铜渣与白冰铜水淬系统

郑 宁 摘译

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

国外工程技术

铜渣与白冰铜水淬系统

郑 宁 摘译

(中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038)

科佩斯公司(Coppex S.A.)开发了一种铜渣和白冰铜水淬系统。为优化工艺变量，该公司新建一座半工业试验工厂，用于研究影响铜渣和白冰铜水淬的各种参数。通过半工业试验，科佩斯公司能够控制这两种物料的粒度。本文首先展示了控制工艺的各种变量和参数，以及如何利用变量和参数来获取预想的粒径。其次，本文公开了铜渣水淬双喷射技术，可以彻底地减少细粒渣的产生。

铜渣； 白冰铜； 水淬

0 引言

科佩斯公司是一家智利公司，利用当地采矿业的合格人才、国外专业技术人才以及合作公司的技术和经验，为客户提供工厂设计服务。另外，科佩斯公司还为采矿业提供开发系统设计、设备供货以及控制系统，还包括设备组装、培训和试车服务。

2002年科佩斯公司与科派公司(Kopar Oy)合作，为智利国家铜公司(Codelco)丘基卡马塔(Chuquicamata)冶炼厂新建了智利首家铜渣水淬厂。交付设备包括水淬喷水喷嘴、蒸汽收集系统附冷凝塔、100t /h篮式提升机、脱水筛、水力泵、细粒沉淀池及循环冷却水强制空气换流器。水淬渣含水低于5%，用箱式皮带输送机运至料斗，再用卡车运走或处理。在智利经济发展署——英诺华(Innova)的联合支持下，2006年科佩斯公司成立了一项创新项目， 目的在于为白冰铜水淬厂(W.M.)进一步确定设计参数并扩大工厂规模。白冰铜与铜渣的物理性质和化学性质不同。

科佩斯公司建成了一座半工业试验工厂，采用水淬喷射系统，主要用于确定设计参数和条件，并评估水淬水喷工艺用于白冰铜生产并将水淬白冰铜作为中间产品的可行性。

2009年又利用该半工业试验工厂为智利国家铜公司丘基卡马塔冶炼厂进行项目优化，设计了一系列试验用于确定水淬工艺变量，这次是进行铜渣水淬。铜渣与白冰铜性质不同，需要获得控制铜渣水淬粒径分布的变量和设计参数。

通过半工业试验，研究了与有无爆炸、产品粒径分布相关的独立变量，以及需要更改哪些变量以获得更加稳定的产品特性。

试验结果表明，冷却水的水温和水与熔融物料的流量比是影响物料粒径分布的两个独立变量。除了水喷速度之外，这两个独立变量可用于调整设计，以满足客户的特殊需求。

1 白冰铜和铜渣的组分

白冰铜主要由硫化矿辉铜矿和铜以及硫化铁组成，化学式分别为Cu2S和FeS。白冰铜中铜含量为70%～75%。

除了Cu2S和FeS， 白冰铜中还含有少量其它杂质，比如As、Bi、 Pb、Au和Ag。

铜渣中的硅以复杂分子的形式存在，如FeO·SiO2, CaO·SiO2,MgO·SiO2,和自由SiO2，氧和铜则以CuO和Cu2O的形式存在。渣含铜在0.5%～1.5%之间。

2 白冰铜、铜渣温度及水淬水温

辉铜矿的熔化温度为1 130 ℃，当达到熔化温度时，白冰铜的温度大约在1 200 ℃到1 250 ℃。但是铜渣有一定的粘度，在1 250 ℃～1 300 ℃时才渗出。同时由于渣中含有SiO2,硅成分的熔化温度为1 700 ℃，因此铜渣呈假塑性。此时水温降到10 ℃～60 ℃.

3 水淬试验的开发

在半工业试验工厂里进行白冰铜和铜渣水淬试验，设计流程示意图如图1：

图1 水淬喷射系统半工业试验厂示意图

设备描述：

(1) 倾斜电炉：该电炉能达到上述白冰铜或铜渣熔化的温度；

(2) 半工业试验水淬水喷器：为调节白冰铜或铜渣与喷水喷嘴之间的冲击，该系统做了特殊设计，为水淬池提供了保护罩；

(3) 沉降池：沉降池主要用于沉降水淬产生的来自水淬池的细粒沉淀物。粗颗粒在水淬池里沉降；

(4) 转子流量计：用于显示水流；

(5) 循环水泵：泵送水淬用循环水；

(6) 供水槽：存储喷入水淬工段的冷却水。

简要描述水淬半工业试验工厂的操作步骤：

(1) 物料在炉中熔化；

(2) 打开循环水，调整水量和温度；

(3) 到达设定温度，倾斜炉子；

(4) 熔融物料撞击水淬喷水系统并开始水淬；

(5) 产生细粒颗粒，并进行分析。

根据表1中变量进行白冰铜水淬试验。

表1 白冰铜水淬

注：撞击熔融物料的水流通过喷嘴喷入设定区域，因此水喷速度为已知值。

根据表2中变量进行铜渣水淬试验。

表2 铜渣水淬

注：同表1。

4 试验结果

4.1 白冰铜：水温和物料流比对粒径的影响

对于试验设计，与工厂类型设计相似，因此就有可能初步探索喷水温度和水与白冰铜物料流比这两个最重要的独立变量的影响。

通过粒径分布变化来评估对白冰铜影响，重点关注三种特定的颗粒直径，累积通过率分别为25%、50%和75%。结果见图2、图3。

试验结果见图2。

图2 水温对水淬粒径分布的影响

图3 物料流比对粒径分布的影响

值得注意的是，水淬过程中影响粒径分布的两个独立变量，其中喷水温度的影响更强烈，统计数据也更真实。因此水淬水温越高，粒径越大。白冰铜物料流与水流之比越高，则水淬颗粒的粒径越大。

试验结果证实了其他专家以往观察的情况，为根据客户需求定制不同粒径的产品提供了设计变量。

4.2 铜渣

图4和图5为水淬过程水温和喷水速度对细粒渣百分比的影响。

图4 水淬过程水温对细粒百分比的影响

图5 水淬过程水流速度对细粒百分比的影响

4.3 水淬水喷系统的汽喷技术

在确定了降低喷水速度以及水温能够减少水淬过程中细粒渣的百分比，科佩斯公司开发了一种双喷技术来减少细粒渣。这项创新技术能够大量减少水淬过程中细粒渣的产生。

这种双喷射技术在水喷到熔融物料前，可以将少量气体喷射进水流中。

图6 双喷技术气水比对铜渣水淬的影响

图6展示了双喷射技术应用于水淬工艺的成果，并对传统喷水工艺和双喷技术进行了比较，双喷技术比传统水淬工艺细粒明显减少。

5 总结

5.1 白冰铜水淬

水淬水温和白冰铜物料流对水流比是影响粒径分布的两个独立变量。可用于调整设计以适应不同客户对粒径的需求。另外，白冰铜物料流与水流之比最大值为1：15，这项试验提供了防止爆炸的安全限值。

根据以上论述，水淬水温越高，颗粒粒径越大。当水淬水量减少时，自然得到的颗粒粒径也越大。

5.2 铜渣水淬

在本案例分析中，由于颗粒粒径分布规律不确定，将水淬后得到的那部分颗粒称之为“细粒”。水淬水温越低，意味着细粒百分比越低，这也就相当于颗粒粒径越大。

通过试验发现，在水淬水流相等的情况下，水喷速度不同，细粒的状态有明确的变化。换句话说，水喷速度越慢，产生的细粒越少。这样也就相当于水喷速度越慢，产生的颗粒粒径越大。

在铜渣水淬过程中，渣水比并非一个相关变量。

科佩斯公司的创新之举，即双喷技术，采用在水流中加入喷气，大大降低了水淬系统中被水冲走的细粒的产生，传统水淬工艺与双喷技术水淬工艺的比较见图7。

图7 传统水淬工艺与双喷技术水淬工艺的比较

略)

苏 平 校对

工信部下达2017年首批稀土生产总量控制计划

工业和信息化部网站发布了《工业和信息化部关于下达2017年第一批稀土生产总量控制计划的通知》(以下简称“通知”)。

通知信息显示，今年第一批稀土生产总量控制计划中，矿产品计划总量为52 500 t，冶炼分离产品计划总量为50 075 t。今年第一批稀土开采指标与2016年额度持平，但集中度明显提升。今年第一批指标仍旧是轻稀土43 550 t，中重稀土8 950 t，总计52 500 t。各省区之间的配额也无变化。但是相对2016年，部分省区之间的配额已经直接全部分配到对应的六大稀土集团，即按省区划分之后，该省区的所有开采配额只能由对应的稀土集团获得。

同时，通知要求，第一，稀土是国家实行生产总量控制计划管理的产品，任何单位和个人不得无计划和超计划生产。计划分配权不得下放。第二，矿山企业没有采矿许可证、安全生产许可证，或有关主管部门明确要求停产的；稀土冶炼分离企业使用已列入禁止或淘汰目录的落后生产工艺和冶炼分离产能低于2 000 t/a(REO)的；达不到《稀土工业污染物排放标准》要求的；长期停产，不具备生产条件的，这四类企业不应获得计划指标。第三，在打击稀土违法违规行为专项行动中存在超计划生产、采购非法矿产品等行为的企业，要相应核减计划直至全部取消计划，调减的计划转到集团内其他企业生产，追查非法矿产品来源，依法予以处罚。

2016年10月下旬工信部发布的《稀土行业发展规划(2016—2020年)》提出，到2020年将矿山开采、冶炼分离及资源综合利用全部纳入六大集团管理，并严格市场准入制度，除6家大型稀土企业集团外，不再新增采矿权。此次通知即是对规划的积极响应，也是对稀土的进一步规范化以及政策的进一步收紧。

Granulation system for copper slag and copper white metal

Translated selectively by ZHENG Ning

Coppex S. A. development Granujet water granulation system for copper white metal and copper slag. To optimize the process variables a pilot plant was designed and build to study the parameters with influence on granulation of the copper white metal and copper slag. After carrying out pilot tests, Coppex has been able to control material granular size of both materials. Thus the objective of this paper is to show variables and parameters that govern this process and show how to manage them to get the desired size. A second aim is to release a dual-injection technology developed for granulation of copper slag, which can drastically decrease fines generation.

granulation; copper slag; copper white metal

郑 宁(1980—)，女，福建福州人，硕士，中国恩菲工程技术有限公司海外业务部负责人及英文翻译。

2017-05-10

TF811

B

1672-6103(2017)03-0001-04