助滤剂N13-4在酒钢肃南铜选厂的应用研究与实践

魏有林 王彩虹 张丽丽

（甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司）

酒钢肃南铜选厂2012年建成投产，设计处理铜矿石30万t/a，采出矿石铜品位2.06%，年产铜品位21%的铜精粉2.7万t［1］。因采切、充填滞后等多方面因素的影响，2022年矿石采出量才达到30万t/a。

随着采场向深部延伸，矿石性质变化较大，出矿平均铜品位降至1.7%。且铜矿体沿走向及倾向矿化间断，分布不均匀，有无矿天窗及夹石，造成入选矿石品位波动较大，低时铜品位不到0.5%，高时超过2.5%，给选厂的生产调整带来极大困扰，尤其在原矿品位高时，常因脱水系统不顺行导致选厂停产。

1 肃南铜选厂脱水系统存在的问题

1.1 精矿过滤系统

选厂精矿过滤采用1台24 m2的陶瓷过滤机，自投产至今，陶瓷片始终未更换，大大超出陶瓷片的正常使用寿命（2～3 a），导致部分陶瓷片微孔堵塞，影响正常的生产过滤。当入选矿石铜品位较高时，铜精矿产出量增大，超出过滤机的生产能力，最终导致精矿滤饼水分升高。

统计结果表明，当入选矿石铜品位低于1.0%时，精矿滤饼水分通常在10%左右；当入选矿石铜品位在1.5%左右时，精矿滤饼水分通常在12%左右；当入选矿石铜品位高于1.5%，精矿滤饼水分通常在13%以上，最高达15%，这给装卸、运输等带来较大的难度。

1.2 尾矿过滤系统

尾矿过滤采用3台80 m2陶瓷过滤机，设计两用一备［2-4］。实际生产中，由于尾矿滤饼水分较高，通常在19%～21%，致使过滤机下料不畅，需要岗位工手动勾料，不仅增大工人的劳动强度，还存在安全隐患。

针对这种局面，现场通常采取降低过滤机给矿量，增加过滤机运行台数，提高过滤机清洗频次等措施加以应对。降低过滤机给矿量，容易造成浓缩大井矿量积存，耙架阻力增大，泥线上升，环水跑混，进而影响正常的生产；增开过滤机台数，加大过滤机清洗频次，造成过滤成本升高，检修维护时间缩短。

精矿、尾矿滤饼水分升高，滤饼落地后难成堆，造成地面湿滑、冬季易冻，影响铲运机的正常作业，给装车和运输带来较大的难度；滤饼水分高还导致运输成本上升。这种局面严重影响选厂的扩产和经济效益的提高。

2 助滤剂的发展及应用

助滤剂具有降低滤液表面张力，增大固液界面接触角，促使矿物颗粒絮团和沉降，减少微细粒对陶瓷滤板的堵塞作用［5］，因而有助于降低滤饼的水分［6］。

目前，按助滤剂的作用特征，主要可分为无机盐、高分子絮凝剂和表面活性剂这3类助滤剂。采用添加助滤剂的方法可以在不改变现有工艺及设备的前提下改善过滤效果，具有简单、快捷、成本低、见效快等优势，因而受到广泛的关注与应用。有研究表明，在选煤厂采用CaCl2与PAM复配作为助滤剂使用，大大提高了压滤速度；表面活性剂十二烷基苯磺酸钠、咪唑啉对煤泥有助滤作用；合适的絮凝剂能提高压滤速度，但过大的絮团不利于脱水［7-8］。

随着助滤剂研究和实践的不断演进，其应用已从煤矿扩展到金属矿，由单一助滤剂演变为助滤剂搭配絮凝剂使用。由于各选厂矿物及水的性质有所差异，寻找到适宜的助滤剂非常重要。为此，在借鉴其他选厂成功应用的基础上，研究确定适合肃南铜选厂精、尾矿及水质特性的助滤剂迫在眉睫。

3 助滤剂试验

通过不同类型絮凝剂与助滤剂的实验室试验与工业试验，探寻适宜于肃南铜选厂的助滤剂，以提高过滤机处理能力，降低滤饼水分，提高尾矿沉降速度。

3.1 实验室沉降及过滤试验

在实验室进行了各种絮凝剂及助滤剂下的尾矿沉降试验，沉降试验后的矿浆，再用真空过滤机完成过滤试验，药剂及用量见表1，沉降及过滤试验结果见图1、图2。

由图1可知，选厂尾矿系统现用絮凝剂沉降效果最差，改用相同用量的小分子聚丙烯酰胺后，沉降速度明显提升；改用普通聚丙烯酰胺，沉降速度进一步提升；普通聚丙烯酰胺和助滤剂N13-4搭配使用，沉降速度最快，达到临界点的时间显著缩短，压缩层压实更紧密，意味着给入过滤机的尾矿浓度更高。

由图2可知，添加药剂后，滤饼水分的变化趋势与沉降速度的变化趋势一致，即尾矿滤饼水分由高到低的顺序对应使用肃南现用絮凝剂、小分子聚丙烯酰胺、普通聚丙烯酰胺、普通聚丙烯酰胺+助滤剂N13-4，采用普通聚丙烯酰胺+助滤剂N13-4的尾矿滤饼水分较使用肃南现用絮凝剂的尾矿滤饼水分低3.25个百分点。因此，适宜的絮凝剂与助滤剂搭配，不仅可以加快矿浆中颗粒的沉降速度，还有助于降低滤饼水分。

3.2 隔膜真空过滤试验

用药剂处理后的精、尾矿矿浆用实验室隔膜真空实验装置进行过滤试验，尾矿用聚丙烯酰胺+助滤剂N13-4（5+5 g/t）处理，精矿仅添加助滤剂N13-4（5 g/t），试验结果见表2。

由表2可知，铜尾矿不添加药剂情况下的滤饼水分为17.63%，添加药剂后的滤饼水分降至12.26%，降低5.37个百分点；铜精矿仅添加5 g/t助滤剂N13-4，滤饼水分由不添加情况下的12.44%降至10.27%，降低2.17个百分点。说明适当添加药剂，确实可以降低滤饼水分、提高过滤效率。

3.3 工业试验

在实验室试验基础上进行了现场工业试验。工业试验时，尾矿添加聚丙烯酰胺和助滤剂N13-4，助滤剂N13-4添加于尾矿浓缩大井前的尾矿泵池，聚丙烯酰胺添加于尾矿浓缩大井，确保有较好的紊流效果及足够反应时间；精矿过滤只添加助滤剂N13-4，地点可以是泵池或浓缩大井。尾矿药剂用量及滤饼水分指标见表3，精矿药剂用量及滤饼水分指标见表4。

由表3可知，聚丙烯酰胺用量2.5 g/t、助滤剂N13-4用量7.5 g/t时，连续72 h尾矿过滤稳定试验的滤饼平均水分为15.2%，与原用聚丙烯酰胺下滤饼水分20.0%相比，水分降低4.8个百分点，尾矿大井泥线深度由原来的0.6～1.1 m变为至1.0～2.3 m。

由表4可知，精矿过滤助滤剂N13-4用量5 g/t时，滤饼平均水分8.96%，与不添加助滤剂时的12.67%相比，降低了3.71个百分点，效果最好。

工业试验结果表明，适当添加药剂能够有效降低肃南铜选厂的精、尾矿滤饼水分，改善过滤效果。

4 生产实践效果

酒钢肃南铜选厂已应用该研究成果近2 a，生产实践表明：①由于环水在厂内循环利用，实际药剂用量仅为工业试验时的一半；②尾矿大井泥线深度稳定在1.0 m以上，再未出现因尾矿大井溢流水跑混导致临时停产的情况；③尾矿过滤机运行台数从以前的3台减至2台，岗位工劳动强度大大降低，确保了生产顺行；④过滤机运行台数减少、运输效率提高、因过滤能力不足而停产情况的消除等各项增收节支产生经济效益128万元/a。

5 结论

（1）酒钢肃南铜选厂产品浓缩、过滤环节添加新型助滤剂N13-4试验研究及生产实践表明，在尾矿浓缩、过滤环节用新型助滤剂N13-4+絮凝剂聚丙烯酰胺替代原有絮凝剂，在不改变现场工艺、不增加设备投资和药剂费用的情况下，可解决铜精矿、铜尾矿滤饼水分高导致的一系列问题，还可减少过滤机运行台数，降低运行成本。

（2）为保证助滤剂N13-4充分作用于矿物颗粒表面，助滤剂与絮凝剂聚丙烯酰胺搭配使用时，要充分利用矿浆输送过程中的紊流作用，确保药剂作用时间和作用效果，通常将助滤剂N13-4添加至浓缩大井前的泵池，将絮凝剂添加至浓缩大井。

（3）对于精尾矿过滤效率较低的矿山，可借鉴该矿山的成功经验，开展针对性研究，从而推动该技术在矿山的推广应用。