姚 剛

（中鐵資源集團(tuán)有限公司，北京 100039）

剛果（金）銅鈷礦資源豐富，目前該地區(qū)大部分礦山企業(yè)以處理銅鈷伴生氧化礦為主，其銅鈷回收一般采用酸浸-萃取-電積/鈷生產(chǎn)的濕法冶煉工藝流程。本文中該礦山企業(yè)同時(shí)采用攪拌浸出和堆浸來(lái)回收礦石中有價(jià)銅鈷，浸出液經(jīng)銅萃取、電積后得到陰極銅產(chǎn)品，銅萃取后的溶液主要含鈷，部分送去鈷生產(chǎn)，部分返回?cái)嚢杞鲆岳萌芤褐杏嗨?。該工藝需回收兩種金屬，工序較多，涉及在線(xiàn)物料較多。因此，金屬平衡計(jì)算具有一定復(fù)雜性。金屬平衡工作質(zhì)量的高低直接影響企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)指標(biāo)，有必要細(xì)加研究，確保準(zhǔn)確性[1]。本文以剛果（金）某銅鈷礦山多年生產(chǎn)實(shí)踐為基礎(chǔ)，不斷優(yōu)化完善金屬平衡工作，對(duì)金屬平衡的數(shù)據(jù)來(lái)源、報(bào)表編制和計(jì)算方法進(jìn)行了總結(jié)描述，并對(duì)實(shí)際應(yīng)用中需注意的問(wèn)題進(jìn)行了探討。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源

金屬平衡的計(jì)算，首先要確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。金屬平衡計(jì)算涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，主要分為重量計(jì)量類(lèi)數(shù)據(jù)、體積計(jì)量類(lèi)數(shù)據(jù)、化驗(yàn)類(lèi)數(shù)據(jù)、間接計(jì)算類(lèi)數(shù)據(jù)，其來(lái)源一般分為日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和盤(pán)點(diǎn)數(shù)據(jù)。金屬平衡報(bào)表還涉及輔料消耗數(shù)據(jù)、技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)等[2]。

本文中金屬平衡以月為周期進(jìn)行計(jì)算。由于該礦山礦石中有價(jià)銅鈷浸出采用攪拌浸出和堆浸聯(lián)合流程，主要以攪浸為主，堆浸產(chǎn)出銅鈷金屬量?jī)H分別約為攪浸的6%和1%，攪浸浸出時(shí)間短僅需6個(gè)小時(shí)左右，堆浸周期長(zhǎng)達(dá)近1年，每月開(kāi)展堆浸網(wǎng)格取樣工作的必要性不大。因此，本文中月度金屬平衡計(jì)算時(shí)，堆浸僅以浸出銅金屬量參與計(jì)算。年度金屬平衡計(jì)算時(shí)，對(duì)堆浸進(jìn)行全面取樣分析。

1.1 日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要包括：破碎投料礦石、進(jìn)入攪拌浸出的礦石（磨礦后礦石濾餅）、堆浸浸出銅鈷金屬量、廢銅、浸渣、浸渣洗滌底流溶液、萃取三相渣、鈷生產(chǎn)除雜的廢渣、陰極銅產(chǎn)品、氫氧化鈷產(chǎn)品。金屬平衡計(jì)算涉及的以上數(shù)據(jù)按以下原則取得：破碎投料礦石以皮帶秤重量和化驗(yàn)水分及品位計(jì)算得出銅鈷金屬量；磨礦后礦石濾餅的濕重以皮帶秤重量與化驗(yàn)水分及品位計(jì)算得到銅鈷金屬量；堆浸溶液凈供銅鈷金屬量及流量計(jì)數(shù)據(jù)與化驗(yàn)的銅鈷濃度計(jì)算得到銅鈷金屬量；廢銅重量以電子地秤稱(chēng)量數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；浸渣以礦石重量乘以渣率得到浸渣重量，渣率由日常浸出試驗(yàn)得出，浸渣重量與化驗(yàn)的銅鈷含量計(jì)算得到浸渣中銅鈷金屬量；浸渣洗滌底流溶液以流量計(jì)數(shù)據(jù)與化驗(yàn)的銅鈷濃度計(jì)算得出銅鈷金屬量；萃取三相渣以稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)和化驗(yàn)的銅鈷含量計(jì)算得到三相渣中銅鈷金屬量；鈷生產(chǎn)除雜的廢渣以過(guò)磅重量與化驗(yàn)得到的銅鈷含量及水分計(jì)算得到廢渣中銅鈷金屬量；陰極銅產(chǎn)品重量以電子秤稱(chēng)量數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；氫氧化鈷產(chǎn)品以電子秤稱(chēng)量數(shù)據(jù)和化驗(yàn)的銅鈷品位及水分計(jì)算得到銅鈷金屬量。

1.2 盤(pán)點(diǎn)數(shù)據(jù)

盤(pán)點(diǎn)內(nèi)容主要有期末庫(kù)存的原料、生產(chǎn)輔料、中間品、半成品、返回品及產(chǎn)品，主要包括礦石、生產(chǎn)輔料、溶液、鈷濾餅、槽存陰極銅、陰極銅產(chǎn)品、氫氧化鈷產(chǎn)品。

庫(kù)存礦石采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量法，將礦石堆成規(guī)則形狀進(jìn)行收方測(cè)量，按礦堆體積乘以礦堆比重計(jì)算出結(jié)存礦石量，結(jié)存礦石量與化驗(yàn)的銅鈷品位計(jì)算得到銅鈷金屬量；在線(xiàn)礦石采用容積法，對(duì)破碎礦倉(cāng)、圓筒洗礦機(jī)、堆浸礦倉(cāng)、粉礦倉(cāng)、球磨機(jī)、分級(jí)機(jī)、粗漿槽、濃密機(jī)等所有在線(xiàn)礦石、礦漿，根據(jù)容器的幾何尺寸和實(shí)際堆積高度計(jì)算其結(jié)存量。盤(pán)點(diǎn)時(shí)，可對(duì)每個(gè)槽存礦石、礦漿進(jìn)行取樣送化驗(yàn)室分析銅鈷品位，根據(jù)一般情況下在線(xiàn)礦石總量，也可采用下一個(gè)班次濾餅樣品的銅鈷品位作為各槽存礦石中銅鈷品位均值；在線(xiàn)溶液采用容積法盤(pán)點(diǎn)。根據(jù)溶液池、槽的幾何尺寸及實(shí)際溶液深度計(jì)算溶液體積。盤(pán)點(diǎn)取樣時(shí)，從溶液進(jìn)口、出口兩個(gè)以上位置取樣作為盤(pán)點(diǎn)樣；尾礦庫(kù)采用容積法盤(pán)點(diǎn)，利用GPS定位儀或RTK等工具按一定網(wǎng)度測(cè)量各點(diǎn)溶液深度后對(duì)尾礦庫(kù)庫(kù)底地形進(jìn)行建模，并計(jì)算溶液體積。溶液取樣時(shí)，應(yīng)按液面分區(qū)域從多點(diǎn)取樣；鈷濾餅一般根據(jù)鈷濾餅卸載量及后續(xù)干燥處理量計(jì)算得出。盤(pán)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)取樣分析銅鈷含量；槽存銅根據(jù)通過(guò)的電流強(qiáng)度、時(shí)間及電流效率計(jì)算；陰極銅和氫氧化鈷產(chǎn)品以入庫(kù)時(shí)稱(chēng)量登記的重量計(jì)算得出。

2 金屬平衡報(bào)表編制

該礦山企業(yè)經(jīng)過(guò)多年優(yōu)化完善，利用excel建立了一套數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表，只要采集好各項(xiàng)日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和期末盤(pán)點(diǎn)數(shù)據(jù)，金屬平衡報(bào)表各項(xiàng)數(shù)據(jù)及計(jì)算會(huì)同步自動(dòng)完成。由于涉及銅鈷兩種金屬的金屬平衡計(jì)算，金屬平衡報(bào)表分為銅和鈷兩張報(bào)表，其基本結(jié)構(gòu)是一致的，在金屬平衡表中直接錄入的數(shù)據(jù)包括本期投入、期初在線(xiàn)、期末在線(xiàn)、回收品、工藝損失、實(shí)際產(chǎn)量，需通過(guò)對(duì)錄入數(shù)據(jù)間接運(yùn)算得到的數(shù)據(jù)包括本期消耗、理論產(chǎn)量和總損失。理論回收率和實(shí)際回收率是通過(guò)對(duì)上述數(shù)據(jù)通過(guò)公式計(jì)算得出。以2019年12月為例，該月銅和鈷濕法流程金屬平衡表分別見(jiàn)表1和表2。

表1 2019年12月銅濕法流程金屬平衡表

產(chǎn)品產(chǎn)量 理論產(chǎn)量 2000.74實(shí)際產(chǎn)量 1983.85總損失 175.78總回收率 理論回收率 92.64實(shí)際回收率 91.86

表2 2019年12月鈷濕法流程金屬平衡表

表1和表2中[3]：

本期投入為日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的累計(jì)結(jié)果。期初在線(xiàn)為上期報(bào)表中期末在線(xiàn)的數(shù)據(jù)。期末在線(xiàn)為本期末盤(pán)點(diǎn)的數(shù)據(jù)?；厥掌窞槿粘＝y(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的累計(jì)結(jié)果。

工藝損失為各類(lèi)廢水、廢渣日常統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的累計(jì)結(jié)果。由于氫氧化鈷產(chǎn)品中含有的銅銷(xiāo)售時(shí)不計(jì)價(jià)，因此計(jì)入銅的工藝損失。

3 銅鈷回收率計(jì)算方法

本文采用平衡法計(jì)算銅鈷冶煉總回收率，簡(jiǎn)要來(lái)說(shuō)就是用整個(gè)流程的最終產(chǎn)品產(chǎn)量除以本期消耗金屬量的計(jì)算結(jié)果作為總回收率。本期消耗金屬量是指本期投入金屬考慮期初、期末在線(xiàn)金屬增減后的凈投入金屬量。

本文將總回收率分為理論回收率和實(shí)際回收率。理論回收率是用理論產(chǎn)量除以本期消耗金屬量的計(jì)算結(jié)果，實(shí)際回收率是用實(shí)際產(chǎn)量除以本期消耗金屬量的計(jì)算結(jié)果。

理論回收率對(duì)應(yīng)的金屬損失是指工藝損失，包括攪拌浸出產(chǎn)生的浸渣中未浸出銅鈷、浸渣洗滌過(guò)程中隨浸渣排走溶液中的銅鈷、萃取產(chǎn)生的廢棄物-三相渣中銅鈷、鈷生產(chǎn)除雜工序的廢渣中銅鈷，另外對(duì)于銅而言，其工藝損失還包括氫氧化鈷產(chǎn)品中不計(jì)價(jià)的銅金屬。實(shí)際回收率對(duì)應(yīng)的金屬損失是指實(shí)際損失，即本期投入金屬考慮期初、期末在線(xiàn)金屬增減后的凈投入金屬量與實(shí)際產(chǎn)量的差值。實(shí)際損失與工藝損失的差值一般稱(chēng)為金屬流失，主要包括機(jī)械損失、跑冒滴漏及其他無(wú)名損失。理論產(chǎn)量是總投入金屬考慮期初、期末在線(xiàn)金屬增減后的凈投入金屬量再減去工藝損失的結(jié)果[4]。由此，可以得出：

本期消耗=本期投入+期初在線(xiàn)-期末在線(xiàn)。對(duì)于銅金屬平衡，由于公司對(duì)廢銅采取折價(jià)銷(xiāo)售方式，因此計(jì)算本期消耗不應(yīng)減去回收品。對(duì)于鈷金屬平衡，回收品為0。

理論產(chǎn)量=本期投入+期初在線(xiàn)-期末在線(xiàn)-工藝損失。

總損失=本期消耗-實(shí)際產(chǎn)量。

理論回收率=理論產(chǎn)量÷本期消耗。

實(shí)際回收率=實(shí)際產(chǎn)量÷本期消耗。

4 實(shí)際應(yīng)用中需注意問(wèn)題

本文中理論回收率和實(shí)際回收率的差別實(shí)質(zhì)上是由于金屬損失的統(tǒng)計(jì)口徑不一致造成。根據(jù)上一段中分析，金屬的實(shí)際損失一般大于工藝損失，金屬平衡計(jì)算得出的理論回收率一般高于實(shí)際回收率，考慮到取樣的代表性及化驗(yàn)的準(zhǔn)確性也會(huì)影響回收率計(jì)算，應(yīng)盡量避免因化驗(yàn)結(jié)果誤差偏大影響金屬平衡計(jì)算。根據(jù)該礦山企業(yè)多年生產(chǎn)實(shí)踐，理論回收率減去實(shí)際回收率的差值一般應(yīng)控制在（-1%，+2%）范圍內(nèi)，差值越正說(shuō)明金屬流失越多，應(yīng)盡快調(diào)查找出金屬流失去向，制訂針對(duì)性措施予以改進(jìn)，差值越負(fù)說(shuō)明計(jì)量、取樣、化驗(yàn)或測(cè)量環(huán)節(jié)誤差越大，應(yīng)逐一調(diào)查找出問(wèn)題予以改進(jìn)。

根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，文中金屬平衡計(jì)算方法能很好適用于投入和產(chǎn)出基本均衡的生產(chǎn)流程，能較好反映出生產(chǎn)技術(shù)水平。對(duì)于投入產(chǎn)出相差較大的月份，回收率會(huì)偏離正常值較多，不過(guò)理論回收率和實(shí)際回收率的差值大小依然能很好指示出金屬流失的大小，從而反映出生產(chǎn)管理水平的好壞。對(duì)于投入產(chǎn)出相差較大的生產(chǎn)流程，建議采用連乘法計(jì)算總回收率，以更好反映技術(shù)指標(biāo)好壞，從而采取措施提高技術(shù)水平。

5 結(jié)語(yǔ)

該礦山企業(yè)作為較早進(jìn)入剛果（金）的中資礦業(yè)公司，在銅鈷濕法冶煉的金屬平衡計(jì)算及管理方面積累了一定經(jīng)驗(yàn)，為提升該企業(yè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)指明了方向，希望本公司的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)?zāi)芷鸬胶屯袠I(yè)企業(yè)交流借鑒作用。