送入原礦倉，再輸送到顎式破碎機(jī)進(jìn)行破碎, 破碎后的物料由膠帶運(yùn)輸機(jī)送至粉礦倉［3］。粉礦倉物料經(jīng)過兩段磨礦，兩段分級(jí)，合格物料進(jìn)入浮選流程。經(jīng)過兩次粗選、三次精選、兩次掃選產(chǎn)出合格渣精礦和尾礦。見圖1。

圖1 祥光熔煉爐渣選礦工藝流程圖

4 旋浮熔煉爐渣對(duì)選礦指標(biāo)的影響

熔煉渣含銅正常生產(chǎn)情況下在0.8%～2.5%之間，熔煉爐況受多種因素影響，爐況波動(dòng)直接導(dǎo)致渣含銅上升，高的時(shí)候達(dá)到4%～5%左右，個(gè)別時(shí)間熔煉爐銅面控制不當(dāng)還會(huì)出現(xiàn)放渣帶銅情況，冰銅在渣包繼續(xù)沉降分離形成冰銅包底，車間對(duì)冰銅包底進(jìn)行分揀處理，分揀的冰銅包底重新返回吹煉爐，偶爾分揀不徹底的冰銅包底以及含銅高的爐渣進(jìn)入選礦生產(chǎn)系統(tǒng)都會(huì)帶來很大影響。

4.1 渣含銅對(duì)渣尾礦指標(biāo)的影響

初期設(shè)計(jì)選礦爐渣含銅2.3%，尾礦指標(biāo)可以達(dá)到0.35%左右，通過長期生產(chǎn)數(shù)據(jù)總結(jié)，渣含銅在1.0%～1.5%之間時(shí)，可有效降低選礦車間壓力，現(xiàn)場(chǎng)浮選礦化程度好、現(xiàn)象平穩(wěn)，藥劑單耗低，尾礦指標(biāo)可降低到0.3%以下。當(dāng)渣含銅在1.5%～2.3%時(shí)，為了保證金屬銅回收率，降低尾礦指標(biāo)，藥劑單耗增加，各流程出現(xiàn)一定量的大泡，浮選有惡化趨勢(shì)，尾礦升高。當(dāng)渣含銅高于2.3%，各浮選流程出現(xiàn)不同程度的跑槽，泡沫大、偏硬、不易碎，流程不暢情況，尾礦指標(biāo)難以保證。2016年?duì)t渣含銅以及尾礦指標(biāo)走勢(shì)見圖2。

圖2 爐渣含銅以及尾礦指標(biāo)走勢(shì)

數(shù)據(jù)顯示渣含銅和尾礦指標(biāo)成正相關(guān)性，渣含銅高時(shí)，尾礦易跑高，渣含銅低時(shí)，尾礦指標(biāo)低。

4.2 渣含硫?qū)υ驳V指標(biāo)的影響

按礦石氧化率（指某金屬以氧化礦物狀態(tài)存在的百分?jǐn)?shù)）不同可將礦石分為氧化礦、硫化礦和混合礦。氧化率在30%以上為氧化礦，氧化率在10%以下為硫化礦，介于兩者之間為混合礦。

氧化銅礦又可分為游離氧化銅、結(jié)合氧化銅，通常認(rèn)為游離氧化銅可用硫化法進(jìn)行浮選回收，結(jié)合氧化銅難以回收。

根據(jù)車間爐渣物相分析數(shù)據(jù)來看，爐渣屬于混合礦，硫在爐渣中主要以硫化亞銅形式存在，硫化礦可浮性好，氧化礦用硫化法難以浮選回收。由于爐渣性質(zhì)復(fù)雜、產(chǎn)量大，為了更簡單的區(qū)分爐渣的可選性，根據(jù)爐渣性質(zhì)合理劃分進(jìn)而配比上料，車間提出硫銅比的概念，硫銅比是指熔煉爐渣中硫與銅元素的比值，以此為依據(jù)簡單地確認(rèn)爐渣中銅的化合狀態(tài)，為生產(chǎn)提供一定參考依據(jù)，2016年?duì)t渣硫銅比及渣尾礦指標(biāo)趨勢(shì)圖見圖3。

圖3 2016年?duì)t渣硫銅比及渣尾礦指標(biāo)趨勢(shì)圖

數(shù)據(jù)趨勢(shì)可以反映出爐渣硫銅比和尾礦指標(biāo)之間存在關(guān)系，成負(fù)相關(guān)性，硫銅比升高，尾礦含銅降低，硫銅比下降，尾礦含銅升高。

綜上所述，當(dāng)熔煉爐渣含銅較高時(shí)，硫銅比較低時(shí)，是影響尾礦指標(biāo)的重要原因。

4.3 爐渣中Fe3O4對(duì)選礦指標(biāo)的影響

閃速熔煉爐渣Fe3O4含量一般在16%以下，當(dāng)熔煉渣Fe3O4高于16%時(shí)，渣發(fā)粘，放渣困難，雖然提高溫度可以緩解放渣困難情況，但是渣粘易導(dǎo)致渣中銅的機(jī)械夾雜，爐渣含銅品位升高；而且在緩冷過程中在渣包中下部會(huì)出現(xiàn)致密的Fe3O4包裹層，出現(xiàn)紅芯情況，紅芯是緩冷不徹底的直接表現(xiàn)，爐渣破碎時(shí)紅芯遇空氣急速冷卻，急冷渣［4］結(jié)晶細(xì)，可選性差。

由于渣粘導(dǎo)致的含銅升高的爐渣、急冷渣都對(duì)選礦指標(biāo)造成一定影響，同時(shí)Fe3O4較多時(shí)，爐渣難磨選別指標(biāo)不理想。

5 旋浮熔煉高銅渣選礦生產(chǎn)實(shí)踐

祥光銅業(yè)選礦車間分兩期，工藝流程一致，設(shè)計(jì)處理能力一期75t/h，二期處理能力83t/h，正常生產(chǎn)一二期投料均可達(dá)到100t/h以上，尾礦指標(biāo)可以降到0.29%以下。

車間對(duì)于高含銅爐渣處理采取配料方式，但是低含銅爐渣處理完后，為保證生產(chǎn)有時(shí)需單獨(dú)處理高含銅爐渣，為了保證較高回收率，保證銅的捕收效果，一般是加大藥劑量，但就實(shí)際生產(chǎn)情況來說，加大藥劑量尤其是黃藥，現(xiàn)場(chǎng)泡沫礦化程度極差，各個(gè)流程均出現(xiàn)大泡、偏硬、不易碎情況，浮選機(jī)沖洗水未起到消泡作用，流動(dòng)性很難保證。再之，由于原礦含銅高，加大了精礦刮量，精礦量隨之增加，造成精礦濃密機(jī)負(fù)荷重，同時(shí)藥劑量大也影響渣精礦在濃密機(jī)的沉淀效果，濃密機(jī)容易跑渾，跑渾精礦帶出的精礦品位和生產(chǎn)品位一致（20%～30%左右），跑渾回水又流入車間回水池，重新進(jìn)入生產(chǎn)流程，長時(shí)間跑渾原礦品位升高，產(chǎn)生惡性循環(huán)。

對(duì)于高銅渣的處理，車間初期探索更改現(xiàn)場(chǎng)工藝管道，以期保證回收率以及渣尾礦指標(biāo)，提出兩個(gè)方案：一是一套磨礦系統(tǒng)，一二期浮選系統(tǒng)串聯(lián)，延長工藝流程；二是一套磨礦系統(tǒng)，兩套浮選系統(tǒng)并聯(lián)，降低單套系統(tǒng)臺(tái)效。兩種方案分別實(shí)施。

實(shí)施方案一：原礦含銅品位2.5%～3.0%，臺(tái)效初始設(shè)定70t/h，運(yùn)行二期磨礦系統(tǒng)，浮選系統(tǒng)二粗底流接入一期浮選攪拌槽，由于一期磨礦系統(tǒng)未開車，一期中礦返回?cái)嚢璨郏鞒谈膭?dòng)后，整體流程順暢，礦化程度較之前有明顯好轉(zhuǎn)，回收率達(dá)到89.50%，較單獨(dú)處理時(shí)回收率［5］提高2%左右，但尾礦指標(biāo)仍偏高，含銅0.4%左右。

實(shí)施方案二：運(yùn)行二期磨礦系統(tǒng)，通過浮選攪拌槽放空閥分流至一期浮選系統(tǒng)，調(diào)整閥門開度，保證一期浮選液位穩(wěn)定，盡量一二期均勻給礦，改動(dòng)后現(xiàn)象也出現(xiàn)好轉(zhuǎn)，無跑槽等異常情況，回收率90.16%，較方案一提高了0.66%，尾礦有所降低在0.35%左右，但還達(dá)到預(yù)期0.30%以下的目標(biāo)。

對(duì)上述兩種方案的結(jié)果進(jìn)行了分析，浮選時(shí)間和回收率存在一定的相關(guān)關(guān)系，在其他條件相同的情況下，隨浮選時(shí)間的加長，回收率增加，而精礦質(zhì)量降低。每種礦石都有其適宜的浮選時(shí)間，時(shí)間太短，回收率低，而時(shí)間太長不僅降低精礦質(zhì)量，而且也不經(jīng)濟(jì)(用浮選機(jī)多，耗電多)。各種礦石最適宜的浮選時(shí)間，是經(jīng)過選礦試驗(yàn)確定的。但是浮選時(shí)間有上限，達(dá)到一定上限后再延長浮選時(shí)間對(duì)回收率影響不大，（浮選時(shí)間和浮選指標(biāo)關(guān)系見圖4）。雖然實(shí)驗(yàn)效果不理想，但也為后續(xù)生產(chǎn)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)，比如針對(duì)各種品位爐渣考察計(jì)算最佳浮選時(shí)間，探索一二期合并時(shí)根據(jù)浮選時(shí)間合理調(diào)整增加的浮選機(jī)（槽）數(shù)量。

圖4 浮選時(shí)間與浮選指標(biāo)關(guān)系

6 結(jié)語

選礦指標(biāo)受各種因素影響，如爐渣緩冷制度［6］、爐渣性質(zhì)、入選濃度、磨礦細(xì)度［7］、藥劑濃度等，原因復(fù)雜，此處僅簡單總結(jié)爐渣性質(zhì)對(duì)選礦指標(biāo)的一些影響因素。對(duì)于高銅渣的處理問題上還需進(jìn)一步研究，在流程計(jì)算調(diào)整、浮選時(shí)間、藥劑實(shí)驗(yàn)、新藥劑的嘗試、浮選機(jī)沖洗水噴頭調(diào)整等方向?qū)で笮碌耐黄?。同時(shí)和熔煉加強(qiáng)溝通，維護(hù)好爐況，控制銅面，減少放渣帶銅，調(diào)整合適的冰銅品位、Fe/SiO2、冰銅溫度，以及控制Fe3O4的還原程度，減少機(jī)械夾雜，在源頭加強(qiáng)控制，提高銅的直收率，為后續(xù)流程減輕壓力。