炼铜炉渣浮选工艺在非洲赞比亚的应用.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶 工程 M I N I N GA N DM 咂T A L L U R G I C A LE N C ；I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 炼铜炉渣浮选工艺在非洲赞比亚的应用① 段所存 谦比希铜冶炼有限公司北京代表处，北京1 0 0 0 2 9 摘要随着谦比希铜冶炼有限公司在非洲赞比亚的建成投产，年产铜炉渣3 0 ～4 0 万吨，以设计炉渣含铜品位l ％计，每年有30 0 0 。4 0 0 0t 铜随渣遗弃。通过浮选工艺把这30 0 0 4 0 0 0t 回收回来，将产生较好的经济效益。因此该公司利用国内渣浮选技术及成 套国产设备在非洲建成第一个炉渣浮选厂。既实现较好的经济效益，也实现国产技术和矿业装备的出口。 关键词炉渣；浮选；工艺 中图分类号T D 9 8 2文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 6 0 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 - 0 2 2 4 - 0 4 自2 0 世纪6 0 年代炉渣浮选在芬兰面世以来，炉 渣浮选技术在世界范围内得到了不断的推广应用，在 纵向上应用于铜冶炼厂的各种炉渣，如电炉渣、转炉 渣、I S A 炉渣、诺兰达炉渣、闪速炉渣。横向上看，已经 从铜渣推广到钢渣、锡渣、锌渣等方面浮选；从火法渣 向湿法渣推广。目前还可能向其它金属、非金属领域 发展。 在芬兰炉渣浮选研究成功的基础上，2 0 世纪7 0 年代，美国、日本、澳大利亚等西方发达国家率先进行 了研究推广。中国于1 9 7 0 年在铜官山冶炼厂建成3 0 t ／d 铜转炉渣选矿车间；1 9 8 6 年1 月在贵溪冶炼厂建 成现代化3 0 0t ／d 铜转炉渣选矿车间；1 9 8 9 年在鞍山 钢铁公司建成4 0 9t ／d 钢渣选矿车间。2 0 0 0 年江铜在 贵溪建成日处理能力31 0 0t 的混全炉渣生产线⋯。 8 0 年代以来，珠州冶炼厂采用浮选方法从锌浸渣中回 收银，云南冶炼厂从铜浸渣中进一步回收锡和铁。 2 0 1 2 年9 月，世界最大的单条铜渣生产线在中国金川 建成投产，年处理炉渣1 1 0 万吨。2 0 1 2 年2 月谦比希 铜冶炼有限公司在非洲建成第一个渣浮选厂，日处理 能力15 0 0t 。 谦比希铜冶炼有限公司是2 0 0 6 年中国有色矿业 集团和云南铜业集团有限公司共同投资的粗铜冶炼项 目，位于世界著名的铜矿带非洲赞比亚，是迄今为 止中国在海外投资最大的铜冶炼项目，也是目前赞比 亚产量最大的铜冶炼厂，还是世界上第二大的粗铜冶 炼厂。采用国际先进的I S A 顶吹熔炼炼铜工艺，将铜 精矿经过I S A 炉熔融，熔融} 昆合物进人沉降电炉静置 进行冰铜、炉渣分离，分离出来的冰铜进入转炉吹炼， 转炉吹炼出的粗铜浇铸成粗铜锭出售，转炉吹炼出的 炉渣再返回电炉沉降分离；分离出来的炉渣弃置露天 堆场。 该项目分两期进行，一期工程设计目标年产粗铜 1 5 万吨，硫酸2 8 万吨；二期工程设计目标年产粗铜 2 5 万吨，硫酸7 8 万吨。根据一期工程设计的人炉铜 精矿品位3 5 ％计算，每年生产1 5 万吨粗铜，电炉产生 2 7 万吨炉渣。二期工程设计人炉品位3 5 ％，生产粗铜 2 5 万吨，年产炉渣3 2 万吨，而生产后实际的人炉品位 逐步降低到3 5 ％以下，炉渣量在增加，渣含铜量也会 随之增加。而根据目前熔炼的生产工艺，电炉渣里面 含铜1 ％，每年将近有30 0 0 40 0 0t 铜损失在炉渣里 面被遗弃。 2 0 0 6 年谦比希铜冶炼有限公司投资初期通过规 划，拟建设电炉渣浮选的生产工艺流程旧o 。随着2 0 0 9 年3 月冶炼项目一期工程建成投产，大批的电炉渣开 始生产出来。2 0 1 0 年公司启动电炉渣的可选性研究 试验和项目设计工作，继而展开了渣选厂建设。2 0 1 2 年2 月2 8 日处理量为15 0 0t ／d 谦比希铜冶炼有限公 司渣选厂建成投产，成为赞比亚乃至非洲的第一个渣 浮选厂。对电炉渣中的铜进行回收，把新技术、新工艺 引入赞比亚，引入非洲。一方面，回收电炉渣中的铜， 为企业创收创效；另一方面，发展循环经济，为当地创 造就业机会，提高资源的利用率，社会意义和经济意义 都得到明显的体现。 1 电炉渣性质 1 ．1 铜物相分析 试验样品为冶炼系统试生产阶段的炉渣，炉渣品 位偏高，代表性较差。但由于从赞比亚取样托运回国 进行试验的出人境申报检查手续繁锁费时、托运费用 高、托运时问长，为按时推进试验计划，决定就现有炉 ①收稿日期2 0 1 4 - 0 5 - 1 6 作者简介段所存 1 9 7 1 一 ，男，云南泸西人，硕士，高级工程师，主要从事矿物加工处理技术工作。 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 段所存炼铜炉渣浮选工艺在非洲赞比亚的应用 渣样品进行试验。该批样品的物相分析见表1 。 表1 样品铜物相分析结果 物相分析结果说明，电炉渣中的铜主要以硫化铜 和金属铜形式存在，炉渣含铜品位偏高‘3 【，在后期的 生产中也证实了这一点。 1 ．2 电炉渣成分分析 电炉渣中存在的矿物类型和各矿物相对含量见表2 。 表2 样品矿物组成 质量分数 ／％ 电炉渣中铜矿物的矿物组成较复杂，主要铜矿物 为类斑铜矿、类辉铜矿、类黄铜矿、金属铜和类蓝辉铜 矿；铁矿物为磁铁矿；脉石矿物主要为铁橄榄石和非晶 相物质；另外还有微量的金属铁、黄铁矿等。 1 ．3 铜矿物粒度分析 在炉渣磨片后，对电镜下炉渣成分进行观测。炉 渣中的铜矿物主要为金属铜和辉铜矿。铜矿物嵌布粒 度细，绝大部分铜矿物尺寸小于0 ．8m m ，- 0 ．O l O m m 粒 级中铜矿物占有率达2 8 ．4 6 ％。电炉渣中磁铁矿的嵌 布粒度极细， 0 ．0 7 4m m 粒级磁铁矿占1 5 ．9 4 ％， 一0 ．0 1 0m m 粒级磁铁矿占1 7 ．8 0 ％。 电炉渣中的铜主要以硫化铜和金属铜形式存在， 以硫化铜相中的铜占多数。主要的铜矿物为类斑铜 矿、类辉铜矿、类黄铜矿和金属铜。类斑铜矿主要以不 规则粒状嵌布于脉石中，或呈与类辉铜矿的紧密集合 体形式存在。类辉铜矿基本上都是呈与类斑铜矿集合 体的形式嵌布。类黄铜矿主要以不规则状、星点状嵌 布于脉石中。电炉渣中的金属铜主要来自于混入的转 炉渣。电炉渣本身只含有少量的金属铜HJ ，这些金属 铜主要呈不规则粒状嵌布，另外有微量的金属铜呈其 它铜矿物包体的形式嵌布。电炉渣中的铁矿物亦为磁 铁矿，但其含量比转炉渣中含量低很多；脉石矿物主要 为铁橄榄石和非晶相物质，这两者的相对含量均远高 于磁铁矿。 1 ．4 磨矿细度试验 磨矿细度试验结果见表3 。 表3 磨矿细度试验结果 磨矿细度试验结果表明，磨矿细度以一0 ．0 7 4m m 粒级占9 0 ％为宜。此时铜矿物集合体的单体解离度 为7 9 ．8 6 ％，磁铁矿的单体解离度为6 5 ．8 2 ％，回收率指 标亦较好 9 0 ．1 2 ％ 。 2 综合浮选试验流程和试验结果 选择的试验浮选流程为一粗二扫二精、中矿顺序 返回。试验所用捕收剂Z - 2 0 0 - 5o 用量为4 0g ／t ，起泡 剂为2 。油，浮选时间5m i n 。试验结果见表4 。 表4 浮选试验结果 通过电镜下观察，浮选精矿中铜矿物主要以单体 形式存在，另外混入较多的单体脉石，还有少量的脉石 矿物与铜矿物连生体。 电炉渣浮选精矿主要化学成分分析结果见表5 。 表5电炉渣浮选精矿主要化学成分分析结果 质量分数 ／％ 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 浮选尾矿中铜金属在各粒级中的分布情况见表6 。 表6 电炉渣浮选尾矿中铜粒级分析结果 由表6 可以看出随着粒度的降低，铜金属在尾矿 中品位呈下降趋势。电镜下观察，少量的铜矿物在尾 矿中以脉石或磁铁矿包裹体形式出现，铜矿物单体形 式存在的较少，偶尔可见以微粒单体形式损失的铜矿 物。损失的铜矿物颗粒均较细，一般为0 ．0 0 1 ～O ．0 2 0 m m ，较集中于0 ．0 0 3 ～0 ．0 1 0m m 。 3 电炉渣浮选厂建厂实践 3 ．1 建厂实践 根据项目二期工程竣工后的炉渣目标产量4 0 一5 0 万吨／年，最终锁定渣选厂的设计处理能力为15 0 0t ／d ， 炉渣品位为l ％，设计回收率指标7 0 ％，尾矿品位0 ．3 5 ％。 根据电炉渣可选性实验研究报告，参考国内外的 渣浮选经验流程后帕J ，选择的主体工艺流程为破碎 半自磨 球磨 球磨。浮选采用的是快速浮选 粗选 扫选 扫选o7 | ，然后是三段精选作业。流程图见图1 。 电炉渣 图1电炉渣浮选工艺流程 电炉渣从电炉排放至渣包，用渣包车直接送至渣 场卸掉，自然冷却后，用装载机装运，用卡车拉到渣破 碎场，用装载机向铁板给料机上料，采用铁板给料机给 人低矮颚式破碎机破碎，破碎粒度小于2 5 0m m ，送至 料仓。 整个生产工艺简洁高效，生产流程精干集中，生产 效率优势突出。 另外，在渣选厂的南面建有一个1 2 0m 3 尾矿库， 根据使用情况再扩大。 整个工程，包含尾矿库，预算投资33 0 0 万美元。 3 ．2 电炉渣浮选建厂创新点 1 采用“集中磨矿集中选别”的选矿工艺流程。 2 应用自然冷却渣作为原料进行生产，而非目前 流行的缓冷渣。 3 建设上采用露天建厂，无厂房的选矿厂，平地 建厂模式。 4 采用低浓度浮选。在生产实践中，高浓度起泡 效果差。 5 尾矿库采用的四面筑坝模式。当地地势平坦， 不具备天然的筑坝优势。 3 ．3 生产指标 生产指标见表7 。 表7 电炉渣浮选厂生产指标 自从2 0 1 2 年2 月2 8 日投产以来，经过2 年2 个 月的生产，存在的问题主要有 1 炉渣品位性质变化比较大。品位最高的时候 达到2 ％，最低时仅0 ．8 ％，影响浮选的时间和干扰操作 节奏。自然冷却后炉渣结块较大时，炉渣偏硬，难磨； 结块小时，炉渣偏软，易磨。 2 生产工艺流程有待完善。易堵塞的矿浆管路、 水池式的渣浆泵池、磨损严重的卸料斗、不匹配的加水 点，均对生产流程产生重大的影响，生产指标波动较 大，生产流程运行不畅，操作困难，负荷率低，作业 率低。 3 生产设备有待完善。半自磨机衬板试车7 天 就出现破裂，每月须停车检修2 ～3 天。设计的矿浆阀 门均为水阀，不耐磨，跑冒滴漏严重。矿浆管道不耐 磨，更换频繁，泄漏严重。皮带卸料点高，卸料漏斗设 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 段所存炼铜炉渣浮选工艺在非洲赞比亚的应用 计不合理，对皮带冲击磨损严重，泄漏料严重，检修工 作量大等等。远在非洲，急需的备品备件从国内供应 比较困难，也是一大挑战。 上述三方面问题的出现导致开车不顺畅、作业低、 负荷率低、生产指标波动大。从上面的生产指标中不 难看出，生产效果尚未进入佳境。在生产过程中，进行 了数十项技改，设备运转率、作业率、负荷率逐步得到 提高，生产情况正在日趋好转。 3 ．4 技术经济指标 技术经济指标见表8 。 表8 技术经济指标 虽然投产过程中遇到重重困难，但在不断的克服 过程中生产指标和产量逐步好转，生产效益也明显体 现出来。2 0 1 2 年3 ～1 2 月生产精矿含铜25 0 0t ，2 0 1 3 年全年生产精矿含铜30 0 0t ，2 0 1 4 年l 一4 月生产精矿 含铜10 0 0t 。按70 0 0 美形吨的铜价，扣除15 0 0 美 衫吨成本计算，创造利润35 7 5 万美元。 4 结语 1 响应国家国企“走出去”的战略号召，践行国 企“资源报国”的战略目标。也把中国的“绿色生产” 理念传播出去。 2 标志着中国选矿技术的发展，研究掌握了渣浮 选技术，并实现了技术的输出。 3 中国选矿技术的发展，带动了中国装备的走向世 界，起到了窗口示范作用。该渣选厂的设备都是国产。 4 实现了资源的回收，创造了较好的经济效益和 社会效益。 参考文献 [ 1 ] 杨峰．半自磨技术在炉渣选矿中的应用研究[ J ] ．铜业工程， 2 0 0 6 1 1 9 2 2 ． [ 2 ] 刘纲，朱荣．当前我国铜渣资源利用现状研究[ J ] ．矿冶， 2 0 0 8 ，1 7 3 5 9 6 3 ． [ 3 ]谦比希铜钴冶炼渣选矿试验研究报告[ R ] ． [ 4 ]张林楠，张力，王明玉，等．铜渣的处理与资源化[ J ] ．矿产综合 利用，2 0 0 5 5 2 2 2 6 ． [ 5 ] 雷贵春．浅论铜渣选矿及综合利用[ J ] ．矿产综合利用，1 9 9 6 5 1 7 - 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