魏有林 王彩虹 張麗麗

（甘肅酒鋼集團(tuán)宏興鋼鐵股份有限公司）

酒鋼肅南銅選廠2012年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)處理銅礦石30萬(wàn)t/a，采出礦石銅品位2.06%，年產(chǎn)銅品位21%的銅精粉2.7萬(wàn)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(dá)到30萬(wàn)t/a。

隨著采場(chǎng)向深部延伸，礦石性質(zhì)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(wú)礦天窗及夾石，造成入選礦石品位波動(dòng)較大，低時(shí)銅品位不到0.5%，高時(shí)超過(guò)2.5%，給選廠的生產(chǎn)調(diào)整帶來(lái)極大困擾，尤其在原礦品位高時(shí)，常因脫水系統(tǒng)不順行導(dǎo)致選廠停產(chǎn)。

1 肅南銅選廠脫水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

1.1 精礦過(guò)濾系統(tǒng)

選廠精礦過(guò)濾采用1臺(tái)24 m2的陶瓷過(guò)濾機(jī)，自投產(chǎn)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(dǎo)致部分陶瓷片微孔堵塞，影響正常的生產(chǎn)過(guò)濾。當(dāng)入選礦石銅品位較高時(shí)，銅精礦產(chǎn)出量增大，超出過(guò)濾機(jī)的生產(chǎn)能力，最終導(dǎo)致精礦濾餅水分升高。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，當(dāng)入選礦石銅品位低于1.0%時(shí)，精礦濾餅水分通常在10%左右；當(dāng)入選礦石銅品位在1.5%左右時(shí)，精礦濾餅水分通常在12%左右；當(dāng)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(dá)15%，這給裝卸、運(yùn)輸?shù)葞?lái)較大的難度。

1.2 尾礦過(guò)濾系統(tǒng)

尾礦過(guò)濾采用3臺(tái)80 m2陶瓷過(guò)濾機(jī)，設(shè)計(jì)兩用一備［2-4］。實(shí)際生產(chǎn)中，由于尾礦濾餅水分較高，通常在19%～21%，致使過(guò)濾機(jī)下料不暢，需要崗位工手動(dòng)勾料，不僅增大工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，還存在安全隱患。

針對(duì)這種局面，現(xiàn)場(chǎng)通常采取降低過(guò)濾機(jī)給礦量，增加過(guò)濾機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，提高過(guò)濾機(jī)清洗頻次等措施加以應(yīng)對(duì)。降低過(guò)濾機(jī)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(jìn)而影響正常的生產(chǎn)；增開過(guò)濾機(jī)臺(tái)數(shù)，加大過(guò)濾機(jī)清洗頻次，造成過(guò)濾成本升高，檢修維護(hù)時(shí)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(yùn)機(jī)的正常作業(yè)，給裝車和運(yùn)輸帶來(lái)較大的難度；濾餅水分高還導(dǎo)致運(yùn)輸成本上升。這種局面嚴(yán)重影響選廠的擴(kuò)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益的提高。

2 助濾劑的發(fā)展及應(yīng)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(tuán)和沉降，減少微細(xì)粒對(duì)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(wú)機(jī)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(shè)備的前提下改善過(guò)濾效果，具有簡(jiǎn)單、快捷、成本低、見效快等優(yōu)勢(shì)，因而受到廣泛的關(guān)注與應(yīng)用。有研究表明，在選煤廠采用CaCl2與PAM復(fù)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(duì)煤泥有助濾作用；合適的絮凝劑能提高壓濾速度，但過(guò)大的絮團(tuán)不利于脫水［7-8］。

隨著助濾劑研究和實(shí)踐的不斷演進(jìn)，其應(yīng)用已從煤礦擴(kuò)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(zhì)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(yīng)用的基礎(chǔ)上，研究確定適合肅南銅選廠精、尾礦及水質(zhì)特性的助濾劑迫在眉睫。

3 助濾劑試驗(yàn)

通過(guò)不同類型絮凝劑與助濾劑的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)與工業(yè)試驗(yàn)，探尋適宜于肅南銅選廠的助濾劑，以提高過(guò)濾機(jī)處理能力，降低濾餅水分，提高尾礦沉降速度。

3.1 實(shí)驗(yàn)室沉降及過(guò)濾試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了各種絮凝劑及助濾劑下的尾礦沉降試驗(yàn)，沉降試驗(yàn)后的礦漿，再用真空過(guò)濾機(jī)完成過(guò)濾試驗(yàn)，藥劑及用量見表1，沉降及過(guò)濾試驗(yàn)結(jié)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(jìn)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(dá)到臨界點(diǎn)的時(shí)間顯著縮短，壓縮層壓實(shí)更緊密，意味著給入過(guò)濾機(jī)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(shì)與沉降速度的變化趨勢(shì)一致，即尾礦濾餅水分由高到低的順序?qū)?yīng)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(gè)百分點(diǎn)。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(guò)濾試驗(yàn)

用藥劑處理后的精、尾礦礦漿用實(shí)驗(yàn)室隔膜真空實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行過(guò)濾試驗(yàn)，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(yàn)結(jié)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(gè)百分點(diǎn)；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(gè)百分點(diǎn)。說(shuō)明適當(dāng)添加藥劑，確實(shí)可以降低濾餅水分、提高過(guò)濾效率。

3.3 工業(yè)試驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試驗(yàn)。工業(yè)試驗(yàn)時(shí)，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(yīng)時(shí)間；精礦過(guò)濾只添加助濾劑N13-4，地點(diǎn)可以是泵池或濃縮大井。尾礦藥劑用量及濾餅水分指標(biāo)見表3，精礦藥劑用量及濾餅水分指標(biāo)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(shí)，連續(xù)72 h尾礦過(guò)濾穩(wěn)定試驗(yàn)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(gè)百分點(diǎn)，尾礦大井泥線深度由原來(lái)的0.6～1.1 m變?yōu)橹?.0～2.3 m。

由表4可知，精礦過(guò)濾助濾劑N13-4用量5 g/t時(shí)，濾餅平均水分8.96%，與不添加助濾劑時(shí)的12.67%相比，降低了3.71個(gè)百分點(diǎn)，效果最好。

工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，適當(dāng)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(guò)濾效果。

4 生產(chǎn)實(shí)踐效果

酒鋼肅南銅選廠已應(yīng)用該研究成果近2 a，生產(chǎn)實(shí)踐表明：①由于環(huán)水在廠內(nèi)循環(huán)利用，實(shí)際藥劑用量?jī)H為工業(yè)試驗(yàn)時(shí)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(dǎo)致臨時(shí)停產(chǎn)的情況；③尾礦過(guò)濾機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)從以前的3臺(tái)減至2臺(tái)，崗位工勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，確保了生產(chǎn)順行；④過(guò)濾機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)減少、運(yùn)輸效率提高、因過(guò)濾能力不足而停產(chǎn)情況的消除等各項(xiàng)增收節(jié)支產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益128萬(wàn)元/a。

5 結(jié)論

（1）酒鋼肅南銅選廠產(chǎn)品濃縮、過(guò)濾環(huán)節(jié)添加新型助濾劑N13-4試驗(yàn)研究及生產(chǎn)實(shí)踐表明，在尾礦濃縮、過(guò)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(chǎng)工藝、不增加設(shè)備投資和藥劑費(fèi)用的情況下，可解決銅精礦、銅尾礦濾餅水分高導(dǎo)致的一系列問(wèn)題，還可減少過(guò)濾機(jī)運(yùn)行臺(tái)數(shù)，降低運(yùn)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(shí)，要充分利用礦漿輸送過(guò)程中的紊流作用，確保藥劑作用時(shí)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(duì)于精尾礦過(guò)濾效率較低的礦山，可借鑒該礦山的成功經(jīng)驗(yàn)，開展針對(duì)性研究，從而推動(dòng)該技術(shù)在礦山的推廣應(yīng)用。