本文中的銅礦濕法冶煉項目均采用粗碎+半自磨+球磨+硫酸浸出（帶攪拌）+CCD洗滌+萃取-電積回收金屬銅工藝。主要的數據來自于剛果（金）+岡波夫（Kambove）濕法煉銅項目，年產3萬t陰極銅，其銅鈷礦位于科盧韋齊市（Kolwezi）以東35km處，臨近盧阿拉巴河（Lualaba River），地處丹加銅礦帶上，主要是孔雀石形式的氧化銅礦，礦石均在地層淺表泥化嚴重處并含有大量的有機物。

傳統上采用板框壓濾機來清除在萃取和反萃取工藝段產生的萃取銅礦三相污物，但實際運行下效果不佳，銅礦三相污物沒有有效分離導致影響萃取效率，造成萃取劑和溶劑油的浪費，給企業造成較大的經濟損失。如今采用了三相臥螺卸料沉降離心機，成功將銅礦三相污物分離至其原狀態即水相、有機相和固相，提高了萃取效率，保證了生產運行。

1 三相污物

1.1 組成和成因

在濕法煉銅的工藝過程中，在萃取和反萃取工藝段會產生銅礦三相污物，這種污物成乳化狀，其主要包含了細微的懸浮顆粒、有機污染物，溶解的鹽類、氣泡、類石膏含硅物（膠狀二氧化硅）等等固體懸浮物，有機相Organic和水Aqueous。

固體懸浮物大部分在酸浸工段隨料液進入澄清池（用料液反復精濾也無法避免），其包括未分解的礦石顆粒及有機污染物，溶解的鹽類，類石膏含硅物也會隨之進入后續的萃取工段，部分固體細粒具有潤濕性，易強烈吸附，聚集成為懸浮狀的乳劑，這部分固體懸浮物及降解的萃取劑、溶劑油和水混合形成銅礦三相污物。銅礦三相污物的成分組成中一般含5%～10%固體懸浮物（以下簡稱固相）Solid；40%～60%水相Aqueous；50%～70%有機物Organic。銅礦三相污物進行完全烘干，并制樣送檢分析，從結論來看，其中的固相主要成分是二氧化硅，之后依次順序是鐵、錳、鋁及其他。

1.2 銅礦三相污物的影響

銅礦三相污物長期存在，會占用澄清室的體積，進而影響了萃取的效率，一旦被夾帶至電解工段，則會污染電解液，引起陽極板的燒壞，直接影響產品質量甚至停工。即使定期打撈，也會引起有機相流失，增加材料成本。而其固相污物如果處理不當仍然有大量溶劑油，去填埋會直接破壞環境，甚至會因為太陽暴曬引發火災。

2 銅礦三相污物的處理方法

2.1 傳統的處理方法

傳統工藝中，主要使用板框壓濾機，當液體通過過濾介質后，固體顆粒被截留從而到達固液分離的效果，隨著生產中萃取劑污物的增加，很容易把濾布堵住，效率會越來越低，經常需要更換濾布。而且存在占地大，敞開式易形成二次污染，人員勞動強度高等不利因素，關鍵水相和有機相仍處于混合狀態，當三相污物除去渣后回到萃取系統中，會產生如下的問題：

（1）pH值產生波動影響萃取的整體效率。

（2）回收有機物整體純度不佳，影響整體工藝。

（3）有機物回收率不高，造成經濟浪費。

（4）電解工段受到間接影響，銅板的質量不佳。

2.2 臥螺卸料沉降式離心機主要工藝參數

型號：Z4E-4/441SP3.10；處理量：6～8m3/h；長徑比：4；錐角：8°；長寬高：3750×900×1200mm；重量：3000kg；轉速：4000r/min；差速：1～20r/min；扭矩：2750Nm；分離因數：3380g。

2.3 物料主要工藝參數及處理要求

2.4 三相臥螺卸料沉降式離心機工作原理

離心機由轉鼓和螺旋輸送器構成高速轉動的轉動件，由皮帶傳動，并通過齒輪箱帶動使轉鼓和螺旋之間產生速度差。

需要分離的物料通過中心供料管進入離心機內，在離心力的作用下，密度大的固體沉降到轉鼓壁上。液體則因為其二相密度不同的清液形成同心圓柱，較輕的液相處于內層，較重的液相處于外層。不同液體環的厚度可通過調節溢流堰和可變葉輪來改變，即使有機相和水相含量有波動，依然可以在生產中進行精準動態改變以滿足要求。沉積在轉筒壁上的固體由螺旋輸送器傳送到轉筒體的錐體端，從排料口排入固體集料箱，如果進料的固體含量較高，就要適當調高螺旋差速。

2.5 三相臥螺卸料沉降式離心機的特點

（1）能夠將固體，有機相和水相一次分離到位，簡化了生產工藝流程，確保分離效果和產品品質，顯著減少了工藝設備的總投資。

（2）對物料的適用性能力強，能分離的固相粒度相對范圍廣（5～100μm），固相粒度出現偏離時也可以在生產中不停機調整分離效果。

（3）緊湊而簡潔的設計，使用維護占地面積小，確保能極大限度利用工廠場地。

（4）機器運轉可以實現PLC-DCS控制、能自動連續長期運轉，減少人員配置。

（5）螺旋輸送器葉片的前端采用了碳化硅SiC硬質合金保護加強，使用壽命更長。

2.6 經離心機分離處理后的效果

生產實踐情況證明，經過離心機分離處理后，其效果見下表所示：

（1）生產工藝訴求是較大限度的獲得足夠純凈的有機相Organic，所以三相離心機的參數設置也是較大限度滿足目前品質需求，得出的有機相回收率穩定在97%～98%，其純凈度也接近99%，這樣非常純凈的有機物產品，對后續工藝繼續使用有保障，足以保證使用效率。

（2）根據生產實踐證明，三相污物在進入離心機前的混合罐內，假如少許的高嶺土，能夠有效凈化有機相中的雜質，使固相能夠加速凝聚，對于后續三相離心機能成功分離出純凈的有機相有較大的幫助。

2.7 三相臥螺卸料沉降式離心機使用注意事項

（1）按操作規程進行開停機。

（2）定期按流程進行清洗操作。

（3）注意按照操作規程進行定期加注潤滑油脂。

（4）定期巡檢，注意機器運轉時的聲音和檢測軸承振動值，出現問題要及時排除。

（5）機器需要長期停止使用時，注意按照操作規程封存保護。

3 經濟分析

3.1 經濟效益

過去使用傳統板框式壓濾機僅能處理固渣，無法有效回收大量有機物。使用三相卸料臥螺沉降離心機可產生明顯的經濟價值。

平均每噸銅產量可以節約萃取劑0.5kg，溶劑油3kg。目前，公司每年設計生產電積銅3萬t，按此計算，每年節約萃取劑15t，溶劑油90t。萃取劑和溶劑油成本分別為8萬/t和1萬/t，保守估計，年均節約成本超過200萬，1～2年即足以收回成本。

3.2 環保效益

銅礦三相污物被分離后，有機相Organic返回至萃取工段，水相Aqueous將返回至中和池，兩者均會被循環再利用。固渣綜合處理后送至尾礦庫進行干堆填埋。整體環保效益顯著。

3.3 運行成本

（1）根據離心機操作規程，每天需要定量手動加注一次專用潤滑油脂（約2g），每半年需要對內軸承加注一次專用油脂（40g），每年需要對齒輪箱更換一次齒輪箱油（約3L），年維護費用不超過1萬元。

（2）離心機在正常運行20000h建議做一次維護保養，主要是檢查軸承，并確認密封件以及皮帶狀況。

（3）三相離心機自動化程度高，全過程人機界面，通過PLC-DCS通訊至中控室可以遠程直接一鍵啟動后，智能自動運行，多重邏輯保護確保工藝生產設備安全運行，同比傳統的銅礦三相污物處理方法可以節省大量人力成本。

4 結語

綜上所述，通過使用三相臥螺卸料沉降離心機高效處理銅礦濕法冶煉中產生的銅礦三相污物，收回了大部分高品質的有機相Organic，使萃取劑和溶劑油的消耗分別控制在了2.5kg/t.Cu和10kg/t.Cu，并且保證了產品的質量。整個工藝的優化不僅有效回收了有機相Organic，并且減少了工藝的復雜度并降低了污染，并能夠在有限的時間內就能實現成本回收，實現了經濟效益和社會環境效益的雙贏。