章 俊，林 楊，張元順

（中國有色金屬建設(shè)股份有限公司，北京 100160）

0 前言

非洲氧化銅礦資源豐厚，常采用浸出—萃取—電積的典型濕法冶煉工藝。 為提高濕法煉銅陰極銅品質(zhì)，需控制進入萃取系統(tǒng)浸出富液（pregnant leaching solution，以下簡稱“PLS”）中懸浮顆粒含量。針床澄清器作為一種新型的過濾設(shè)備，可控制濕法煉銅過程進入萃取系統(tǒng)PLS 中懸浮顆粒含量[1-5]。 近年來， 針床澄清器已成功應(yīng)用于贊比亞的Mopani礦、剛果（金）的Tenke Fungurume 礦及Kinsevere 礦等相關(guān)礦山的冶煉廠。 通過使用針床澄清器處理PLS， 能將PLS 中的懸浮顆粒含量由500 mg/L 降至80 mg/L 及以下，進而為后續(xù)萃取工藝提供更優(yōu)質(zhì)、更潔凈的原料，減少萃取三相雜質(zhì)[6]，提高萃取、反萃后強電積液的潔凈度， 最終生產(chǎn)高品質(zhì)的陰極銅[7]。本文主要概述針床澄清器在剛果（金）某濕法煉銅廠（陰極銅產(chǎn)量77 kt/a）的應(yīng)用。

1 工藝流程

針床澄清器的工藝流程詳見圖1， 主要分為澄清系統(tǒng)、給料調(diào)節(jié)及底流循環(huán)系統(tǒng)、底流排放系統(tǒng)和反沖洗系統(tǒng)4 個部分。

1）澄清系統(tǒng)。來自給料槽的澄清前PLS（約500 mg/L 懸浮顆粒含量）通過添加混凝劑及絮凝劑調(diào)節(jié)后進入針床澄清器給料井， 較重的顆粒通過重力下沉，大部分溶液在給料井外圍上升，通過懸浮的塑料小球形成的針床后， 懸浮顆粒被截留， 相對干凈的PLS（約50 mg/L 懸浮顆粒含量）通過溢流口自流至萃取系統(tǒng)。

2）給料調(diào)節(jié)及底流循環(huán)系統(tǒng)。 為更好地將懸浮顆粒絮凝沉降，除添加混凝劑及絮凝劑外，還設(shè)置了底流循環(huán)系統(tǒng)， 將已沉降的底流循環(huán)返回至給料調(diào)節(jié)槽作為晶種，與澄清前PLS 混合。

3）底流排放系統(tǒng)。 懸浮顆粒絮凝沉降至澄清器底部，除部分底流作為晶種循環(huán)外，另外一部分底流通過底流泵外排至浸出后濃密機。

4）反沖洗系統(tǒng)。 為防止針床被較多的懸浮物堵死，澄清系統(tǒng)一般運行8 h 左右。 根據(jù)澄清器液面的高度及針床的壓力，自動開啟反沖洗系統(tǒng)，反沖洗閥門在5 s 內(nèi)完全打開， 給料井內(nèi)外的溶液在60 s 內(nèi)放出至給料槽， 快速下降的溶液將針床底板的懸浮物沖下，當(dāng)溶液降至針床底板以下約50 cm 后，自動關(guān)閉反沖洗閥門，重新開啟澄清循環(huán)系統(tǒng)。由于設(shè)置了底流循環(huán)系統(tǒng)，可顯著減少澄清器針床上的固體負載，從而可降低反沖洗頻率。

圖1 針床澄清器工藝流程

2 生產(chǎn)實踐

2.1 設(shè)計條件

設(shè)計流量為1 528 m3/h，分2 個系列，單系列設(shè)計流量為748 m3/h。 PLS 懸浮顆粒質(zhì)量濃度（TSS）為540 mg/L。 目標(biāo)懸浮顆粒質(zhì)量濃度（TSS）＜80 mg/L，硫酸質(zhì)量濃度為0.5 g/L（pH=2），Cu2+質(zhì)量濃度為7.6 g/L，Co2+質(zhì)量濃度為7.9 g/L。

2.2 設(shè)備選型

設(shè)備廠家根據(jù)流量及相關(guān)設(shè)備容量， 選擇2 臺Φ10.5 m 的澄清器，單系列處理PLS 溶液748 m3/h，底流循環(huán)系統(tǒng)流量為153 m3/h， 底流排放流量為38 m3/h。 另外,考慮到PLS 溶液pH 值為2，為避免設(shè)備腐蝕，同時保證高大筒體材料的強度，筒體材質(zhì)選擇2205 雙相不銹鋼[8]。

2.3 實際應(yīng)用效果對比

由南非Roytec 公司設(shè)計，核工業(yè)煙臺同興實業(yè)集團有限公司制造的針床澄清器用于剛果（金）某濕法煉銅廠，現(xiàn)場應(yīng)用照片如圖2 所示。 該設(shè)備于2019 年5 月底安裝完畢，一周時間帶料調(diào)試成功。

圖2 針床澄清器現(xiàn)場應(yīng)用照片

剛果（金）某濕法煉銅廠使用針床澄清器之前，PLS 中懸浮顆粒質(zhì)量濃度在500～700 mg/L 范圍內(nèi)，生產(chǎn)的陰極銅品質(zhì)如表1 所示，偶爾能生產(chǎn)出銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)達99.99%的陰極銅，但大部分陰極銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能達到99.99%。

表1 陰極銅成分分析表（使用前）

使用針床澄清器后，現(xiàn)場統(tǒng)計了2019 年7 月份冶煉廠針床澄清器給料PLS 的懸浮顆粒質(zhì)量濃度及澄清后出料PLS 懸浮顆粒質(zhì)量濃度， 結(jié)果如圖3 所示。從圖中可以看出，針床澄清器應(yīng)用效果較好，均能使大于500 mg/L 的懸浮顆粒質(zhì)量濃度降低至80 mg/L及以下。

上述澄清后的PLS 經(jīng)萃取電積后生產(chǎn)陰極銅，均能達到99.99%及以上的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，現(xiàn)場統(tǒng)計了2019年7 月份冶煉廠生產(chǎn)的陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量（見表2）。

表2 陰極銅成分分析表（使用后）

圖3 澄清前后PLS 溶液中懸浮顆粒質(zhì)量濃度對比

3 結(jié)論

針床澄清器在剛果（金）某濕法煉銅廠應(yīng)用效果較好，生產(chǎn)實踐表明，使用針床澄清器能將PLS 中的懸浮顆粒含量由500 mg/L 降至80 mg/L 及以下，澄清后的PLS 經(jīng)萃取、電積后，能夠生產(chǎn)出銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)達99.99%及以上的陰極銅。 針床澄清器在剛果（金）某濕法煉銅廠的成功應(yīng)用， 還可為針床澄清器在其他濕法冶煉項目中的推廣提供參考。