铜冶炼高品位转炉渣选矿试验研究.pdf

2 0 1 4 年第2 期 有色金属 选矿部分 4 l d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 4 ．0 2 ．0 1 0 铜冶炼高品位转炉渣选矿试验研究 苏晓亮1 ，廖广东1 ，秦庆伟1 , 2 1 ．黄石大江集团有限公司，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 摘要某铜冶炼厂采用富氧空气强化吹炼，转炉渣含铜量较高，品位约8 ％，采用强化磨矿和延长浮选时间等措施对 该高品位转炉渣进行联合选矿工艺试验研究，开路试验获得合格渣精矿，尾矿含铜0 ．3 4 5 ％，铜回收率9 7 ．8 2 ％。 关键词转炉渣；高品位；联合选矿 中图分类号T I Y 9 2 3 * ．7 ；T D 9 5 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 9 4 9 2 2 0 1 4 0 2 - 0 0 4 1 - - 0 4 S t u d yo nC o m b i n e dM i n e r a lP r o c e s s i n gf o r 啦g hG r a d eC o p p e rC o n v e r t e rS l a g S UX i a o l i a n 9 1 ，L I A OO u a n g d o n 矿，{ ≥口、rl } { ，l 百『I l ，d 1 曩 1 ．H u a n g s h iD a j m n gG r o u pC o ．，L t d ．，H m a n g s h iH u b e i4 1 3 5 0 0 5 ，C h i n a ； 2 ．K e yL a b o r a t o r yf o rF e r r o u sM e t a l l u r g ya n dR e s o u r c e sU t i l i z a t i o no fM i n i s t r yo f E d u c a t i o n ，W u h a nU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，W u h a n4 3 0 0 8 1 ，C h i n a A b s t r a c t O x y g e n - e n r i c h e da i ri s u s e dt os t r e n g t h e ni n d u s t r i a lP e i r e e - S m i t h c o n v e r t i n go p e r a t i o n s i n ac o p p e rs m e l t e r ．Ah i g hp e r c e n t a g eo fC u a b o u t8 ％ i sc o n t a i n e di nt h ec o n v e r t e rs l a g ．T h er e c o v e r yo f c o p p e rf r o m c o n v e r t e rs l a g u t i l i z i n g c o m b i n e dm i n e r a lp r o c e s s i n gh a sb e e ns t u d i e d ．T h ee f f e c t i v ef a c t o r s s u c ha s i m p r o v i n gg r i n d i n gp r o c e s s e sa n de x p a n d i n gf l o t a t i o n t i m ew e r ee x a m i n e d ．O p e nc i r c u i te x p e r i m e n t r e s u l t ss h o w st h a t9 7 ．8 2 ％o fc o p p e rw a sr e c o v e r e da n dc o p p e rt a i l i n g sc o n t m n e d0 ．3 4 5 ％C u ． K e yw o r d s c o n v e r t e rs h g ；h i g hg r a d e ；c o m b i n e dm i n e r a lp r o c e s s i n g 铜渣的磨浮法贫化具有铜回收率高、电耗少、 技术经济指标好等优点0 - 2 ] 。某厂转炉渣选矿系统 由原有的1 0 万如的水淬渣选矿车间扩能改造而 成，目前具备年处理2 2 万t 转炉渣的选矿能力。 投产初期，由于吹炼工艺强化，转炉渣含铜品位较 高，一般原矿品位达8 ％，金属铜及氧化铜的分布 率明显升高，硫化铜分布率下降，通过磨矿实现单 体解离后颗粒较粗，无法全部通过浮选过程进行回 收，试生产的尾矿含铜一般为0 ．8 ％左右，最高时 甚至达2 ％，铜流失严重，回收率低。为进一步降 低尾矿品位和提高回收率，本文拟对高品位转炉渣 进行强化磨矿、调整工艺流程及采用重选等方法进 行选矿回收探索。 1 转炉渣的性质及物质组成 灰黑色，部分带黑绿色，结构致密，密度约4 ．2 5 x 1 0 3k g ，I n 3 。渣的主要分析结果如表l ～2 和图l 一2 所 示，可以看出，铁主要以磁铁矿 F e ，0 4 和橄榄 石 2 F e O s i 0 9 存在，铜主要以硫化态存在，还 有部分以金属态和氧化态的形式存在，少部分以铁 酸铜形式存在。 表1 转炉渣铜物相组成 T a b l e1 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e rp h a s eo fc o p p e r c o n v e r t e rs l a g ／％ 某厂所处理的转炉渣经6 0h 缓冷后，外观呈1 虿飞面菇F 面r 面r 瓦S 『_ 瓦S i 0 万21 C 万1 万1 西 戚分C uF e P b z na om 扣3M 印 基金项目中国蝗主蜃稍基金嘎黾．鲫坦唑艘蟹赴；霸钵迨垒娶窍源利用教育部重点实验室开放基金项目 F M R U 2 0 1 2 0 6 ；科技部 2 0 11 年度科技型中小企业技术刨新基金第一批立项项目 1I C 2 6 2 1 4 2 0 2 5 9 9 。 ’。。‘ 收稿日期2 0 1 3 - - 0 4 2 l修回日期2 0 1 4 - 0 1 1 6 作者简介苏晓亮 1 9 8 4 _ ，男，湖南临武人，助理工程师，主要从事选矿技术工作。 万方数据 4 2 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 图1明铜嵌布于铁橄榄石和磁铁矿中 F i g ．1C o p p e rm e t a ld i s s e m i n a t e di nf a y a l i t ea n d m a g n e t i t e 2 转炉渣浮选试验 实际矿石浮选试验在3L 机械搅拌式浮选机中 进行，每次矿样10 0 0g ，试验用水为自来水，试 验用选矿药剂为生产现场使用药剂，浮选产品分别 烘干称重，经化验品位后计算回收率。 3 结果与讨论 3 ．1 转炉渣磨矿试验 在实验室将所取转炉渣经过破碎制样后过2 m m 筛网，采用x M Q 一6 7 型锥形球磨机磨矿，单 次磨矿取样量1k g ，经过1 0 、1 5 、2 0 和2 5m i n 分别磨矿、筛分，分析筛上、筛下含铜分布情况， 相关数据如表3 所示。 表3磨矿时间对粒度及铜分布情况的影响 T a b l e3 E f f e c to fg r i n d i n gt i m eo np a r t i c l es i z ea n d 从表3 可以看出，通过4 组磨矿筛分数据，对 比渣选厂以前处理的诺兰达炉渣，在同样磨矿1 5 m i n ，诺兰达炉渣一7 4 “m 含量为8 8 ．4 2 ％，而转炉 渣为8 0 ．2 ％，对比发现转炉渣可磨性较一般炉渣更 难磨。同时发现磨矿后仍存在较多颗粒明铜，对磨 矿及后续浮选作业均有不利影响。 3 ．2 主要操作参数的优化 针对高品位转炉渣，本文首先采取常规方法进 行小型浮选试验，考虑到转炉渣原矿品位较高，为 实现“早收多收”目的，浮选试验采用“阶段磨 矿、阶段选别”的工艺流程c 3 训。借鉴多年炉渣选 矿生产实践，小型浮选试验将一段磨矿细度定为 一7 4 灿m 含量7 0 ％，二段磨矿细度一4 4 m 定为 7 0 ％，药剂制度采用单一的丁基黄药作为捕收剂，松 醇油作为起泡剂进行浮选作业，试验取矿样1k g ， 采用x F D 一3 型单槽浮选机进行浮选。通过调整药 剂制度等试验条件，获得选矿指标如表4 所示。 表4小型浮选试验的优化选矿指标 T a b l e4 O p t i m a li n d i c e so fm i n if l o t a t i o ne x p e r i m e n t ／％ 从表4 可以看出，尽管采用“阶段磨矿一阶段 选别”的工艺流程，因原矿品位过高，且同时原矿 富含较多金属铜颗粒，外加转炉渣中可能仍有部分 有用金属未充分实现单体解离，最终造成浮选尾矿 品位依然较高。 为进一步使矿石中部分连生体实现单体解离， 同时将金属铜颗粒经过磨矿达到足够细，使其能附 着浮选泡沫上浮进入精矿，最终实现降低尾矿品位 的目的。本文进一步延长了磨矿时间，使一段磨矿 一7 4I x m 含量达到7 5 ％以上，二段磨矿细度一4 4 m 达到7 5 ％～8 0 ％，同时延长浮选时间，得到选矿指 标如表5 所示。 表5延长磨矿时间和浮选时间后的选矿指标 T a b l e5M i n e r a ld r e s s i n gi n d i c e so f e x p a n d i n g C ud i s t r i b u t i o n ／％ g r i n d i n gt i m ea n df l o t a t i o nt i m e ／％ 万方数据 2 0 1 4 年第2 期苏晓亮等铜冶炼高品位转炉渣选矿试验研究4 3 图2 转炉渣的背散射电子像及c u 、F e 、S 、0 、S i 元素的相对分布 F i g 2 B a c k s c a t t e r e de l e c t r o ni m a g eo ft h e s l a ga n dX - r a ym a p so ft h ez o n es h o w i n gt h er e l a t i v e d i s t r i b u t i o no fC u ，F e ，S ，0a n dS i 从表5 可以看出，延长磨矿时间后尾矿品位明 显下降，由原来的0 ．8 7 ％下降至0 ．4 5 ％，铜回收率 明显提高。但尾矿含铜0 ．4 5 ％的指标仍然未达到要 求的0 ．3 5 ％以下。经过对浮选尾矿进行一7 4 m 及 - 4 4t x m 金属含量分析，发现7 4 ～4 4t x m 的铜品位 为0 ．8 5 ％，金属率占尾矿中4 6 ％。因此，考虑进一 步延长磨矿时间和浮选时间，有可能进一步降低尾 矿品位。试验通过将一段磨矿磨至一7 4 “m 占 8 0 ％，二段磨矿一4 4 斗m 含量占8 5 ％时，得到选矿 指标如表6 所示。 从表6 可以看出，进一步强化磨矿后尾矿含铜 并无明显下降，而精矿品位有所降低，对金属回收 率影响不大，故考虑浮选磨矿一段细度定为一7 4 I x m 含量为7 5 ％，二段磨矿细度一4 4 斗m 含量为 万方数据 4 4 有色金属 选矿部分2 0 1 4 年第2 期 表6 进一步延长磨矿时间和浮选时间的浮选指标 T a b l e6M i n e r a ld r e s s i n gi n d i c e so ff u r t h e rt i m e 表7联合选矿试验结果 T a b l e7 E x p e r i m e n t r e s u l t so fc o m b i n e dm i n e r a l e x t e n s i o nf o rg r i n d i n ga n df lotation|％processing|％ 7 5 ％～8 0 ％比较合适。 3 ．3 重磁浮联合工艺选矿 由于采用单一浮选多次试验后最好的浮选尾矿 含铜仅为0 ．4 5 ％，距离尾矿含铜0 ．3 5 ％目标相差 0 ．1 0 ％，为进一步降低尾矿指标，提高金属回收率， 考虑到转炉渣的含铜物相主要是高品位冰铜和金属 铜，而金属铜由于密度大，难磨细，可浮性较差， 很难通过浮选法将其完全跟脉石矿物分离[ 5 - 7 1 。根 据其金属铜密度大，颗粒粗的特点，本文探索采用 水力分级的方法先将大部分金属铜与其它化合态铜 进行分离，然后根据矿物中含磁性铁量较多的特 点，经过磁选作业将金属铜与其它化合态铜实现分 离，而经过重选和磁选脱除金属铜的其余矿物再进 入球磨浮选系统进行选矿作业。采用重选、磁选及 浮选法联合的方法，本文在一段磨矿一7 4t i m 含量 7 5 ％条件下进行了实验室联合选矿试验，具体试验 数据如表7 所示。 从表7 可以看出，经过重选、磁选及浮选联合 选矿法处理后，最终可得到两种精矿产品，而尾矿 含铜由原来的0 ．4 5 ％下降至0 ．3 4 5 ％，尾矿指标基 本符合考核要求，同时铜回收率由9 6 ．5 0 ％增至 9 7 ．8 2 ％，为采用重选、磁选及浮选联合工艺处理高 品位转炉渣奠定了基础。 4 结论 1 含有金属铜的高品位转炉渣可磨性相对差， 要获得较好的选矿效果，必须使金属铜及连生体中 的铜经过足够时间磨矿，实现其单体解离有助于获 得较好浮选指标。 2 仅通过单一磨矿浮选法，较难实现转炉渣 中金属铜的有效回收。可利用金属铜的密度及矿石 的磁性，适当采用重选、磁选及浮选的联合选矿方 法获得尾矿含铜低于0 ．3 5 ％，铜回收率大于9 7 ％的 指标，为工业生产奠定了应用基础。 参考文献 [ 1 ] 彭容秋．铜冶金[ M 1 ．长沙I 中南大学出版社，2 0 0 4 ． [ 2 ] 韩伟，秦庆伟．从炼铜炉渣中提取铜铁的研究[ J ] ．矿 冶，2 0 0 9 ，1 8 2 9 1 2 ． [ 3 ] 甘宏才．大冶诺兰达炉渣选矿的研究与实践[ J ] ．湖南冶 金，2 0 0 4 ，3 2 4 2 8 3 4 ． [ 4 ] 杨峰．转炉渣选矿工艺的研究与设计[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 0 0 3 6 一1 0 ． [ 5 ] 张强．选矿概论[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 4 ． [ 6 ] 贾宝亮，孙伟．黄钾铁钒渣回收银的试验研究[ J ] ．有 色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 6 3 1 3 4 ，3 9 ． [ 7 ] 江锋，黄红军，孙伟，等．不同含铜炉渣选矿对比试 验研究[ J ] ．有色金属 选矿部分 ，2 0 1 3 6 6 0 - 6 3 ． 万方数据