电炉渣回收铜技术改造方案的研究与设计.pdf

1 4 有色金属 选矿部分 2 0 0 6 年第1 期 电炉渣回收铜技术改造方案的研究与设计 杨峰 江西铜业公司贵溪冶炼厂，江西贵溪3 3 5 4 2 4 摘要江西铜业公司贵溪冶炼厂近年来通过技术改造，形成了3 0 万妇的矿铜生产能力．其闪速炉渣处理方式为电炉贫化， 电炉弃渣中含铜较高．贵冶借鉴国外炉渣处理的经验并通过缓冷电炉渣的浮选试验，最终确定了电炉渣和转炉渣混选T 艺流程，该 项日投产后预计每年可从废弃的电炉渣回收5 0 0 0 t 铜金属。在国内铜精矿资源缺1 5 1 日益严重的情况下，从电炉弃渣中回收铜可提高 资源综合利用率。 关键词电炉渣；转炉渣；缓冷；铜回收率 中图分类号T D 9 5 2 ．1文献标识码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 0 6 0 1 0 0 1 4 0 4 江西铜业公司贵溪冶炼厂三期改造后，闪逮炉 各项年产指标都达到了设计值，唯独电炉弃渣含铜 较高。弃渣含铜高降低了全厂铜金属回收率，对企业 的经济效益产生一定的影响。电炉渣含铜问题形成 的最主要原因是由于熔炼车间配置场地的限制，三 期工程的电炉在二期的基础上已无法再扩容改造， 根据冶金计算，当闪速炉投料量达到3 0 万如的矿 铜生产能力时，在铜精矿品位2 8 ％的条件下，闪速炉 产出的渣量在2 0 0 0 f f d 左右，目前电炉的容积从理论 计算上是很难满足炉渣沉降的时间要求。除了电炉‘ 容积偏小这个原因外，实际生产的铜精矿品位低于 设计值，闪速炉人炉精矿量增加，导致闪速炉渣量超 出原设计值也是渣含铜达不到指标的另一个重要原 因。由于目前精矿品位在短时间内难以提高，而降低 渣含铜的几项措施虽然能改善状况但未能彻底解决 问题。因此贵溪冶炼厂决定把渣处理方式由电炉贫 化改为渣选矿来回收电炉渣里的铜金属。 采用炉渣浮选方法，可大幅度提高工厂铜的总 回收率，降低弃渣中含铜。目前国外已有几个冶炼厂 采用了渣选矿法，如美国肯尼柯特犹他冶炼厂，闪速 炉冰铜品位为7 2 ％，炉渣含铜2 ％，闪速炉渣单独选 矿回收，选矿尾渣含铜0 ．4 ％。同时炉渣中的硫大部 分进入渣精矿，渣精矿返回熔炼被脱出进入冶炼烟 气再制酸，硫的总回收率也得到提高。芬兰爨托昆普 公司的哈里亚瓦塔冶炼厂，闪速炉渣含铜2 ％，与转 炉渣混合选矿，选矿尾渣含铜0 ．4 ％。 随着国际炼铜技术的不断发展，闪速炉“四高” 技术已经在国内和国际炼铜行业得到广泛的应用， 冰铜品位1 3 趋提高，与此同时熔炼渣含铜也呈上升 收稿日期2 1 3 0 5 0 8 一1 2 作者简介扬峰 1 9 7 1 一 ，男，湖南祁阳人，高级1 程师。 趋势，采用贫化电炉处理闪速炉渣难以保证弃渣含 铜控制在0 ．6 5 ％以下。 渣处理方式由电炉贫化改为渣选矿，闪速炉的 工艺参数和操作方式都相应有所调整，首先在人炉 物料配比上提高闪速炉渣的铁硅比，形成低硅渣以 适应渣选矿要求，提高选矿回收率。其次闪速炉渣需 采用干渣缓冷方式，炉渣在渣包中冷却4 0 h 后倒出， 因此目前的炉渣水淬系统全部拆除，改为放干渣。 渣选矿法与电炉贫化法相比较，虽然渣选场占 地面积大，．基建投资较高，但渣选法铜回收率较高， 贵溪冶炼厂在铜精矿品位平均为2 6 ％的情况下，采 用渣选矿法每年能从废弃的电炉渣多回收5 0 0 0 t 金 属铜，在国内铜精矿资源缺口1 3 益严重的现实情况 下，本项目的实施在一定程度上可缓解原料供应的 紧张状况，而且也符合提高资源综合回收利用的基 本国策。此外，采用渣选法可以提高闪速炉对原料的 适应性，当铜精矿品位波动时，电炉将不再是熔炼系 统的制约环节。 1 炉渣性质 为了进一步确定转炉渣与电炉渣混选可行性， 贵溪冶炼厂三期工程项目经理部委托北京矿冶研究 总院进行了渣选矿试验，以确定选矿工艺流程、工艺 参数以及主要设备的选型。 试验用物料是由贵溪冶炼厂将电炉渣置于容器 中缓冷得到的电炉渣和转炉铸渣机铸出的转炉渣两 种炉渣按2 5 6 的比例混合而成，密度约3 ．7 5 9 ／e m 3 ， 电炉渣含铜较低，基本以斑铜矿、方黄铜矿、黄铜矿 等铁硫化铜的形式晶出。转炉渣中的铜多以金属铜 万方数据 2 0 0 6 年第1 期杨峰电炉渣回收铜技术改造方案的研究与设计 表1混合渣主要化学成分分析结果，％ T a b1T h eM a j o rc h e m i c a lc o m p o s i t i o no ft h em i x e d s l a g ／％ 堕坌生些堡墅 些些 翌盟 含量2 ．7 20 ．8 3 1 ．0 63 84 20 ．7 22 9 ．7 43 ．9 2 L 8 0n 9 3 的形式产出，少数以辉铜矿、蓝辉铜矿的形式存在。 2 渣选矿工艺试验 2 ．1 磨矿细度试验 磨矿细度试验结果见表3 。表3 数据表明，随着 磨矿细度的增加，铜的总回收率和混合精矿的品位 均呈上升趋势，精矿品位在磨矿细度较高时上升明 显，而回收率达到一定水平后就基本不变，磨矿细度 提高到9 5 ％一3 9 斗m 时反而略有下降，因此，综合考 虑磨矿细度定为8 5 ％～9 0 ％一3 9 1 X m 铜的回收率和精 矿品位较为理想。 表3不同磨矿细度条件下试验结果，％ T a b3T h et r i a lr e s u l t si nd i f f e r e n tp a r t i c l e s c o n d i t i m d ％ ，％一3 9 1 m l产率铜品位回收率 2 ．2 其它试验 浮选浓度对比试验结果表明，在较高的矿浆浓 度条件下浮选的精矿品位有所降低，但对提高铜回 收率有利。 捕收剂种类及用量试验表明，目前贵溪冶炼厂 转炉渣选矿使用的Z 一2 0 0 对于铜的一次粗选具有较 高的选择性和捕收力，而对于二次粗选，B K 3 0 1 和丁 基黄药显示出较强的捕收力，尤其是R K 3 0 1 和丁基 黄药联合使用时铜回收率较为理想。 浮选时间试验结果表明，一次粗选和二次粗选 的时间分别定为3 m i n 和1 0 m i n 较为理想。 2 ．3 闭路试验 通过对试验条件的探索，最终采用图1 的试验 流程进行闭路试验，试验结果见表4 。闭路试验采用 两次粗选、四次精选、两次扫选、中矿顺序返回的流 程结构，结果为混合精矿品位2 5 ．6 0 ％，回收率 8 8 。0 2 ％。试验结果表明，采用渣选法从电炉渣和转炉 渣中回收铜，能取得较好的浮选技术指标。 精矿2 图l 混合渣闭路试验流程 F i g 1T h et r i a lc l o s ec i r c u i to fm i x e ds l a g 表4混合渣闭路试验结果／％ T a b4T h er e s u l t so ft r i a lc l o s ec i r c u i t ／％ 产赫产率 铜品位铜回收率 精矿l 4 4 33 4 ．2 25 4 ．3 1 精矿2 5 1 71 8 ．2 13 3 ．7 2 合并精矿 9 ∞2 5 ．6 08 8 ．0 2 尾矿 9 0 4 00 ．3 71 19 8 原矿 1 0 0 0 2 ．7 9 1 0 0 0 2 ．4 浮选尾矿检查 通过对试验中浮选尾矿的多元素及粒级分布结 果分析，尾矿中的金属铜及各类硫化铜的含量很少， 它们大部分呈微细粒 一5 p , m 包体残留在硅酸盐及 磁铁矿中，部分粒度略大者与玻璃相、铁橄榄石及磁 铁矿连生。少数金属铜及个别硫化铜呈微细粒单体 万方数据 1 6 有色套属 选矿部分 2 0 0 6 年第1 期 滞留在尾矿中而未被选别。其中呈微细粒包体或细 粒连生体的硫化铜几乎全部为电炉渣中的斑铜矿、 黄铜矿类的富铁硫化铜矿。 尾矿中粒级分布是随着粒度的变细，粒级铜品 位逐步降低，在尾矿流失的铜中，超过4 0 ％存在于一 l o “m 的难选粒级中，也有相当一部分存在于一3 1 2 1 I x m 粒级中，这个粒级产率大但品位较低，可以推 测这部分铜大部分是以贫连生体的形式存在于这个 粒级的颗粒中。 3 电炉渣和转炉渣混选工艺流程的设计 3 ．1 主工艺改造方案 通过参照国外炉渣选矿的工艺流程及国内试验 所得结果，新建一个设计能力为3J 0 0 删的混合炉渣 选车间，其中电炉渣2 5 0 0 t ／d ，转炉渣6 0 0 t ／d ，混合渣 精矿品位2 6 ．3 6 ％，铜回收率为8 7 ．7 0 ％。 国外渣选厂设计是取消贫化电炉，直接从闪速 炉放干渣，但由于贵冶闪速炉经过二次改造，产量从 最初的9 万t 铜／a 到3 0 万t 铜／a ，闪速炉沉淀池的 容积严重不足，因此决定保留目前电炉，作为一个渣 保温存储设施，电炉不再加任何熔剂和块煤，电耗以 维持电炉不降温计算。拆除原炉渣水淬装置，配置进 口的泥炮及开口钻机，从电炉放干渣。 电炉渣由渣包车运至缓冷场，采用水喷淋缓冷 后倾倒至渣场。缓冷时间为4 0 h 。 渣选厂的碎磨工艺为一段粗碎半自磨加球磨工 艺流程。渣选厂的选别工艺流程为两段磨矿、两段选 别，选别中矿集中再磨返回二段磨矿。精矿和尾矿的 脱水均采用浓缩、过滤两段脱水工艺。 3 ．2 设计流程 设计的闪速炉渣选矿工艺流程见图2 。 炉渣由渣包车运至缓冷场，经缓冷后倾倒至渣 图2 混合渣选工艺流程 F i g T h ef l o w s h e e to fm i x e ds l a g 场。倒出的冷却炉渣大块物料采用移动式液压碎石 机进行一次预破碎，使物料在5 0 0 m m 以下．再由前 装机送人受料斗。受料斗设置格筛，炉渣由重型板式 给料机和皮带运输机运至颚式破碎机进行破碎，破 碎产品由皮带送入粉矿仓，转炉渣和电炉渣分别由 不同粉矿仓存储，经配料送至半自磨机进行磨矿。半 自磨机排矿和球磨机排矿合并后用砂泵由一段旋流 器进行分级，溢流通过砂泵扬送到二段旋流器控制 分级，二段旋流器溢流进入一段粗选，精矿作为最终 产品，尾矿进入二段粗选，二段粗选精矿进入精选作 业，尾矿进入扫选作业，粗精矿经二次精选得最终精 矿，精选尾矿和扫选精矿一起作为中矿，扫选尾矿进 入尾矿浓密机。 中矿再磨机设计采用原转炉渣选车间的旧磨 机，要待该项目的二期工程再搬迁安装，因此目前中 矿暂时经旋流器分级后沉砂自流到q b 5 ．0 3 m 球磨 万方数据 2 0 0 6 年第1 期杨峰电炉渣回收铜技术改造方案的研究与设计1 7 机，溢流作半自磨机补加水。 3 ．3 主要设备选型 破碎设备采用北京华诺维公司P E W D 7 5 1 5 0 P b 动 颚低矮颚式破碎机，磨矿设备为一台芬兰奥托昆普 的中5 ．2 m x 5 ．2 m 半自磨机和两台国产中5 ．0 3 m x 8 ．3 m 球磨机，浮选设备为4 0 m ，和8 m ，C L F 系列粗颗粒充 气机械搅拌式浮选机。 4 结语 1 ．设计碎磨工艺流程采用成熟半自磨工艺，即 粗碎 半自磨 球磨流程，从贵冶转炉渣选的生产经 验来看，常规的破碎工艺难以适应炉渣物料的变化， 特别是细碎作业，当物料中混入冰铜时，设备生产能 力将受到较大影响，设备磨损也非常严重，造成设备 作业率低，生产成本增加。此次设计的碎磨流程结构 简单，对物料的适应性强。 目前国外铜冶炼厂的炉渣处理已广泛采用自磨 技术，如芬兰奥托昆普的哈里亚瓦尔塔冶炼厂、加拿 大诺兰达公司的霍恩冶炼厂、罗马尼亚的巴亚马雷 化学冶金公司、墨西哥的卡纳内阿冶炼厂和土耳其 萨姆松城的米勒冶炼厂。自磨技术在这些冶炼厂的 炉渣处理中均获得了成功的应用。 2 ．选别工艺选用一次磨矿、两段选别、中矿集 中再磨再选工艺，原则流程是合适的，从国内外炉渣 选厂的实际生产经验来看，炉渣中的铜及含铜矿物 呈不均匀嵌布且粒度较细，因此充分细磨就成了获 得较好选别指标的关键，阶段磨矿、阶段选别流程是 国内外炉渣选厂普遍应用且非常成功的选别工艺流 程。 此设计流程基建投资小，流程结构较简单，生产 管理也相对方便。根据已有的国内渣选厂的生产经 验，将二段选别中矿返回二段磨矿再磨，与依次循环 返回相比，其总尾矿品位降低，且尾矿中粗粒级别铜 的占有率也降低。这说明中矿返回二段磨矿同样得 到了细磨，有利于提高选别指标。 3 ．设备选择合理，基本能满足设计生产能力要 求。 4 ．电炉渣、转炉渣分开堆放，分开破碎，合理配 渣，保证生产技术指标的稳定。 5 ．渣选技术指标的优劣和炉渣性质有很大的 关系，和闪速炉渣的铁硅比、冰铜品位、铜冶炼原料 的成分及晶位、造渣上艺、电炉渣缓冷时间等都有直 接的关系，今后熔炼系统电应对造渣T 艺进行跟踪 调整，使炉渣适应渣选矿要求，提高选矿回收率。 6 存在的问题 1 ．设计的炉渣缓冷时间偏短。芬兰哈里瓦塔冶 炼厂的渣缓冷时间为4 8 h ，贵冶炉渣选矿限于投资、 场地等因素，设计缓冷时间为4 0 t l ，较哈厂的淹缓冷 时间少了8 h ，而冷却速度对炉渣的结晶和铜相分子 聚集长大有着密切的关系，冷却速度快，铜相品粒细 小分散，冷却速度慢，铜相晶粒粗大集中。冷却速度 过快，将导致炉渣中的铜结晶粒度过细，给磨选作业 带来一定的影响。 2 ．半自磨机的给矿粒级分布及临界物料的处 理及充填率、浓度等都对半自磨机的处理量有很大 的影响，如何保持半自磨机高效稳定生产是一个有 待在生产实践中逐步完善的问题。 3 ．一次磨矿到P 舯_ 4 0 p ．m ，在国内无生产实例， 从选矿试验的结果看，一次磨矿应到8 5 ％～9 0 ％一 4 0 , m ，精矿品位和铜金属回收率为撮佳，设计的一 次磨矿细度偏低。如果采用两台磨机两段磨矿工艺， 磨矿细度口』达到理想值 却达不到设计的处理能力。 4 ．本项目设计中采用的磨矿功指数低于试验 值，试验物料磨矿功指数偏高可能是试验电炉渣缓 冷容器偏小、缓冷速度过快所致。球磨机能力能否满 足生产要求有待生产实践验证。 5 ．设计指标确定基本合理，但设计精矿品位略 为偏高，生产上很难实现。 6 ．渣选一期工程中矿再磨机没有安装，不能实 施中矿再磨再选，这对铜回收率、尾矿含铜等技术指 标将有一定的影响。 下转第5 页 万方数据 2 0 0 6 年第1 期张汉平等低占占位氧化锑矿回收新工艺研究与应用 5 S T U D YA N DQ P P L I C A T I o No FN E WP R o C E S ST OB E N E n C I A T Eo X ⅢI Z E D A N T I M o N Yo R Eo FL O WG R A D E Z H A N G H a n p i n g ，L E IT i n ，L I UC h a o m i n ，Z H UC o n g f l e T e c h n o l o g yC e n t e ro fY u n n a nM e t a l l u r g i c a lG r o u pC o ．，K u n m i n g6 5 0 0 3 1 ，C h i n a A B S T R A C T T h et e s t i n g s a m p l ei s t h e t a i l i n g s i nt h em i n e r a lp r o c e s s i n gp l a n to fY u n n a nM u l iA n t i m o n yI n d u s t r y C o ．L t d ．，i t s 口o d ei s1 ．5 5 ％S ba n dt h e r ei s4 6 ．4 5 ％o fa n t i m o n ys u l f i d em i e r a l ．D e t a i l e df l o a t a t i o nt e s t sa n d f u r t h e rr e o o v e r yt e s t so ft h er a i l i n g so ff l o a t a t i o nt e s th a v eb e e nc a r r i e do u ta n dg o o dr e s u l th a sb e e n o b t a i n e d ．T h ei n d u s t r i a la p p l i c a t i o no ft h en e wp r o c e s sh a si n c r e a s e dt h er e c o v e r yo ft h ep l a n tb y8 ％．a n d m o d ef u l lu s eo fr e s o m l e c s ． K E YW O R D S l o wg r a d e ；n e wp r o c e 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a r de l e c t r i cf u r n a c es l a g 5 0 0 0t o n so fc o p p e rm e t a l p e ry e a r ．W i t hd o m e s t i cc o p p e r c o n c e n t r a t es u p p l yg a pe n l a r g i n g ，r e c o v e r i n g c o p p e rf r o ms l a gc a ni m p r o v et h es e r v i c ef a c t o ro fr e s o u r c e ． K E YW O R D S e l e c t r i cf u r n a c es l a g ；c o n v e r t e rs l a g ；c o o l i n g ；c o p p e rr e c o v e r y 万方数据