汪永紅

(金隆銅業(yè)有限公司， 安徽 銅陵 244000)

0 前言

火法煉銅過程中會產(chǎn)生大量爐渣，其所含成分相當復雜，有用成分主要為銅和鐵，有時伴有鎳、鈷等有價資源[1-2]。其中，鐵的品位一般超過40%，遠高于我國鐵礦石的可開采品位27%[3]。然而我國的銅冶煉渣，除近些年對其中的銅進行部分回收外，其他資源的利用率很低，造成巨大的資源浪費。因此，合理利用銅冶煉爐渣中鐵等有價元素，無論是在資源利用方面還是經(jīng)濟價值方面，都具有重要的現(xiàn)實意義。關于爐渣中鐵的回收利用，近些年國內(nèi)外的學者進行了相關研究，主要方法有選礦法、焙燒- 選礦法、直接還原- 磁選法、熔融還原法等[4-5]，其中涉及火法的方案目前大多存在能耗高、投資大、環(huán)保性差等問題，仍處于實驗研究階段；選礦法是目前較為常用的方法。某公司就煉銅爐渣中鐵的回收利用進行了方案探索，旨在探尋現(xiàn)有條件下資源回收利用的合理途徑。

1 工藝現(xiàn)狀

某公司銅冶煉過程年產(chǎn)電爐渣68萬t、轉(zhuǎn)爐渣17萬t，采取緩冷+選礦的方法對其中的銅進行浮選回收，將浮選尾礦作為鐵產(chǎn)品銷售。由于兩種爐渣含鐵品位存在差異，售價不同，某公司對兩種爐渣進行分開處理。其中電爐渣選銅尾礦含鐵37%左右，作為水泥鐵質(zhì)校正劑銷售至水泥廠；轉(zhuǎn)爐渣選銅尾礦含鐵48%～51%，作為鐵礦粉銷售。近年來，受鐵市場行情的影響，轉(zhuǎn)爐渣尾礦含鐵量偏低，銷售困難。2018年7月起，某公司將轉(zhuǎn)爐渣與電爐渣進行混合選銅，比例約1∶4。該選別方式避免了因原料品位變化造成的工藝條件及選別指標波動，不但方便管理，而且優(yōu)化了選銅指標，降低了生產(chǎn)成本。但混選尾礦含鐵38%～39%，只能作為水泥矯正劑銷售，售價較低。如果能夠?qū)爝x尾礦作進一步分選，選出部分較高品位(50%左右或以上)的鐵精礦，再將高品味和低品位的鐵產(chǎn)品分開銷售，企業(yè)的經(jīng)濟效益將會得到進一步提升。

2 爐渣性質(zhì)分析

取某公司銅冶煉現(xiàn)場具有代表性的浮選尾礦試樣進行分析。浮選尾礦試樣的多元素分析結(jié)果見表1，鐵元素化學物相分析結(jié)果見表2，粒度分析結(jié)果見表3。

表1 浮選尾礦試樣的多元素分析結(jié)果 %

表2 浮選尾礦試樣中鐵元素化學物相分析結(jié)果 %

由表1可知，尾礦中的鐵含量高于可開采鐵礦石品位，但尾礦的含硅量較高，對煉鐵不利。由表2可知，尾礦中磁鐵礦含量較高，似乎對磁選有利；但從表3粒度分析結(jié)果看，鐵主要分布在細粒級中，并且鐵含量和二氧化硅含量的變化趨勢基本一致，說明鐵與硅的共生關系較為緊密，這將給后續(xù)分選帶來難度。

表3 浮選尾礦試樣的粒度分析結(jié)果

3 試驗研究

3.1 條件試驗研究

3.1.1 磨礦細度條件試驗

根據(jù)工藝礦物學分析，鐵礦物嵌布粒度細，需細磨方可達到單體解離，但磨礦粒度過細會導致磨礦成本高和分選效果差。在1次磁場強度2 000 Gs粗選和2次1 500 Gs磁場強度精選的實驗條件下，不同磨礦細度的磁選指標變化如圖1所示。

圖1 磨礦細度試驗結(jié)果圖

由圖1可知，隨著磨礦時間的增加，鐵精礦品位逐漸提高。當磨礦時間為10 min(測得-0.045 mm粒級占93.24%)時，鐵精礦品位為46.48%，回收率為39.23%；當磨礦時間為15 min(測得-0.045 mm粒級占96.13%)時，鐵精礦品位達到47.81%，但回收率下降至35.70%。因此，確定最優(yōu)磨礦時間為10 min,進行粗選磁場強度試驗。

3.1.2 磁場強度條件試驗

從磨礦細度試驗看，在經(jīng)過1次磁場強度2 000 GS粗選和2次1 500 GS磁精選條件下， 鐵精礦品位不高，因此降低磁場強度，以探索精礦品位提高的可能性。在磨礦時間為10 min(-0.045 mm粒級占93.24%)條件下，進行“一粗二精”流程的1 500 Gs-1 500 Gs-1 200 Gs、1 500 Gs-1 500 Gs-1 000 Gs、1 200 Gs-1 200 Gs-1 200 Gs和1 200 Gs-1 200 Gs-700 Gs四組不同磁場強度試驗研究，結(jié)果見表4。

表4 磨礦時間10 min條件下不同磁場強度組合試驗結(jié)果

由表4可知，磁場強度為1 200 Gs-1 200 Gs-1 200 Gs的“一粗二精”流程的磁選結(jié)果最佳，此時可得到品位49.85%、回收率13.02%、產(chǎn)率10.42%的鐵精礦產(chǎn)品，磁選尾礦含鐵38.75%。

3.1.3 粗選拋尾磁場強度條件試驗

由于直接磁選無法得到品位較高(大于55%)的鐵精礦產(chǎn)品，考慮采用磁粗選拋尾、粗精礦再磨再精選的方法來提高鐵精礦品位。為確定粗選所用的磁場強度，進行了大范圍粗選磁場強度試驗，試驗結(jié)果見表5。

表5 粗選拋尾磁場強度試驗結(jié)果

由表5可知，隨著磁場強度的增加，粗精礦回收率逐漸增加，但品位逐漸降低?；厥章试诖艌鰪姸葹? 000 Gs時達到62.63%，之后無明顯變化。最終確定粗選磁場強度為4 000 Gs。

3.1.4 粗精礦再磨細度條件試驗

經(jīng)過磁場強度4 000 Gs粗選的粗精礦進行再磨后，再經(jīng)2 000 Gs磁場強度分選，磨礦細度的試驗結(jié)果見表6。

由表6可知，隨著再磨時間的增加，鐵精礦品位顯著提高，但回收率持續(xù)降低。當再磨時間為30 min(P80=18.62 μm)時，鐵精礦品位達50.25%，鐵回收率為31.10%，精礦產(chǎn)率為24.78%，；當再磨時間達到90 min(P90=9.136 μm)時，可得到品味為55%以上的鐵精礦產(chǎn)品，但依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件，現(xiàn)場達到如此細度難度較大。

表6 粗精礦再磨細度試驗結(jié)果

3.2 流程試驗研究

3.2.1 直接磁選流程

通過磨礦細度條件試驗和磁場強度條件試驗可以看出，浮選尾礦磨至-0.045 mm粒級占93.24%后，通過磁場強度為1 200 Gs-1 200 Gs-1 200 Gs的“一粗二精”流程磁選(圖2)，可得到品位49.85%、回收率13.02%、產(chǎn)率10.42%的鐵精礦產(chǎn)品，磁選尾礦含鐵38.75%。方案實施中，磨礦細度可通過調(diào)整選銅階段磨礦作業(yè)實現(xiàn)，這樣將會對選銅作業(yè)更為有利。

圖2 直接磁選流程

3.2.2 高場強粗選拋尾、粗精礦再磨再選流程

通過粗選拋尾磁場強度條件試驗和粗精礦再磨細度條件試驗可以看出，浮選尾礦經(jīng)磁場強度為4 000 Gs的磁選拋尾，得到的粗精礦再磨30 min(P80=18.62 μm)后，再經(jīng)2 000 GS磁場強度再選(圖3)，可得到品位50.25%、回收率31.10%、產(chǎn)率24.78%的鐵精礦產(chǎn)品，磁選尾礦含鐵36.75%。

圖3 高場強粗選拋尾及粗精礦再磨再選流程

3.2.3 低場強粗選拋尾、粗精礦再磨再選流程

由于粗選磁場強度越高，進入再磨的粗精礦量就越多。為降低再磨成本，將粗選磁場強度由4 000 Gs降為2 000 Gs進行再磨再選試驗(由粗選拋尾磁場強度試驗可知，此時粗精礦產(chǎn)率由59.14%降至44.92%)，試驗流程如圖4所示，試驗結(jié)果見表7。

圖4 低場強粗選拋尾及粗精礦再磨再選流程

表7 低場強粗選拋尾及粗精礦再磨再選試驗結(jié)果

由表7可知，2 000 Gs磁選得到的粗精礦經(jīng)30 min(測得-0.045 mm粒級占96.24%)再磨后，再經(jīng)一次磁場強度為2 000 Gs精選，可得到品位為50.01%的鐵精礦。該方案既可以減少再磨的入磨量，又可以得到回收率為28.53%(此時精礦產(chǎn)率為22.74%)的鐵精礦產(chǎn)品。若在該條件下再進行一次精選，精礦品位有所提高，但提高幅度不大。

4 方案比選

綜合以上試驗結(jié)果，混選爐渣浮選尾礦通過磁選難以得到品味55%以上的合格鐵精礦。通過直接磁選(方案1)、 高場強粗選拋尾及粗精礦再磨再選(方案2)、低場強粗選拋尾及粗精礦再磨再選(方案3)三個案分選，均可得到一部分品位在50%左右的鐵精礦，而且其尾礦含鐵均在30%以上，仍可作為水泥矯正劑銷售。

在上述3個方案中，方案1的磨礦細度可通過調(diào)整選銅階段磨礦作業(yè)實現(xiàn)，因此僅需增加3段磁選機。方案2和方案3除增加磁選機外，還需增加再磨設備。三個方案的投入、產(chǎn)出比較情況見表8。從表8可以看出，方案1的經(jīng)濟性相對較好。

表8 三個方案的經(jīng)濟效益對比 萬元

5 結(jié)束語

通過采用直接磁選、粗選拋尾粗精礦再磨再選研究，從混選爐渣浮選尾礦中回收鐵，獲得滿足銷售的鐵精礦是可行的，但是由于鐵礦物嵌布粒度細，磁選難以得到品味55%以上的合格鐵精礦。通過采取多段磁選等手段，可以選出一部分品位較高的鐵精礦，其余尾礦仍可作為水泥鐵質(zhì)矯正劑銷售，將不同鐵品位的含鐵產(chǎn)品分開銷售，可使企業(yè)經(jīng)濟效益得到一定的提高。