德兴铜矿铜精矿脱水系统陶瓷滤板堵塞机理研究

2018-02-27陈茂林

世界有色金属 2018年22期

陈茂林

（江西铜业股份有限公司，江西德兴 334200）

1 铜精矿脱水系统的概况

德兴铜矿铜精矿脱水系统处理的对象为铜钼分离工艺所得铜精矿及少量硫化铜精矿。铜钼分离工艺流程如图1所示。铜钼混合精矿经过“Ф150mm旋流器-Ф30m浓缩机”三段浓缩后进入选钼作业，其中Ф150mm旋流器溢流再次经过“Ф30m浓缩机-Ф150mm旋流器”两段浓缩，底流进第三段浓缩机，溢流与第一段浓缩机溢流合并称作选钼分级溢流。第三段浓缩机溢流称做选钼溢流水。选钼底流即铜精矿，为脱水系统的主产品。

图1 铜钼分离工艺流程示意图

铜精矿浓缩过滤工艺流程是：选钼底流和选钼分级溢流进12#浓缩机浓缩，12#浓缩机底流大部分进入分浆池，少部分直接进入2#旋流器；12#浓缩机处理量不足时，部分选钼底流和选钼浓缩溢流直接进入分浆池；选钼溢流水和硫化铜精矿矿浆直接进入分浆池。矿浆从分浆池出来分别进入8#、9#浓缩机，浓缩机底流分别进3#、1#旋流器，旋流器溢流进板框式压滤机压滤，旋流器底流进陶瓷过滤机过滤。

2 堵塞物质分析

为查清陶板堵塞物质，对德兴铜矿精尾厂陶瓷过滤系统的相关产品，包括陶瓷过滤机非正常和正常生产期间的过滤前的矿浆、过滤后的滤液及滤饼，新、旧陶瓷滤板，以及选钼作业部分相关产品进行取样分析。

（1）X荧光光谱半定量分析。对所取各矿样进行X荧光光谱半定量分析，结果表明：德兴铜矿铜精矿脱水系统中各样品的主要成分相近，Cu品位24%左右，Mo品位0.1%左右。硫化铜精矿Cu品位较高，接近35%，且Ca含量较高，为本厂样品的10倍左右。

（2）粒度组成。采用激光粒度仪对所取样品进行了粒度分析，结果是：硫化铜精矿粒度最细，-10μm粒级产率接近90%。陶瓷过滤机给矿为旋流器底流，粒度稍粗，d50为20μm左右，d90为75μm左右。陶瓷过滤机给矿和滤饼的-20μm粒级为50%左右。硫化铜精矿粒度最细，-20μm粒级达到98%以上。

（3）初始pH值测定。对所取样品进行了初始pH值测定，结果是：选钼作业各产品矿浆的pH值均在12以上，硫化铜精矿pH为2.8，陶瓷过滤机给矿pH为10左右。陶瓷过滤机正常生产时，滤液pH值为碱性；非正常生产时，滤液pH值降至中性，矿浆中硫离子含量约为正常生产时的四倍。

（4）扫描电镜分析。采用扫描电镜对新陶瓷滤板和堵塞陶瓷滤板分别进行了形貌分析，发现：对于已堵塞的陶瓷滤板，其表面以及滤板剖面各部位的孔隙中均有堵塞物存在，数量以表面居多，堵塞物的主要成分为单质硫；在滤板内孔隙完全堵塞处有SiO2、Al2O3组分存在，可能是硅酸聚合物、SiO2胶状物以及矿物质不断在单质硫上聚集的结果。

3 陶瓷滤板堵塞机理研究

根据上述分析结果，确定了堵塞陶瓷滤板的主要物质为单质硫，其次为Al2O3、SiO2、Fe2O3等组分。为此，重点对单质硫的生成条件进行分析讨论，以说明陶瓷滤板堵塞的机理。

（1）单质硫的产生机理分析

从S2-生成S的标准电极电势可看出，在显碱性的硫化钠溶液中S2-更容易被氧化生成单质硫，由于S半径较大，易被极化变形，因此被氧化生成的S在硫离子极化作用下结合生成多硫离子Sx2-，随着S原子个数增加，溶液的颜色会加深，但溶液保持澄清，在Na2S溶液中常含有多硫化钠，当向溶液加入酸时，多硫化物Na2Sx和酸反应生成多硫化氢，多硫化氢很不稳定，很快发生分解产生硫化氢和单质硫。

（2）实际含硫溶液与稀硝酸的反应。在相同体系中，随着溶液初始S含量增大，在达到溶液相同pH值时，加酸体积比增大；继续增大加酸量，此时的酸主要与硫离子作用，表现为实际溶液中的沉淀量明显增多。鉴于陶瓷过滤机给矿上清液的成分比较复杂，为确定加酸反应生成沉淀物的成分，对反应终点pH值为1.73的溶液沉淀进行X射线能谱分析，能谱分析结果表明，沉淀物中99.5%以上为单质硫，因此可以认为，实际含硫溶液与酸反应后，生成的沉淀物为单质硫。

（3）堵塞物其它组分的形成。在铜钼混合精矿生产中，添加浮选药剂主要有AP、111、石灰、CTP、黄药等；在钼精矿生产中，添加的浮选药剂为：硫化钠；水玻璃；六偏磷酸钠；煤油；在清洗滤板时加入硝酸。对比浮选中添加药剂后可判断，S、Ca组分可能来自所添加药剂，Al、Fe、K等组分则来自矿浆自有组分或能谱分析中滤板基体的影响，而Si既可能来自所添加的药剂，也可能是滤板基体的影响。为此，重点讨论堵塞物中Si的形成机制，并假定堵塞物中的SiO2组分完全来自所添加的药剂

在铜钼分离浮选中，添加弱酸强碱盐的水玻璃，具有强烈的水解反应，使水溶液呈碱性：