浅谈铜冶炼炉渣选矿工艺的应用与发展

技术知识

2023-02-06

摘要：在现代经济快速发展过程中，对于矿产资源的需求度不断提升。矿产资源的过度开发，导致资源匮乏和需求之间的矛盾问题不断突出。大量铜冶炼炉渣的产生不仅需要大量场地堆存，占用耕地，而且还会对环境造成严重污染。本文主要是围绕铜冶炼炉渣选矿工艺展开讨论，介绍了铜冶炼炉渣成分、研磨流程以及选矿工艺，重点分析了高压辊磨技术、半自磨技术、闪速浮选技术等具体应用。

关键词：铜冶炼炉渣选矿工艺碎磨工艺尾渣處理

铜矿渣烘干机作业现场

随着经济的快速发展，铜火法冶炼技术也得到了不断创新与发展。新的造锍熔炼利用纯氧或富氧空气进行熔炼，反应速度迅速、熔炼强度高、生产能力大，熔炼渣含铜高，其熔炼渣必须进行进一步的贫化处理。若直接将铜冶炼炉渣返回熔炼，则又会降低铜的有效回收率，且处理成本比较高。近年来，国内厂家积极探索冶炼炉渣的选矿处理方法，进行炉渣选矿工艺生产试验，并逐渐取得了良好的经济效果。实践表明炉渣选矿工艺既能提升资源的有效利用率，又能够对炉渣存放环境进行优化，解决安全环保问题。企业通过生产实践经验，在铜炉渣选矿工艺流程、生产指标控制等方面积累较多经验。

一、铜冶炼炉渣选矿工艺设计

1.1 选别流程

传统选别流程一般设计为磨矿产品粒度-200 目占90%。第一段磨矿采用格子型球磨机与螺旋分级机构成闭路磨矿，第二段采用球磨机与水力旋流器构成闭路磨矿，选别流程采用二次粗选、二次精选和二次扫选，铜精矿经浓缩过滤两段脱水后得到含水<14%的铜精矿，浮选尾矿经浓缩过滤两段脱水后得到尾矿。图1为选矿工艺流程图。

1.2 碎磨流程

当前所应用的研磨流程主要包含常规流程和半自磨流程。前者主要是碎矿流程和球磨流程;后者主要是粗碎、半自磨和球磨。

常规碎磨能够体现出节能理念，采用多碎少磨方式，能够确保作业时间的灵活调配，因此被广泛应用到矿山选厂中，具备丰富的生产经验，且达产时间比较短。相比于半自磨工艺，常规碎磨中包含细碎和筛分处理，涉及到较多中间环节。

除了半自磨工艺和常规碎磨工艺，高压辊碎磨流程也被应用于金属矿山找矿中。高压辊磨机属于新型碎磨机械，可以粉碎和挤压料层物料，致使物料颗粒内部疏松塌散，以此降低后续球磨机的给矿粒度，还能够对物料可磨性进行优化，减少系统能耗。所以，应用高压辊磨机进行破碎时，具备环保效益和经济效益。相比于半自磨工艺、常规碎磨工艺来说，高压辊磨工艺能够灵活配置，单机处理能力强，且具备较高的适应性，有助于提升矿石的可磨度，还能够降低能源消耗。高压辊磨机适合应用到不含泥、矿石易破碎的地区。对于冶炼铜渣而言，炉渣性质比较脆，碎磨难度大，因此需要应用高压辊磨方案。

1.3 铜炉渣选别

当前，关于铜炉渣选矿方法包括浮选法、磁选法。对于前者来说，能够提升铜回收率，还能够降低能耗。相比于炉渣返回熔炼来说，能够在处理流程中去除杂质，进而降低冶炼吹练期间石英使用量。铜浮选回收率大于90%，且铜精矿品位超过20%。对于后者来说，其能够回收铜炉渣的磁铁成分。在设计工艺流程时，主要应用于铜渣选铜浮选处理后，对尾矿磁铁矿进行回收。在铜炉渣中，铁的回收率会受到二氧化硅含量的影响。当硅含量比较低时，就会减少硅酸铁含量，相应增加磁性铁含量，以此提升铁回收率。同时铜炉渣中铁橄榄石的含量比较多，磁选处理期间，会加大铁精矿降硅难度。因此在选矿处理时，低硅渣更加适宜应用。

二、尾渣的综合利用

在铜炉渣中，部分铜是来源于机械所夹杂的冰铜珠，分布在铁橄榄石、磁铁矿颗粒之间。该部分所分布的铜，无法通过选矿方法回收，尾渣铜品位在0.3%左右。按照相关试验能够看出，应用尾渣浸出技术，能够有效回收铁橄榄石、磁铁矿颗粒之间的铜。尾渣通过酸性介质浸出，铜品位降低至0.19%左右，然而处理的成本比较昂贵，不具备经济性。其次，尾渣可以作为水泥原材料，应用到公路路基建设、铁路路基建设当中。

三、我国铜炉渣选矿典型案例分析

第一，A冶炼厂渣选矿处理划分为两个系统实施，一个系统承担3000t/d处理量。选矿厂所采用的碎磨工艺为粗碎、半自磨和球磨工艺。渣选厂选别工艺流程为两段磨矿和两段选别。选别中矿再磨，进入到二段磨矿中。粗碎设备主要是应用PEWD75150颚式破碎机，磨矿设备为半自磨机（Φ5.2 m×5.2 m）、球磨机（Φ5.03 m×8.3 m）。浮选设备采用CLF系列粗颗粒机械搅拌式浮选机。在进行精矿和尾矿脱水处理时，需要应用到浓缩脱水工艺和过滤脱水工艺。铜精矿品味为25%左右，回收率在90%以上。

第二，B冶炼厂在冶炼生产过程中，诺兰达炉熔炼产生的炉渣、转炉产生的炉渣，都需要运输到渣缓冷场，通过缓冷处理之后，进行炉渣卸料。使用液压碎石机将大块炉渣进行破碎处理，确保炉渣块度在300mm以下。炉渣铜的存在形式为硫化铜和金属铜。原先所设计的铜回收工艺流程为“两段一闭路破碎，两段磨矿、两段选别”。在具体生产中，优化调整选矿工艺，不再应用二段精选流程，将其优化为两次扫选精矿返回旋流器分级，之后再进行碎磨处理。如果选炉渣的品位不高，则需要应用两段细磨后浮选工艺，粗选产出铜精矿。通过研究能够看出，通过两段粗选或者独立作业模式，作为铜精矿选矿流程，可以明显提升铜的回收率。铜精矿中铜的回收率在95%以上，品位为29%。

第三，C冶炼厂冶炼工艺为熔炼—富氧底吹工艺。炉渣来源于底吹炉和熔炼炉的铜炉渣。设计工艺流程为三段开路破碎、两段磨矿选别。应用PD75106颚式破碎机作为粗碎设备，应用GYP1200惯性圆锥破碎机作为细碎设备，應用溢流型球磨机（Φ3.60 m×4.50 m）作为磨矿设备，使用溢流型球磨机（Φ3.20 m×4.50 m）作为再磨设备。在具体生产中，按照实际情况优化调整选矿工艺流程。在原有设计基础上，不再应用二段精选工艺，采用“一粗、二扫、一精”工艺。铜精矿中铜的回收率在95%以上，品位为39%。

第四，D冶炼厂采用“双闪”工艺，使用闪速炉开展熔炼、吹炼工艺，炉渣来源于闪速熔炼的炉渣、闪速吹炼产生铜渣。采用粗磨、半自磨联合碎磨流程，应用半自磨机（Φ5.80×5.80 m）、球磨机（Φ5.03×8.30 m）。通过旋流器溢流器机械能快速浮选处理。图3为快速浮选处理工艺图。尾矿采用“一粗、二扫、一精”工艺，以此获得铜精矿与尾矿。铜精矿中铜的回收率在80%以上，品位为25%。