铜冶炼炉渣选矿设备及其应用现状

熊 锋

(中国瑞林工程技术有限公司)

铜冶炼炉渣选矿设备及其应用现状

熊 锋

(中国瑞林工程技术有限公司)

从选矿设备的角度介绍了目前国内各铜冶炼炉渣选厂处理铜冶炼炉渣的基本现状，概略介绍了从破碎到最终脱水工序铜冶炼渣选厂所应用的主要设备的种类和规格，阐述了这些设备的应用现状和发展前景。

铜冶炼炉渣 碎磨设备 选别设备 脱水设备 应用现状

近年来，由于我国铜冶炼企业不断扩大产能，每年排出的固体废弃物逐年增大。据不完全统计，至2014年底，我国铜冶炼企业每年排出的废渣约 1 300万t。随着环保要求越来越高，这些废铜渣已逐渐不再使用返回用电炉贫化等技术进行处理，而是用选矿方法来回收此类废铜渣中的铜等有价金属。因为选矿方法具有环保程度高、对渣中有价金属回收率高等特点。选矿方法处理铜冶炼炉渣的设备主要有三大类，分别为碎磨类设备、选别类设备和脱水类设备。

1 碎磨设备使用现状

(1)破碎机。目前使用最多的是颚式破碎机，其他高效率、大破碎比的破碎设备如：深腔颚式破碎机、双动颚式破碎机、惯性圆锥破碎机等的应用也日益受到重视[1]。相对来说，由于炉渣的脆性较大，一般碎矿设备都能达到较好的破碎效果，但同时炉渣又具有硬度大的特点，所以对破碎设备的整体性能及衬板材质要求较高。从已运行的炉渣选厂的实际应用来看，进口设备如山特维克、美卓等厂家的破碎设备一般比国产破碎设备的维修率低，破碎产品的均匀度高，但价格昂贵。

(2)半自磨机和球磨机。国内新建的渣选厂基本采用1段破碎+半自磨+球磨的碎磨工艺流程，半自磨在铜炉渣选矿中得到了广泛的应用。由于炉渣具有难磨的特点，因此宜采用长筒形半自磨机，这样有利于延长矿石在磨机中的停留时间，易于达到需要的磨矿粒度[2]。如江西贵溪冶炼厂采用φ5.2 m ×5.2 m的半自磨机、山东祥光冶炼厂采用φ5.03 m×5.8 m的半自磨机、福建紫金冶炼厂采用φ5.03 m×5.0 m的半自磨机、安徽铜陵有色冶炼厂及甘肃金川冶炼厂均采用了φ5.8 m×5.8 m的半自磨机，从这些厂家的实际生产结果来看，此类长筒型半自磨机比较适合应用在铜冶炼炉渣中。此外，在渣选中，球磨机(长径比在1.7 m左右的长筒形球磨机)一般作为半自磨机后的2段磨矿而被广泛采用。由于铜炉渣选矿一般要求细磨(一般为 -0.045 mm 80%或更细)，选择此类长筒型球磨机能达到较好的磨矿效果。目前，国内部分铜冶炼炉渣选厂如江西贵溪冶炼厂和山东祥光冶炼厂采用的是φ5.03 m×8.3 m的球磨机、福建紫金冶炼厂采用的是φ5.03 m×7.5 m的球磨机、安徽铜陵有色冶炼厂及甘肃金川冶炼厂采用的是φ5.5 m×9.5 m的球磨机，这些厂家的球磨机产品细度都能达到 -0.045 mm 80%，这表明，此类磨机也比较适合用于铜炉渣选矿。

(3)立磨机。立磨机在铜炉渣选矿中一般作为中矿再磨设备。由于部分含铜矿物的解离粒度在25 μm甚至更小，为了使这部分含铜矿物能在后续作业中尽量的回收，因此必须使用中矿再磨设备将物料进一步细磨。有试验表明：铜精矿品位随磨矿细度的增加而提高，回收率也略有提高，即使磨得很细，浮选指标仍然很高，且很稳定。这表明炉渣与一般矿石不同，过磨“泥化”现象对炉渣选矿影响不大。由于铜炉渣韧性大、硬度大，因此对再磨设备的性能要求较高。国内部分铜渣选厂用球磨机作为中矿再磨设备，但总体来说效果不理想。相对球磨机来说，立磨机有占地面积小、磨矿效果更细，能耗低及易于管理等特点。近年来，有部分铜冶炼渣选厂使用立磨机作为中矿再磨设备。金川铜冶炼渣选厂应用了国产的立磨机，取得了一定的经济效益。

2 选别设备的使用现状

(1)浮选机。浮选机一般分为机械搅拌式和充气搅拌式两大类，由于铜炉渣的密度大，在浮选时易沉槽，一般的机械搅拌式浮选机难以解决此难题，而充气搅拌式浮选机更适应铜炉渣选矿。充气搅拌式浮选机由于其内部结构设置的不同，类型也不尽相同，具体有CHF型、XJC型、BF型、KYF型以及CLF型等。其中，CLF型粗颗粒浮选机在国内铜冶炼炉渣选厂应用很多，如江西贵溪冶炼厂、山东祥光冶炼厂、福建紫金冶炼厂、安徽铜陵有色冶炼厂及甘肃金川冶炼厂下属的渣选厂等采用的均是此类浮选机，表明此类型浮选机适合于铜冶炼炉渣的选矿。

与一般充气搅拌式浮选机相比，CLF型粗颗粒浮选机有以下优点：①处理矿物的粒度大，最大可达1 mm；②其槽内设有格子板，使矿浆表面平稳，改善了技术性能；③空气分散好、充气量大、功耗低；④矿浆循环好，处理粗颗粒及物料比重大的矿物时不沉槽[3]。

(2)浮选柱。浮选柱是一种新型高效具有柱型槽体结构的无机械搅拌充气式浮选设备，采用矿粒与微细气泡逆流平稳接触的流动方式，提供了大量捕收矿粒的机会。柱内气泡细小均匀，表面积大，在逆流条件下与矿粒接触机会多，消除了有用矿物在浮选过程中的“短路”现象，有利于提高浮选速度和回收率。浮选柱柱内泡沫层厚度大，可调节，加上逆流冲洗水的清洗作用，因而选矿富集比大，可提高精矿品位。在铜冶炼炉渣中，浮选柱主要应用于精选作业，由于精选浮选柱的给矿粒度偏细(一般为 -0.045 mm 80%或更细)，应用浮选柱有一定的适应性。目前，国内已经应用的如：福建紫金铜冶炼渣选厂选用了中国矿业大学研制的FCMSC型浮选柱，福建金川集团防城港铜冶炼渣选厂采用的是湖南CGPF长高集团生产的CGPF型浮选机，甘肃金川铜冶炼厂选用的是加拿大CPT型浮选柱。从实际应用效果来看，各浮选柱都能达到良好的选别效果，据甘肃金川铜冶炼厂的生产数据，其精矿的回收率最高可达91.84%，这也表明浮选柱比较适用于铜冶炼炉渣的选矿。

(3)磁选机。磁选机在铜冶炼炉渣选矿中一般用于浮选尾矿的排矿，用以回收浮选尾矿中的含铁矿物。由于冶炼工艺的原因，铜炉渣中主要矿物为铁橄榄石(2FeO·SiO2)、磁铁矿(Fe3O4)和硫化铜(CuS)矿物等[4]，其中铁橄榄石和磁铁矿占渣总量的90%以上，渣中含铁品位在40%左右，远远高于一般铁矿入选的29.1%的平均工业品位，从此意义上来说，利用磁选机回收渣中的有用含铁矿物是非常有必要的。通过详细的物相分析表明，渣中磁铁矿的实际含量在20%左右，其余大部分是铁橄榄石，因此选出的最终铁精矿品位通常在53%左右，选出的铁精矿质量不理想，难以销售。目前，国内利用浮选尾矿的铜冶炼渣的选厂不多，但该部分含铁矿物确实具有一定的回收价值，今后应在磁选设备、增大磨矿细度等方面综合研究此部分含铁矿物的回收，从整体角度出发，以期找到一个较好的综合利益平衡点。

3 脱水设备

(1)浓密机。铜冶炼炉渣的密度比一般矿物的密度大，通常在2.8～3.8 t/m3[5]。一般来说，密度越大的物料，沉降速度越大，因此铜冶炼炉渣相对一般的矿物来说，较容易浓密。常用的浓密机分为中心传动浓密机和周边传动浓密机。在铜冶炼渣选中，精矿处理量通常较小，通常采用中心传动浓密机，而尾矿量相对较大，通常采用周边传动浓密机。由于铜冶炼渣选尾矿量多且密度较大，容易造成“压耙”现象，因此用于尾矿处理的周边传动浓密机一般选用齿条型的。目前，国内各大冶炼厂采用的精矿、尾矿浓密机均是以上类型，以铜陵有色铜冶炼渣选厂所应用的浓密机为例，其使用的精矿浓密机为φ24 m的中心传动浓密机，而尾矿使用的为φ54 m 的周边齿条传动型浓密机，浓密效果良好，其底流浓度均能达到55%以上。

(2)过滤机。应用于铜冶炼炉渣选矿中的过滤机分为精矿过滤机和尾矿过滤机。精矿过滤由于其对水分的要求较高(入冶炼厂的精矿含水率 ≤10%)，因此通常采用立式压滤机。目前国产的立式压滤机应用较广泛的有山东煤机和烟台核工业集团生产的压滤机，其滤饼含水率能达到预期要求，但相对进口压滤机来说，国产压滤机的设备维护周期短，维修率高，因此在设备选择时，为保证处理量，国产压滤机通常采用1用1备方式。此外，也有部分渣选厂采用陶瓷过滤机过滤精矿，但效果不理想。

铜冶炼炉渣尾矿过滤对于产品的含水率不是很严格，一般要求其含水率≤12%，国内铜冶炼渣选厂通常采用陶瓷过滤机来处理尾矿，且处理效果很好。以铜陵有色铜冶炼渣选厂为例，其原设计为使用6台60m2的陶瓷过滤机处理尾矿，其中5用1备，但实际生产时，只开启了3台陶瓷过滤机就能处理所有尾矿，且含水率均在10%以下。铜陵有色铜冶炼渣选厂尾矿日处理量约为3300t/d，按此计算，其额定处理量约为0.76t/(h·m2)，这远远高于其他类型矿物尾矿0.2t/(h·m2)左右的额定处理量。这也表明，陶瓷过滤机非常适用于铜冶炼炉渣尾矿的处理，可以大力推广使用。

4 结 语

通过概述国内铜冶炼渣选厂所使用的主要选矿设备，各设备的类型、规格以及使用效果等，可以得到以下结论：

(1)颚式破碎机、长筒型的半自磨机和长筒型的球磨机比较适合于铜冶炼炉渣的破碎、磨矿作业，且立磨机能使其中矿再磨粒度更细，能进一步提高铜的浮选指标。

(2)CLF粗颗粒型浮选机和浮选柱都适合应用于铜冶炼炉渣的浮选作业，其中浮选柱主要应用在精选作业，其使用效果良好。

(3)普通浓密机、陶瓷过滤机和立式压滤机都适合应用于铜冶炼渣选厂，其过滤效果良好，特别是用于尾矿处理的陶瓷过滤机，其过滤效果远远好于其他相似类型的矿物处理中的应用。

[1] 王红梅，刘四清，刘文彪，等.国内外铜炉渣选矿及提取技术综述[J].铜业工程，2006(4):19-22.

[2] 杨 锋.点炉渣回收铜技术改造方案的研究与计划[J].有色金属，2006(1):14-17.

[3] 孙时元.中国选矿设备手册[M].北京：科学出版社，2006.

[4] 李 博,王 华，胡建杭，等.从铜渣中回收有价金属技术的研究进展[J].矿冶，2009(1):44-47.

[5] Gorai B，Jana R K，Premchand J R.Characteristics and utili-sation of copper slag-review[J].Resources，Conservation and Recycling，2003，39(4):299-313.

2015-03-10)

熊 锋(1980—)，男，工程师， 330031 江西省南昌市红谷滩新区前湖大道888号。