加压过滤机在铜钼分离工艺中的应用

刘子龙，杨洪英

(1.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳 110004)

(2.中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古满洲里 021400)

中国黄金集团内蒙古矿业有限公司位于内蒙古自治区新巴尔虎右旗，是低品位大型铜钼有色金属矿山。乌努格吐山铜钼矿选矿厂一期设计能力30 000 t/d，目前稳定在32 000 t/d，二期建设规模40 000 t/d。选矿工艺流程为粗碎－SABC工艺(半自磨+一段闭路磨矿+顽石破碎)；铜钼混合浮选－混合精矿再磨分离工艺流程；尾矿排放方式为深锥浓缩膏体堆放。

1 生产概述

1.1 矿石性质

乌努格土山矿床属于受火山控制的陆相次火山斑岩型铜钼矿床，含矿岩体为含屑次花岗斑岩。主要有用元素为铜、钼、硫、铼、银、金等。

1.1.1 矿石化学成分分析及物相分析

矿石的主要化学成分分析结果分别见表1、表2，铜、钼物相分析结果分别见表3、表4。结果表明，铜和钼主要以硫化物形态存在。

1.1.2 矿物组成

铜矿石的矿物组成较复杂，其中铜、钼、硫元素主要以独立矿物存在。铜的独立矿物较多有黄铜矿、斑铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、砷黝铜矿；钼的独立矿物主要为辉钼矿；硫的独立矿物为黄铁矿。脉石矿物主要为石英、白云母、长石、伊利石、高岭石等。

表1铜 矿石主要化学成分分析结果 %

钼矿石中的金属矿物主要有辉钼矿、黄铜矿、蓝辉铜矿、铜蓝、砷黝铜矿、黄铁矿、闪锌矿、方铅矿；脉石矿物主要为石英、白云母、长石、伊利石、高岭石等［1］。

表2 钼矿石主要化学成分分析结果 %

表3 铜矿石中铜的化学物相分析结果

表4 钼矿石中钼的化学物相分析结果

矿石中矿物组成比较复杂，尤其是白云母和伊利石、高岭石等粘土矿物的存在，给铜钼回收增加了一定的难度。选别时必须重视磨矿过程中过粉碎的次生铜矿物与粘土矿物及辉钼矿的分离问题。

1.2 选矿工艺流程描述

露天开采矿石经汽车运至选矿厂粗碎站，经过PXZ1400/170液压旋回破碎机开路破碎，破碎产品经重型板式给料机通过胶带运输机转载输送到储矿仓。

储矿仓矿石经重板给矿机及胶带运输机给入φ8.8 m×4.8 m半自磨机。半自磨机排矿经直线振动筛进行分级，筛上顽石经皮带给入顽石仓，再经HP800圆锥破碎机开路破碎后经皮带返回自磨机；筛下产品进入由φ6.2 m×9.5 m溢流球磨机及φ660旋流器组成的一段闭路磨矿系统。旋流器溢流经搅拌槽进入铜钼混合浮选作业。

混合浮选段工艺为一粗三扫三精流程。粗选、扫选作业为160 m3浮选机，精选作业为24 m3浮选机，铜钼混合浮选作业尾矿为选矿厂最终尾矿。混合浮选精矿进入φ30 m浓密机浓缩脱药，浓密机底流给入φ2.1m×4.5 m溢流球磨机及φ250旋流器组成的再磨系统，旋流器溢流经搅拌槽调浆后进入铜钼分离作业。

铜钼分离作业采取抑铜浮钼工艺，流程为1次粗选，6次精选，2次扫选。精选采用“机、柱联合”方式，分离粗精矿经4 m3浮选机3次精选，精三产品给入φ150旋流器分级，沉砂进入JM－1000立式磨机擦洗再磨，分级溢流给入φ1 500×12 000浮选柱进行第4次精选，精四产品给入JM－800立式磨机擦洗再磨细度达到－0.045 mm占90%后，给入浮选柱进行第五次精选，精四、精五尾矿合并返回精三选别作业，精五产品给入浮选柱进行第六次精选，精六尾矿返回精四给矿，精六产品为钼精矿，经隔膜压滤机一次脱水后，滤饼给到干燥机干燥后进入包装机，获得最终钼精矿产品。分离浮选尾矿经一台φ32 m浓密机第一段脱水，底流进入陶瓷过滤机过滤给入包装机获得铜精矿产品。

混合浮选最终尾矿经砂泵输送到φ40 m深锥膏体浓密机，溢流水经水泵返回20 000 m3高位水池循环使用。底流矿浆形成68%高浓度经DGMB450/8隔膜泵通过管道输送到尾矿库。

2 铜钼分离工艺流程存在问题

2.1 技术指标不理想

乌山选矿厂在2010年6月前进行铜钼分离生产过程中，由于混合浮选精矿仅通过浓密机进行一次脱水，混合浮选段药剂不能有效进行脱除，致使分离过程中铜矿物尤其次生铜矿物很难被抑制，铜钼分离指标不理想。

2.2 流程不畅通

铜钼分离后铜精矿含有大量高碱度抑制剂且粒度发生很大变化，原设计固液分离主要设备HTG－60－Ⅱ陶瓷过滤机不能满足高碱度、较细颗粒物料的脱水工作，铜钼分离工艺流程受阻。

2.3 混合精矿中钼资源没有综合回收

由于铜钼分离工艺技术指标不理想，流程不畅通，自2009年正式投产以来，只能生产铜精矿一种产品，混合精矿中的钼资源不能得以分离形成独立的钼精矿产品，导致大量的钼矿体不能进入生产流程，只能进行堆存。不但对企业的经济效益产生很大的影响，同时也给企业的生产经营工作带来很大的困难。

铜钼分离浮选工艺流程图见图1。

3 加压过滤机

3.1 加压过滤机的发展

加压过滤机最早是由德国Karsuhe大学于20世纪80年代初开始研究的。此后，德国的KHD－洪堡公司、克鲁伯公司和奥地利的安德里茨公司竞相开发研究加压过滤技术，并相继试验、制造出工业化设备。中国加压过滤机的开发研究始于20世纪90年代初，目前在选煤厂被普遍使用。

图1 技改前铜钼分离浮选工艺脱水工艺流程图

3.2 技术特点

加压过滤机是一种高效、节能、环保、连续工作、全自动化操作的新型固液分离设备。其主要性能特点有：推动力大，生产能力高；滤饼水分低；能耗低；环保无污染；自动操作程序控制；适应能力强。

3.3 主要结构

加压过滤系统由主机、辅机、管道阀门组成。其中主机由盘式过滤机、加压仓、排料装置、胶带运输机、液位装置及电控系统组成，辅机由高压风机、低压风机、入料渣浆泵、气水分离器组成。

3.4 工作原理

加压过滤机是将圆盘过滤机置于密闭的加压仓中，待过滤的矿浆由入料泵给入到过滤机的槽体中，加压仓内充进压力为0.2～0.6 MPa的压缩空气，在滤盘上，经分配阀与通大气的气水分离器形成压差，在加压仓压力作用下，槽体内的液体通过浸入矿浆中的过滤介质排出，而固体颗粒被收集到过滤介质上形成滤饼，随着滤盘的旋转，滤饼经过干燥降水后，到卸料区卸入皮带机中，由皮带机收集到机头处排料装置的上仓中。这样连续运行，当达到一定量后，由排料装置间歇排出到仓外，整个工作过程全自动运行。

3.5 加压过滤机的应用

加压过滤机是大型高效细粒物料脱水设备，实行正压过滤，由于推动力大，易于实现滤饼过滤，当微细粒通过滤饼时，因分子作用力和静电力而被吸附在滤饼中，达到微细粒的固液分离。对高碱度、微细粒级物料脱水工作，陶瓷过滤机不能满足生产需要。而加压过滤技术对物料酸碱度及过滤粒度没有严格的技术要求，并融入干燥技术，能耗不会增加，滤饼水分却会更低。因此，加压过滤机应用到有色行业铜钼分离工艺成为必然。

4 铜钼分离工艺改造

根据铜钼分离工作存在的技术指标不理想、流程不顺畅两大主要问题，对原有铜钼分离工艺进行技术改造。

4.1 脱水工艺技改

针对原设计陶瓷过滤机对分离后铜精矿生产不能连续稳定及不能达到脱水作业要求，选用加压过滤机做为最终铜精矿产品的脱水设备。陶瓷过滤机做为铜钼分离前脱药设备，配置胶带运输机对陶瓷滤饼输送至搅拌槽进行分离前调浆。对分离后浓密机溢流水进行臭氧处理。

4.2 分离浮选工艺技改

根据多次工业生产实践及试验室脱药后小型分离试验结果，对原有两段擦洗改为一段擦洗，不再对精三产品进行旋流器控制分级。

对混合浮选段及分离浮选段水系进行技改，避免彼此作业水系污染影响选别指标。对抑制剂配制增设乳化设备。技改后的工艺流程如图2。

5 工业应用实践

2011年5月1日，铜钼分离工业生产开始。分离后铜精矿矿浆 pH值高达13以上，细度达到－0.045 mm占90%以上，加压过滤机处理该高碱度、微细粒级物料性能稳定，滤饼水分控制在8%以下，工艺流程一次性试车成功。经过半月技术指标调试，由于含铜矿物的不同，原矿铜钼品位差别及杂质影响，钼的回收率暂时较低为35%，其他分离浮选作业参数稳定［2］，产出合格钼精矿。钼精矿质量最好达到Mo56.75%，Cu0.23%.工业生产指标情况见表5。

表5 工业生产技术指标表

6 加压过滤机研究改进方向

6.1 提高备件耐磨性能

调试及生产中发现分配盘、静片、动片、滤液管等备件磨损严重，经分析是受过滤物料影响所致，铜精矿密度3.76 g/cm3，滤布破损后矿浆对备件的冲击与磨剥在生产中不可避免，因此针对有色金属矿浆要重点考虑备件材质问题，做到具有较强的耐磨性。

6.2 滤布选型及调整滤布安装方式

新设备在处理分离后铜精矿这一物料时，没有考虑所处理矿浆碱性强、密度大(3.76 g/cm3煤泥密度仅1.1 g/cm3)、硬度大、易沉降、粒度细等特性，在滤布材质选用方面有一定不适。

由于矿浆在高压状态下进行固液分离，滤布又在高压反吹风作用下卸料，滤布承受双重力的作用，尤其处理密度大、微细粒级的精矿，滤布所受冲击力很大，受磨损程度大，故针对所处理物料性质科学选择耐酸碱、耐冲击、耐磨蚀的工业滤布。

现场发现，滤布安装方式直接影响滤液混浊度。为减少矿浆从滤布边缘漏出对备件的冲击磨损，要研究滤布排滤液端新的固定方式。

6.3 改进排料包装方式

目前过滤后物料经上下闸板直接由人工进行包装，既不安全也不利于设备连续稳定运转。一方面是排矿粉尘较大，另一方面受包装袋质量、夹袋器等影响，容易出现包装爆袋等影响生产问题。

下一步要对排料进行改进，改为皮带传动后包装，实现生产连续化、自动化、本质安全化。

6.4 加强操作及维护培训

加压过滤机自动化程度高，在日常操作检查过程中，需要精心操作并能及时发现解决问题；由于设备附属设施及电器仪表较多，要加强维修人员技能培训。

图2 技改后铜钼分离浮选工艺脱水工艺流程图

7 结语

(1)乌山选矿厂首次在有色金属行业应用加压过滤机，通过运用新的过滤技术，使铜钼分离工艺流程畅通，有效解决了分离工艺中高碱度、微细粒级物料脱水及确保产品水分双重问题。实现铜钼混合精矿中铜与钼资源的综合回收，提高企业核心技术竞争力，促进企业科学发展。

(2)铜钼分离期间铜氧化率最高达12.18%，钼氧化率最高达11.63%，铜钼矿氧化率均大于5%。采用铜钼混合浮选－混合精矿脱药再磨分离浮选－加压过滤脱水工艺流程，获得钼精矿含钼53.99%，钼回收率为35.26%；铜精矿含铜24.98%，铜回收率83.37%。

(3)加压过滤机是目前浮选精矿脱水较理想的设备，其自动化程度高，操作人员少，连续作业，生产效率高。尽管在初期使用时问题较多，但通过常见故障分析，结合现场实际，采取切实可行的措施，实行严格的科学管理并加强维护保养，大幅度降低设备故障率，降低运行、维修成本，发挥新设备对铜钼分离工艺的技术支撑作用。

(4)根据加压过滤技术在我国有色行业的首次成功应用，总结出工作压力、物料物理化学性质以及入料粒度分布和浓度是决定加压过滤机处理效果的关键因素。该技术对于处理高碱度、微细粒级精矿效果明显，对于快速提高有色矿山企业经济效益和社会效益、实施环境保护战略具有深远意义，值得推广使用。

［1］长春黄金设计院.乌努格吐山铜钼矿资源开发可行性研究报告［R］.长春：长春黄金设计院，2006.12.

［2］选矿手册编辑委员会.选矿手册第8卷第2分册［M］.北京：冶金工业出版社，2007：313.