细粒级氧化铜矿浸出矿浆絮凝沉降试验.pdf

2 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y ] ．b g r i m m ．c n 2 0 1 3 年4 期 d o i 1 0 。3 9 6 9 ／j ．i s s n 。1 0 0 7 - 7 5 4 5 。2 0 1 3 。0 4 ．0 0 6 细粒级氧化铜矿浸出矿浆絮凝沉降试验 肖超，吴海国，李婕 湖南有色金属研究院，长沙4 1 0 0 1 5 摘要采用复合絮凝剂对某细粒级氧化铜浸出矿浆进行沉降试验，考察了絮凝剂种类和用量、矿浆浓度 等对沉降性能的影响。结果表明，当矿浆质量浓度为8 ％，每吨干渣P H P 一5 与P H P 一8 用量分别为4 8g 和1 2g 时，矿浆沉降速度达到5 ．1m ／h ，完全满足工业要求。 关键词氧化铜矿；矿浆；絮凝剂；沉降速度 中图分类号T F 8 1 1 文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 { 2 0 1 3 0 4 0 0 2 0 0 4 T e s to nF l o c c u l a t i n gS e d i m e n t a t i o nf o rF i n eC o p p e r O x i d eO r eL e a c h e dS l u r r y X I A OC h a o ，W UH a i g u o ，L IJ i e H u n a nR e s e a r c hI n s t i t u t eo fN o n f e r r o u sM e t a l s ，C h a n g s h a4 1 0 0 1 5 ，C h i n a A b s t r a c t F l o c c u l a t i n gs e d i m e n t a t i o nt e s to nf i n ec o p p e ro x i d eo r el e a c h e ds l u r r yw a sc o n d u c t e dw i t hc o m p o s i t ef l o c c u l a n t ．T h ee f f e c t so ft y p ea n dd o s a g eo ff l o c c u l a n t ，c o n c e n t r a t i o no fs l u r r yo ns e d i m e n t a t i o n w e r ei n v e s t i g a t e d ．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es e d i m e n t a t i o nr a t ei s5 。1m ／hu n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s i n c l u d i n gm a s sc o n c e n t r a t i o no fs l u r r yo f8 ％，d o s a g eo fP H P 一5a n dP H P 一8f l o e c u l a n to f4 8g ／ta n d12g ／t d r ys l a g ．T h et e s tr e s u l t sc a nf u l l ym e e tt h ei n d u s t r i a lr e q u i r e m e n t s ． K e yw o r d s c o p p e ro x i d eo r e ；s l u r r y ；f l o c c u l a n t ；r a t eo fs e d i m e n t a t i o n 随着优质硫化铜矿的匮乏，氧化铜矿的开发日 益受到重视[ 1 ] 。“硫酸浸出一溶剂萃取一铜电积”工 艺是目前处理低品位氧化铜矿的主要方法[ 2 ‘3 ] ，该方 法过程简单。但在实际生产中，浸出矿浆液固分离 往往成为生产上的难题，尤其是处理含细泥、高硅低 品位氧化铜矿时，会出现沉降速率慢 1 0 0g ／t ，干渣，下同 等不足，从而 影响生产的正常运转。部分厂家甚至出现由于絮凝 剂加入量过大，在中清液中积累，从而影响后续萃 取、过滤等工序。因此改善难沉降矿浆的絮凝过程 非常重要。 本文针对某湿法炼铜厂浸出矿沉降速度慢 o ．2 ～O ．5m ／h 、常规P A M 絮凝剂加入量大 1 0 0 ～1 5 0 g ／t 等不足，采用复合絮凝剂改善了矿浆的沉降性 收稿日期2 0 1 2 - 1 0 0 2 作者简介肖超 1 9 8 4 一 ，男，湖南衡阳人，硕士 能，实现了在较低絮凝剂加入量下快速沉降的效果。 1试验部分 1 ．1 原料 试验所用矿浆来自某湿法铜冶炼厂的浸出系 统，矿浆固体浓度1 3 ．3 ％。矿浆中浸出渣真密度为 2 ．8 5t ／m 3 ，成分 ％ C u0 ．4 2 、C o0 ．0 8 1 、S i 0 2 3 5 ．2 1 、A 1 2 0 37 ．3 3 、F e1 ．5 2 、M g O7 ．5 3 。浸出液密 度为1 ．1 9g ／m L ，p H 一1 ．5 ，成分 g ／L C u1 0 ．3 6 、 C o1 ．5 6 、S i o z1 ．0 8 、A 1 2 0 31 ．3 9 、F e2 ．5 6 、M 9 0 1 4 ．2 9 。 浸出渣的粒度分布见图1 ，平均粒径6 ．3 5 “m ， 属于细粒级颗粒，且浸出液密度、硅浓度均较高，进 一步加大了沉降难度。 万方数据 2 0 1 3 年4 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 l 图1浸出渣粒度分布图 F i g ．1 P a r t i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fl e a c h e dr e s i d u e 1 ．2 絮凝剂种类与配制 试验所用絮凝剂种类及性质见表1 。 表1 絮凝剂种类及性质 T a b l e1 T y p ea n dp r o p e r t yo ff l o c c u l a n t s 絮凝剂配制精确称取一定量的固体絮凝剂，常 温搅拌溶解于纯水中，制成浓度为0 ．1 ％的溶液。 1 ．3 试验方法 取lL 矿浆加入lL 量筒中，然后向量筒中加入 设定量的絮凝剂，将矿浆与絮凝剂混合均匀；接着将 量筒放置在平台上，用秒表记录矿浆的沉降时间，同 时记录沉降面 泥线 高度，每5 0m L 刻度 高度差h 一1 ．5 5c m 记录一次；最后通过沉降曲线斜率计算出 沉降速度铆一△h ／A t ，以此表征沉降效果【4 j 。 1 ．4 试验原理 絮凝沉降主要通过静电中和、界面吸附架桥等 方式增大颗粒的团聚粒径，从而实现液固体系的快 速分离[ 56 3 。絮凝剂主要以本身离解所带电荷中和 或者降低固体颗粒表明电位以减少静电斥力，利于 絮凝；以及利用高分子絮凝剂的长链结构，强化吸 附，起到架桥的作用。试验从电中和及吸附两方面 对絮凝剂的作用进行调整。 2 试验结果与讨论 2 ．1 絮凝剂带电性对沉降的影响 选取三种不同电性的絮凝剂D A 、P A M 、P H P 一 5 ，比较其对矿浆的絮凝沉降性能的差异。试验所用 矿浆质量浓度1 3 ．3 ％，絮凝剂加入量9 0g ／t 。试验 结果见图2 。 沉降时间，s 图2 带电性对絮凝沉降的影响 F i g ．2 E f f e c to fc h a r g eo ns e d i m e n t a t i o n 由图2 可知，矿浆沉降速率快慢依次为P H P - 5 P A M 自然沉降 D A ，P H P 一5 的沉降速度最快 为1 ．4 0m ／h ，P A M 为0 ．4 0m ／h ，自然沉降速度为 0 ．0 7m ／h ，而阳离子絮凝剂D A 的加入反而不利于 沉降，说明矿浆表面带正电荷，阴离子絮凝剂的加入 能够中和矿浆表面电荷，利于絮凝沉降过程。 2 ．2 分子量对絮凝沉降的影晌 选择分子量依次减少的P H P L 3 、P H P ～6 、P H P 一7 絮凝剂，比较分子量对絮凝沉降的影响。试验所用 矿浆质量浓度1 3 ．3 ％，絮凝剂加入量9 0g ／t 。试验 结果见图3 。 图3 表明，絮凝剂P H P - 6 明显优于其他两者，说 明在该电离度下分子量为9 0 0 11 0 0 万的絮凝剂效 果最佳。当絮凝剂分子量过大时，由于空间位阻而不 利于絮团凝结，而分子量过小则不利于架桥作用，故 该矿浆适宜采用9 0 0 ～I1 0 0 万分子量的絮凝剂。 2 ．3 离子度对絮凝沉降的影响 选择分子量为9 0 0 ～11 0 0 万的阴离子絮凝剂 P H P 一4 、P H P 一5 、P H P 一6 ，比较离子度的对矿浆絮凝 沉降的影响。试验所用矿浆质量浓度1 3 ．3 ％，絮凝 剂加入量9 0g ／t 。试验结果如图4 所示。 图4 表明，离子度分别为5 ％、1 5 ％、3 0 ％的絮 凝剂的沉降速度分别为0 ．5 1m ／h 、1 ．8 6m ／h 、1 ．4 0 咖 ㈣ 咖 咖 咖 咖 珊 瑚 啪 ㈣ 一Ⅲ，越暴释拳 万方数据 2 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／] y s y l ．b g r i m m ．o n 2 0 1 3 年4 期 一 E 积 慕 赠 沉降时间，s 图3 分子量对絮凝沉降的影响 F i g ．3 E f f e c to fm o l e c u l a rw e i g h t o ns e d i m e n t a t i o n 图4 离子度对絮凝沉降的影响 F i g ．4 E f f e c to fi o nd e g r e e0 9s e d i m e n t a t i o n m ／h ，故选择离子度为1 5 ％的P H P 一5 絮凝剂。 2 ．4P H P - 5 用量试验 向1 3 ．3 ％的浸出矿浆中加入不同量的P H P 一5 ， 比较絮凝剂加入量对沉降的影响。当P H P 一5 用量 分别为6 0 、7 0 、8 0 、9 0 、1 0 0g ／t 时，沉降速度分别为 0 ．3 1 、0 ．6 8 、1 ．0 0 、1 ．8 0 、2 ．5 1m ／h 。 结果表明，随着P H P - 5 加入量的增加，絮凝沉 降速度加快，且明显优于本企业目前使用的P A M 的效果，但是絮凝剂的使用量还是偏高，还需进一步 研究其他絮凝方式。 2 ．5 复合絮凝剂 由于浸出矿浆粒度细小，且杂质浓度高，可能矿 浆表面电荷量较大，单一的常规的大分子量的絮凝 剂难以同时满足电中和与吸附的双重要求，所以考 虑以P H P 一5 为桥接剂，加入P H P - 8 为辅助电荷中 和剂，作为复合絮凝剂使用。试验控制两者总量为 9 0g ／t ，改变两者配比进行沉降试验。试验结果如 图5 所示。 ， 上 量 恺 蝌 世 好 P H P - 8 用量，％ 图5P H P 一8 用量对沉降的影响 F i g ．5 E f f e c to fd o s a g eo fP H P 一8 O i ls e d i m e n t a t i o n 图5 表明，当P H P 一8 占有率为2 0 ％时 即 P H P 一8 为1 8g ／t ，P H P - 5 为7 2g ／t ，沉降速度达到 了4 ．0m ／h ，明显优于单独采用等量P H P - 8 或 P H P 一5 沉降的效果，说明P H P 一8 的加入有利于沉 降的进行。但是，当P H P - 8 加入量高于2 5 ％时，沉 降速度又明显下降，可能是矿浆内电荷过多而排斥 沉降造成的。 2 ．6 矿浆浓度对絮凝沉降的影响 采用浸出液将浸出矿浆稀释至不同质量浓度， 再加入8 0g ／t 的混合絮凝剂 P H P - 5 、P H P 一8 分别 为6 4g ／t 、1 6g ／t 进行沉降试验。当矿浆质量浓度 分别为1 3 ．3 ％、1 0 ％、8 ％、6 ％时，沉降速度分别为 1 ．7 4 、2 ．8 、1 3 ．9 、2 7 ．9m ／h 。结果表明，随着矿浆浓 度降低，沉降速度明显加快，当矿浆浓度降至8 ％ 时，沉降速度达到了1 3 ．9m ／h 。 2 ．7 稀释矿浆絮凝剂用量试验 将矿浆质量浓度稀释至8 ％，考察复合絮凝剂 8 0 ％P H P 一5 2 0 ％P H P 一8 的加入总量对絮凝沉降 的影响，试验结果如表2 所示。 表28 ％矿浆絮凝剂用量试验结果 T a b l e2R e s u l t so ff l o c c u l a n td o s a g e t e s to f8 ％s l u r r y 下转第3 1 页 0 5 O 5 氧 3 3 2 呦 咖 咖 咖 呦 咖 瑚 瑚 锄 咖 万方数据 2 0 1 3 年4 期 有色金属 冶炼部分 h t t p [ ／y s y l ．b g r i m m ．c n 3 t 参考文献 [ 1 ] 邱竹贤．预焙槽炼铝[ M ] ．3 版．北京冶金工业出版 社，2 0 0 5 3 0 2 ． 上接第2 2 页 根据表2 结果，选择絮凝剂总加入量为6 0g ／t ， 此时沉降速度达到5 ．1m ／h ，完全能够满足目前生 产需要。[ 1 1 3 结／念- 1 本矿浆平均粒径仅为6 ．3 5 “m ，且浸出液密 度大、硅浓度较高，属于及难沉降矿浆。 2 P H P 一5 与P H P 一8 复合使用可以起到协同絮 凝沉降作用，沉降效果远优于单独使用。 3 最佳工艺条件为矿浆浓度8 ％，P H P 一5 与 P H P 一8 加入分别为4 8g ／t 、1 2g ／t ，总絮凝剂用量为 6 0g ／t 。此时矿浆沉降速度达到5 ．1m ／h ，完全满足 生产的需要。 参考文献 罗溪梅，童雄，王云帆．难选氧化铜矿的处理[ J ] ．矿业 研究与开发，2 0 1 0 ，3 0 1 4 2 4 5 ． [ 2 ] 项则传．难选氧化铜矿堆浸一萃取一电积提铜的研究和 实践[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 4 4 1 3 ． [ 3 ] 汪银梅，罗仙平，崔振红．矿物加工过程中脱水设备与方 法[ J 1 ．采矿技术，2 0 0 9 ，9 1 1 0 0 1 0 2 ． [ 4 - 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0 3 ． [ 8 1 张蓉。熔体过热处理对A 1 - S i 过共晶合金凝固组织及耐 磨性的影响[ D ] ．西安西北工业大学，2 0 0 0 7 0 7 6 ． [ 9 ] S i n g hM ，K u m a rR ．S t r u c t u r eo fl i q u i da l u m i n u m - s i l i c o n a l l o y s [ J ] ．JM a tS c i ，1 9 7 3 ，8 3 1 7 - 3 2 3 ． [ 1 0 ] 张蓉，曹秋芳，刘林．A l s i 过共晶合金中初生硅的溶解 动力学[ J ] ．中国有色金属学报，2 0 0 0 ，1 0 1 9 1 9 3 ． [ 1 1 ] 陶静梅．A l S l 系合金的熔体温度处理及其凝固过程研 究[ D ] ．重庆重庆大学，2 0 0 4 3 8 4 3 ． [ 1 2 ] 徐跃，康永林，王朝辉．机械搅拌制备半固态浆料固相 颗粒形貌的研究[ J ] ．特种铸造及有色合金，2 0 0 6 ，2 6 1 3 6 3 7 ． [ 1 3 ] 陈洪波．机械搅拌工艺对A l 一2 5 ％S i 合金半固态组织 演变的影响[ J ] ．铸造技术，2 0 1 1 ，3 2 5 6 4 6 6 4 9 ． 万方数据