湖北某澳斯麦特熔炼渣选铜工艺研究与生产实践.pdf

3 0 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 l 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 5 ．0 0 7 湖北某澳斯麦特熔炼渣选铜工艺研究与生产实践 张亨峰1 ，廖广东1 ，苏晓亮1 ，秦庆伟2 ，黄自力2 1 ．湖北大江环保科技股份有限公司，湖北黄石4 3 5 0 0 5 ； 2 ．武汉科技大学钢铁冶金及资源利用教育部重点实验室，武汉4 3 0 0 8 1 摘要湖北某公司采用澳斯麦特熔炼法炼铜，从沉降炉外排的炉渣中铜的主要存在形式是硫化铜，其次为少 量的金属铜，还有微量的氧化铜、易溶铜盐和其它铜。铜矿物嵌布粒度细且不均匀，呈粒状、浸染状、星点状分布。通 过缓冷工艺、磨矿和浮选药剂等的试验研究，确定了两段磨矿分级后进行铜浮选的原则流程，并在原诺兰达炉渣磨浮 生产工艺基础上进行技术改造。澳斯麦特炉渣选铜多年生产实践的结果表明，当原渣品位1 ．1 5 2 ％时，获得的精矿品 位1 9 ．3 l ％，尾矿品位O ．2 4 3 ％，选铜回收率7 9 ．9 1 ％，生产实践取得成功。 关键词澳斯麦特熔炼；炼铜炉渣；缓冷；磨矿；浮选 中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 l - 9 4 9 2 2 0 1 8 0 5 蜘3 0 ．0 6 T e c h n i c a lS t u d ya n dP r o d u c t i o nP r a c t i c eo fC o p p e rR e c o V e r yb y F I o t a t i o nf r o mA 吣m e I tS m e I t i n gS l a gi nH u b e iP r o v i n c e ZH A N GH e n 曼f e n g l ，L l A oG u n n g a o n g l ，S Ux i o ∞t i n n g l ，Q l NQ 流9 1 i e } ，H U A N GZ n } 』．月也6 e iD q 声o ，曙E n ”i r o n ，n e n ￡o Zz e c ，加l 锄C 0 ．，厶d ，月h n 咿 iH M 6 e i4 3 5 泐，C i n n ； 2 。K e yk b o r 8 幻r y 扣F e r r 0 璐M e 泌l l u r 彰8 以R e S o u 溅sU t i l 娩8 渤n ，M i R 返t r y E d 妣8 ￡洒n 。 耽矗口凡 ／凡i 秒e ，芍玉 ，Q 厂5 c 拓，} c eo ，以死c ，加Z p g ，，W 亿 口n4 3 D D 8 J ，C i n Ⅱ A b s t r a c t T h em a i nf b mo fc o p p e ri nA u s m e l ts m e l t i n gs l a gi sc o p p e rs u l 6 d e ；t h eo t h e r sa r eas m a l la m o u n t o fm e t a lc o p p e r ，t r a c ec o p p e ro x i d e ，s o l u b l ec o p p e rs a l ta n do t h e rc o p p e r ． T h eg r a i ns i z ei sf i n ea n du n e v e n ，a n d e x i s t e n tf b m l sa r eg r a n u l a r ，d i s s e m i n a t e da n ds t a r d o t t e d ． T h ec o p p e rn o t a t i o np r o c e s sw a sd e t e m l i n e db a s e do nt h e i n V e s t i g a t i o no fs l o wc o o l i n gp r o c e s s ，g r i n d i n ga n dn o t a t i o nr e a g e n t s ．T e c h n j c a lr e n o v a t i o nw a sc a 呱e do nt h ef o 咖e r N o r a n d af h m a c es l a gg r i n d i n g p I ．0 c e s s ． T h ep r o d u c t i o nr e s u l t so fs e v e r a ly e a r ss h o wt h a tw h e nt h eo r i g i n a ls l a g g r a d ei s1 ．1 5 2 ％，t h er e c I a i m e do r eg r a d ei s1 9 ．3 l ％，t h et a i l i n g sg r a d ei s0 ．2 4 3 ％，a n dt h ec o p p e rr e c o v e r yr a t e i s7 9 ．91 ％．T h ep r o d u c t i o np r a c t i c ei ss u c c e s s f u l ． K e yw O r d s A u s m e l tf h m a e e ；c o p p e rs m e l t i n gs l a g ；s l o wc o o l i n g ；o r eg r i n d i n g ；f ．r o t hn o t a t i o n 目前国内外对炼铜炉渣的处理，大多采用电炉 还原贫化法和磨浮法工艺，回收渣中有价元素后用 作建筑材料。与电炉还原贫化法比较，磨浮法主要 优势在于渣排尾品位低 回收率高 、节能及环 保j 。大冶有色金属公司早在上世纪8 0 年代末就 开始采用磨浮法贫化炼铜炉渣的探索与实践，当时 处理的对象主要是反射炉炉结、废炉膛砖及部分转 炉渣，有效回收铜、金、银等。1 9 9 7 年，该公司诺兰 达炉改造工程竣工投产，配套改造实现年处理2 0 万t 炉渣选铜工艺，入选渣品位为2 ．5 ％～5 ．5 ％，精矿 品位达到2 8 ％～3 3 ％，尾矿品位0 ．3 ％～0 ．4 ％。 2 0 1 0 ．2 0 1 1 年，该公司分两期实现澳斯麦特炉 简称 澳炉 节能环保改造，配套改造实现年处理澳炉渣 9 0 万t 及年处理转炉渣2 0 万t 的炉渣选铜工艺。 考虑到熔炼工艺和吹炼工艺的区别，熔炼渣和吹 炼渣采取独立选铜工艺处理，其中澳炉渣采取了 国内外通用的磨浮法选矿工艺，产出铜精矿和尾 矿。本文重点研究澳炉渣选铜工艺优化与工 程化。 薹叁譬旦史胃鳗土辱基盒 嬲．旦 ；o 0 0 4 8 0 8 8 5 ；湖北省新世纪高层次人才工程专项经费资助项目 鄂人社函[ 2 0 1 1 ] 7 6 3 号 收稿日期2 0 1 8 _ 0 l - 1 6 修回日期2 0 1 8 旬8 ．1 0 ‘。～ 佳童简全竖亨峰 1 9 6 2 一 ，男，湖北潜江人，工程师，从事矿物加工研究。 通信作者廖广东 1 9 6 5 - ，男，湖北鄂州人，高级工程师，从事矿物加工研究。 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 张亨峰等湖北某澳斯麦特熔炼渣选铜工艺研究与生产实践 3 l 1 澳炉渣性质 1 ．1矿物组成及成分分析 试样取自有色冶炼厂缓冷车间澳炉渣堆场，其 性质取决于冶炼原料、熔炼操作条件以及炉渣冷却 制度。炉渣外观呈黑褐色，铜矿物呈粒状、浸染状、 星点状嵌布于脉石中’2o 。炉渣物质组成及嵌布关 系比较复杂，含铜矿物主要为硫化铜，其次为少量的 表1 T a b l el 金属铜，还有微量的氧化铜、易溶铜盐和其它铜。铜 矿物呈细粒不均匀嵌布，一般在5 ～3 0 “m ，金属铜 粒度相对较粗，一般在5 ～1 0 0 “m ，最大颗粒直径可 达4 0 0 恤m 。炉渣中的铁主要以磁铁矿、铁橄榄石等 形式存在，另外炉渣还含有一些脉石组成的无定形 玻璃体。化学成分如表1 所示，铜物相分析如表2 所示。 澳炉渣多组分分析结果 I Ⅵu l t i c o m p o s i t i o na n a l y s i sr e s u l t so fa u s m e l ts l a g ／％ 1 ．2 铜矿物的嵌布粒度及磨矿单体解离度 对澳炉渣中铜矿物的嵌布粒度进行了统计， 铜矿物包括金属铜和硫化铜等。统计结果如表3 所示，不同磨矿细度下铜矿物的解离度如表4 所示。 表3铜矿物的嵌布粒度 T a b l e3 C o p p e rm i n e m l sd i s s e m i n a t i o np a n i c l e s i z e s ／％ 表4不同磨矿细度铜矿物的解离度 T a b l e4T h ed i s s o c i a t i o nd e g r e e so fc o p p e ro r ew i t h d i f f 宅r e n tg r i n d i n gd e g r e e s／％ 从表3 和表4 可知，由于铜矿物嵌布粒度细，只 有在较大的磨矿细度时，才能获得较高的铜矿物单 体解离度。 2 选铜试验研究 2 ．1 渣缓冷工艺对选铜指标的影响 炉渣冷却速度由于直接影响铜组分的结晶大 小，即铜在炉渣中的嵌布粒度大小，是决定选别效果 的关键口】。高温炉渣的冷却方式可以是多种，主要 有放空自然冷却、铸渣机冷却、渣包保温缓冷及水 淬急冷等。实验研究及生产实践表明炉渣的缓慢 冷却 指在相变温度10 8 0c | C 以内的冷却 对炉渣中 铜颗粒的长大程度至关重要。黄红军‘4o 在炉渣冷 却速度对铜浮选回收的影响研究中，发现当冷却速 万方数据 3 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 度小于l ℃／m i n 时，炉渣中9 5 ％铜颗粒粒度大于 2 0 斗m ，冷却速度小于3 ℃／m i n 时，8 5 ％的颗粒大于 2 0 “m ，冷却速度大于3 ℃／m i n 时，渣中大于2 0 m 的铜颗粒含量显著减小。控制冷却速度需要保温 措施，1 ℃／m i n 的冷却速度需要较大成本，很难实 现。自然冷却难以达到速度要求，采用渣包保温 缓冷是控制冷却速度的有效途径。渣包保温冷却 速度与渣包中的熔体量、渣包的材质、重量、外形 结构等密切相关。基于热传导理论，汪永红p 应 用有限元技术建立了渣包三维有限元模型，模拟 计算渣包工作状态下稳态及瞬态温度分布，进行 保温渣包结构的设计，结果表明渣包中渣的自然 冷却速度达到lo c ／m i n 左右，保证了保温缓冷工 艺对冷却速度的要求。 热渣在渣包保温缓冷到相变温度以下后，即可 喷水降温以缩短冷却周期，生产过程中如何掌握缓 冷终点十分重要，过早喷水不仅达不到缓冷效果，影 响选矿指标，更有可能发生熔体爆炸，造成安全事 故。现场以1 lm 3 渣包接满沉降电炉渣，分别按立 即喷水及渣包保温冷却l 、2 、3 、4 、5 、7 、l oh 后喷水， 取其冷却渣进行模拟现场流程及相关条件的选矿试 验，试验指标如图l 所示。 图l 缓冷时间试验结果 F i g ．1 R e s u l t so fd i f f e r e n ts l o wc o o l i n gt i m e 从图l 看出，随着保温缓冷时间的延长，选铜回 收率明显提高，精矿品位也随之提高，但缓冷达到4h ， 回收率及精矿品位达到高值，继续延长缓冷时间指 标提高不明显，说明缓冷4 ～5h 后液态炉渣已经冷 却到相变温度以下，含铜颗粒不再继续长大，这时即 可喷水加速渣包冷却，以缩短冷却周期，实现安全 倒渣。 2 ．2 磨浮工艺试验 试验磨矿采用x M Q 6 7 型锥形球磨机，浮选粗选、 扫选采用x F D ．3 型，精选采用x F D - l 型单槽浮选 机，浮选药剂采用工业品，每次试验用lk g 矿样开 展磨矿条件及药剂方案试验。其中的药剂方案试验 进行了调整剂探索，如硫化钠、硫酸铜等活化剂及水 玻璃分散剂的试验，均未取得对选铜指标有明显提 高的效果，本文不再赘述。 2 ．2 ．1磨矿细度对炉渣选铜指标的影响 鉴于前述澳炉渣性质，渣中铜呈细粒不均匀嵌 布且一7 4 斗m 粒级占8 8 ．5 6 ％，磨矿细度较粗时很 难达到单体解离。因此磨浮试验时采用了一次磨矿 后进入浮选的原则流程方案，试验采用了图2 所示 流程‘6 引。 药帮女单位g ，【 } 选时怕惮位m I n 图2 磨浮条件试验流程 F j g ．2F l u 、、s h e c 【u 1 - g r i l l d j l l gf i l l e l l e s st e s t 在丁基黄药用量1 2 0 6 0 3 0 3 0 g ／t ，松醇油 用量7 0 4 0 2 0 1 0 g ／t 的药剂条件下，考察了磨 矿细度对尾矿品位及精矿品位的影响，试验结果如 图3 所示． 图3 磨矿细度试验结果 F i g ．3 诵1 1 1 i1 1 9 ‰P 1 1 1 s st P s tr P s u l t s 从图3 看出，随着磨矿细度趋细，选铜尾矿品位 呈逐渐下降趋势，但当磨矿细度一4 5 “m 达到7 5 ％ 时，尾矿品位降低趋势明显减缓；当磨矿细度一4 5 m 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 张亨峰等湖北某澳斯麦特熔炼渣选铜工艺研究与生产实践3 3 达到6 0 ％时，精矿品位达到最高，但此时尾矿品位 明显太高，继续增加磨矿细度，精矿品位呈下降趋 势，当磨矿细度一4 5 斗m 达到7 5 ％时，精矿品位降 低趋势加快。综合考虑能耗等因素，将磨矿细度定 在一4 5 斗m 占7 5 ％较为合理。 2 ．2 ．2 捕收剂类型对选铜指标的影响 在进行捕收剂类型试验时，将磨矿细度确定 为一4 5 斗m 占7 5 ％，试验流程仍然按图2 所示流 程。在捕收剂用量1 2 0 6 0 3 0 3 0 g ／t ，松醇油 用量7 0 4 0 2 0 1 0 ∥t 条件下，考察了不同捕 收剂类型对选铜指标的影响。捕收剂类型的选择 取决于铜的存在形式，澳炉渣中铜主要以硫化铜 存在，其次为金属铜，氧化铜、易溶铜盐，其它铜含 量少，因此，应选择适合硫化铜浮选的捕收剂，同 时兼顾到药剂的经济性及环保性，试验选用了四 种捕收剂，试验结果如表5 所示 中矿1 和中矿2 合并为中矿 。 表5捕收剂种类试验结果 T a b l e5R e s u l t so fd i f f ．e 1 ．e n tc o l l e c c o rt y p e s／％ 从表5 可以看出，四种捕收剂的试验结果相差 不大，但就降低尾矿品位而言，3 88 黄药指标最优， 丁基黄药次之，z 一2 0 0 再次之，丁基铵黑药尾矿品 位最高。四种捕收剂试验的精矿品位略有差异， 但考虑是粗选作业，影响不大，同时考虑到3 84 黄 药的价格相对较低廉，因此确定以3 8 8 黄药作捕 收剂。 2 ．2 ．3 小型闭路试验 小型闭路试验流程及工艺条件如图4 所示，试 验指标如表6 所示。 原矿 图4 澳炉渣选铜闭路试验流程 F i g ．4 F l o w s h e e to fc l o s e d c i r c u i tt e s t 表6澳炉渣选铜闭路试验指标 T a b l e6R e s u l t so fc l o s e d 吒i r c u i tt e s t ／％ 由表6 可知，在澳炉缓冷渣品位为1 ．0 3 8 ％的 情况下，浮选尾矿品位可控制在0 ．2 5 6 ％，精矿品位 可达到1 8 ．2 ％，选铜回收率达到7 6 ．4 2 ％。 3 澳炉渣选铜生产实践 3 ．1 生产工艺流程及工艺参数控制 澳炉渣的选铜生产工艺采用两段磨矿分级后进 行铜浮选的原则流程，由于该渣选铜工艺是在原诺 兰达炉渣选铜工艺基础上通过扩建改造而成的，为 充分利用原有的生产设施以节约投资，使得磨浮工 艺配置较为复杂。磨矿分级及浮选作业分新、老系 统分别进行，扫选精矿 中矿，下同 进入老系统处 理；新、老系统分别选出铜精矿混合为总精矿，或根 据渣性变化老系统精矿并入新系统精选作业再次精 选，最终得到铜精矿；新、老系统粗、扫选尾矿并人浮 选柱扫选抛尾。澳炉渣选铜生产工艺流程如图5 所示。 生产工艺相关参数控制如下 一段磨矿分级溢流浓度5 0 ％～5 5 ％，细度 一7 4 斗m 占7 0 ％3 ％； 二段磨矿分级溢流浓度4 3 ％～4 8 ％，细度 一4 5 斗m 占7 5 ％3 ％； 万方数据 ．3 4 ．有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 浮选精矿 浮选昆矿 图5 澳炉渣生产工艺流程 F i g ．5 P r o d u c t i o np r o c e s so fc o p p e rn o t a t i o nf I - 0 ma u s m e l ts m e l t i n gs l a g 药剂用量及添加点见表7 。 表7浮选药剂添加控制量 T a b l e7C o n t r o ld o s a g eo ff l o t a t i o nr e a g e n t ／ g t 一 由表7 知，选铜生产用药量 3 8 4 黄药及松醇油 大幅低于闭路试验的用药量，其原因在于，生产废水 通过循环水池闭路循环使用，废水中残存一定量的 选矿药剂，降低了实际用药量，起到了节约用药的 效果。 3 ．2 生产技术指标 9 0 万∥年澳炉渣选矿生产设施于2 0 1 1 年底建 成，经过两年的试生产及调整完善，2 叭3 年实现设 计生产能力及考核指标要求。澳炉渣生产工艺流程 见图5 ，2 0 1 3 - 2 0 1 6 年澳炉渣选铜生产指标如表8 所示。 从表8 可以看出，2 0 1 3 - 2 0 1 6 年澳炉渣选铜生产 指标逐年上升。 万方数据 2 0 1 8 年第5 期张亨峰等湖北某澳斯麦特熔炼渣选铜工艺研究与生产实践3 5 4结论 1 澳炉缓冷渣性质取决于冶炼原料成分、操作 条件以及炉渣冷却制度。渣中铜矿物主要为硫化 铜，其次含少量的金属铜，另含微量的氧化铜及易溶 铜盐，还有少量其它铜。铜主要以细粒不均匀嵌布 于脉石矿物中，嵌布关系复杂。其它主要矿物铁橄 榄石、磁铁矿和玻璃相中含铜量微小，另外还含有一 些脉石组成的无定形玻璃体。 2 渣冷却工艺试验证明，随着保温缓冷时间延 长，选铜回收率明显提高，精矿品位也随之提高，缓 冷达到4h ，回收率及精矿品位达到高值，继续延长 缓冷时间指标提高不明显，这时即可喷水加速渣包 冷却，以缩短冷却周期，减少渣包投资。 3 随着磨矿细度趋细，选铜试验尾矿品位呈逐 渐下降趋势，但当磨矿细度一4 5 “m 含量达到7 5 ％ 时，尾矿品位降低趋势明显趋缓；当磨矿细度一4 5 “m 含量达到6 0 ％时，精矿品位达到最高，但此时尾矿 品位明显太高，继续磨细粒度，精矿品位呈下降趋 势，当磨矿细度一4 5 “m 含量达到7 5 ％时，精矿品 位降低趋势加快。综合考虑能耗等因素，将磨矿细 度定在一4 5 仙m 含量7 5 ％较为合理。 4 进行了四种捕收剂 3 8 8 黄药、丁基黄药、 z - 2 0 0 及丁基铵黑药 的对比试验，试验结果相差不 大，但就降低尾矿品位而言，同时考虑到价格因素， 3 8 黄药是最适用经济的捕收剂。 5 选铜闭路试验取得了理想的指标。在原渣 品位1 ．0 3 8 ％情况下，浮选尾矿品位可控制在 o ．2 5 6 ％，精矿品位达到1 8 ．2 ％，选铜回收率达 到7 6 ．4 2 ％。 6 澳炉渣选铜生产工艺流程采用两段磨矿分 级后进行铜浮选的原则流程，由于该渣选铜工艺是 在原诺兰达炉渣选铜工艺基础上通过扩建改造而成 的，为充分利用原有的生产设备以节约投资，使得磨 浮工艺配置较为复杂。 7 改造竣工投产后，经过逐‘F 操作及工艺技术 完善改进，技术指标逐年提高，当原渣品位1 ．1 5 2 ％ 时，获得的精矿品位1 9 ．3 1 ％，尾矿品位o ．2 4 3 ％，选 铜回收率7 9 ．9 1 ％，技术改造取得成功。 参考文献 [ 1 ] 彭容秋．铜冶金[ M ] ．长沙中南大学出版社，2 0 0 4 2 0 0 ．2 0 5 ． [ 2 ] 姜楚灵，王利珍，瞿思思，等．大冶有色铜炉渣工艺矿物 学研究[ R ] ．湖北大冶2 0 1 7 ． [ 3 ] 北京有色冶金设计研究总院等．重有色金属冶炼设计 手册 铜镍卷 [ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 9 6 2 5 l 一2 5 5 ． [ 4 ] 黄红军．含铜炉渣晶相调控浮选新工艺研究[ J ] ．有色 金属 选矿部分 ，2 0 1 2 6 1 6 1 9 ． [ 5 ] 汪永红．铜炉渣冷却工艺研究与应用[ J ] ．有色金属节 能，2 0 1 6 6 1 4 1 6 ． [ 6 ] 周松林，耿联胜铜冶炼渣选矿[ M ．北京冶金工业出 版社，2 0 1 4 6 4 石7 ． [ 7 ] 韩伟，秦庆伟．澳斯麦特熔炼渣回收铜实验研究[ J ] ． 铜业工程，2 0 1 2 3 8 一l O ． 万方数据