使用陶瓷过滤机降低铜镍混合精矿水分的研究与应用

罗萍

（新疆喀拉通克矿业有限责任公司富蕴836107）

使用陶瓷过滤机降低铜镍混合精矿水分的研究与应用

罗萍

（新疆喀拉通克矿业有限责任公司富蕴836107）

结合生产实际，对陶瓷过滤机在铜镍混合精矿的应用从物料性质、过滤技术参数和使用效果等方面进行了详细的阐述。生产实践证明，控制磨矿各粒级的分布，应用陶瓷过滤机过滤，精矿水份降低，经济效益显著。

选矿铜镍混合精矿脱水陶瓷过滤机降低水分

喀拉通克矿业公司选矿厂2 000 t系统始建于2008年，于2010年8月投入使用，设计日处理能力为2 000 t原矿，原1 000 t系统于2000年投产，现在合计处理能力为3 000 t/d，主要产品是铜镍混合精矿。喀拉通克矿业公司选矿厂的陶瓷过滤机自2 000 t系统安装调试以来，混合精矿滤饼水份一直在12%～16%范围内波动。该水分不能满足冶炼厂正常生产的要求，为了给冶炼新工艺提供符合要求的混合精矿物料，保证冶炼生产的正常进行，选矿厂从多方面进行分析和查找原因，对混合精矿品位、矿浆温度、矿浆浓度、矿浆粒度和主轴转速等一些因素进行试验与验证。确定矿浆的粒度分布对过滤有较大的影响。

1 矿石性质和生产状况

1.1矿石性质

喀拉通克铜镍矿为多金属硫化矿床，矿床中有特富矿、富矿和贫矿，均呈不规则脉状体，且后者依次包裹前者。

矿石中铜的主要矿物为黄铜矿，镍的主要矿物为镍黄铁矿，少量紫硫镍铁矿，其它金属矿物有磁黄铁矿、黄铁矿、白铁矿、磁铁矿、方铅矿、硫铜铁矿等。脉石矿物主要有绿泥石、长石、云母、阳起石及滑石，矿物相对含量见表1。

表1 矿物组成及含量表%

黄铜矿是矿石中最主要的铜矿物，主要呈它形晶结构，多以不规则粒状产出，黄铜矿与磁黄铁矿镍黄铁矿关系密切，常相互紧密镶嵌，有时黄铜矿呈网脉状分布，有时呈细小包体嵌布于磁黄铁矿中。

镍黄铁矿是矿石中最主要的含镍矿物，以它形粒状结构为主，少量呈半自形粒状产出。镍黄铁矿与磁黄铁矿紧密镶嵌，常见镍黄铁矿沿磁黄铁矿裂隙充填，或沿磁黄铁矿边沿分布。部分镍黄铁矿呈细小包裹体嵌布于磁黄铁矿中。镍黄铁矿裂隙发育，常被黄铜矿、磁黄铁矿沿其裂隙交代溶蚀。

磁黄铁矿是矿石中含量最高的硫化物，是镍的重要载体矿物。在矿石中主要以它形粒状产出，与镍黄铁矿、黄铜矿关系密切，在磁黄铁矿裂隙中，常充填镍黄铁矿或被其交代溶蚀。

黄铁矿也是镍的载体矿物，在矿石中以自形-半自形粒状分布，常与黄铜矿、磁黄铁矿呈交代溶蚀结构，有时产于脉石中。

1.2生产状况

浮选前矿石需磨至-200目占80%，浮选药剂主要有碳酸钠、硅酸钠、硫酸铜、CMC、丁基黄药、丁胺黑药。选矿厂主要产品为铜镍混合精矿，年处理原矿石达60万吨。原矿铜品位1.12%，镍品位为0.55%。经选矿厂选别后铜镍混合精矿中铜回收率可达94%、品位7%，镍回收率可达83%、品位3.30%，年产混合精矿8.1万吨。来自浮选作业的混合精矿矿浆采用Φ45 m浓密、60㎡陶瓷过滤两段作业流程进行脱水，过滤混合精矿水份≤13%可直接经过皮带进冶炼厂料仓，过滤混合精矿≥13%则只能进选矿厂料仓，用大车二次倒运。

2 查找原因试验研究

2.1混合精矿温度

矿浆温度是影响滤饼水份一个关键因素。铜镍混合精矿特点之一是密度和粘度大，主要矿物是镍黄铁矿、紫硫镍铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、脉石等。脉石主要是蛇纹石，占整个精矿的10%左右，是矿泥的主要来源和致使矿浆发粘的根源。从理论上来讲，提高矿浆温度可有效降低矿浆粘度。随着温度的升高，分子间距离增大，分子间作用力减小，所以矿浆粘度就降低。通过引入冶炼蒸汽到陶瓷搅拌槽加温，矿浆温度从18度上升到30度左右，滤饼水份也从原先的16%～15%左右下降到13%～14%，个别的降到13%以下。

2.2混合精矿品位

选矿厂2 000 t系统由于设计原因，没有精矿再选流程，面对低品位的原矿时混合精矿品位往往达不到镍品位3.2%的工艺要求，一般都在2.8%～2.9%左右，这时滤饼水份一般都在13%～16%左右。2011年5月份，冶炼采用的新工艺，要求选矿提供低镁高镍混合精矿，为此，选矿厂实验室开展了《提高混合精矿品位，降低混合精矿氧化镁》的探索性试验，该试验在原有的基础上，增加了两段精矿再选，因为增加精选段数不仅对提高精矿品位有好处，同时可有效降低混合精矿氧化镁含量。通过现场工业试验，现场只使用一段精选，混合精矿品位在2.5%左右，陶瓷过滤混合精矿水份≤13%。

2.3混合精矿浓度和主轴转速

矿浆浓度越高，处理量越大，滤饼水份也随之升高。

主轴转速变慢，在真空区滤饼形成的时间增长，产能逐渐增大，但单位时间吸浆厚度不与主轴转速变慢成正比，而是成抛物线关系。陶瓷过滤机产能在某个范围内呈最高。另一方面，随着主轴转速变慢吸浆厚度增厚，也影响精矿水份。对于粘性物料来说，因为陶瓷过滤机刚开始过滤时是以陶瓷板为过滤介质，当滤饼形成后逐渐转化为以滤饼本身为多孔过滤介质，而粘性物料的滤饼不易形成，外表不能形成干燥滤饼，主轴转速变低易于降低滤饼水份。同样主轴转速加快，在真空区滤饼形成时间缩短，吸浆厚度变薄。但单位时间产出量增大，产能提高。但主轴转速提高后不易于每一个循环的陶瓷过滤板的清洗。而对于粘性物料，主轴转速加快后不易形成滤饼，影响产能。

2.4陶瓷板的清洗

针对颗粒有可能堵塞陶瓷过滤板表面微孔或少部分微细颗粒进入陶瓷过滤板内部微孔，引起堵塞，影响过滤效果，选矿厂在清洗方面做了如下严格规定：

保证每次循环的压力，其作用是通过陶瓷过滤板内部向外进行反冲，将细颗粒冲出或将粘附的颗粒冲开。反冲洗的时间应当在滤饼被刮刀刮下之后，陶瓷板浸没到矿浆之前，如果反冲洗超前或滞后，可以调节分配盘来调节反冲洗时间。

停机清洗时确保化学清洗与物理清洗及时。厂在这方面做了严格规定，每班必须对陶瓷板清洗，每次不得少于60 min。这就保证了每次的清洗时间和清洗质量，同时也延长了陶瓷过滤板的使用寿命。

目前选矿厂采用草酸对使用过的陶瓷板进行浸泡清洗。有些物质既不能简单酸溶又不易被氧化或者氧化后不能简单酸溶，如陶瓷板中的三氧化二铁等化合物，可以利用草酸使其形成草酸盐，许多金属草酸盐能形成络合物而溶于水，从而清洗了微孔。采用草酸来浸泡清洗陶瓷过滤板就是依据上述原理。

3 主要原因分析

混合精矿中微细粒级含量高，铜镍矿石中有用矿物嵌布粒度不均匀，选别工艺要求磨矿细度必须保证-200目80%以上。因此，精矿脱水工艺只能服从磨矿和浮选工艺要求。铜镍混合精矿中-200含量在90%左右，其中-400占30%～45%，-325～+400占25%～35%，细粒级含量高是影响滤饼水份的主要原因。

矿物的粒度决定颗粒面积的大小，粒度越细，表面积越大，与水接触面积越多，亲水间合力越大；粒度分布越不均匀，细粒级含量越高，滤饼内形成的毛细管阻力越大。在实际生产过程中人为控制因素恒定、较佳的工作状态下，过滤水份也难降至13.5%以下，并且波动较大。底流细粒级含量组成越高，水份就越高。确定矿浆的粒度分布对过滤有较大的影响。粗粒物料由于其形成滤饼的孔隙度大，滤饼阻力小，有利于滤液的通过，过滤机的产率高，并且滤饼水份低；微细粒矿浆过滤时，往往容易堵塞滤孔，造成过滤困难，降低过滤机的产率。

因此，在磨矿段根据原矿粒级变化及时调整钢球补加量和大小，在保证磨矿浓度和细度的前提下，对三号磨机钢球进行调整，从原先的补加Ø100钢球，调整为Ø100、Ø80、Ø60钢球添加，调整时间根据原矿磨矿粒级考查结果调整，调整浮选入选粒级分布。

表2 磨矿粒级分布范围%