针床澄清器在刚果（金）某湿法炼铜厂的生产实践

章 俊，林 杨，张元顺

（中国有色金属建设股份有限公司，北京 100160）

0 前言

非洲氧化铜矿资源丰厚，常采用浸出—萃取—电积的典型湿法冶炼工艺。 为提高湿法炼铜阴极铜品质，需控制进入萃取系统浸出富液（pregnant leaching solution，以下简称“PLS”）中悬浮颗粒含量。针床澄清器作为一种新型的过滤设备，可控制湿法炼铜过程进入萃取系统PLS 中悬浮颗粒含量[1-5]。 近年来， 针床澄清器已成功应用于赞比亚的Mopani矿、刚果（金）的Tenke Fungurume 矿及Kinsevere 矿等相关矿山的冶炼厂。 通过使用针床澄清器处理PLS， 能将PLS 中的悬浮颗粒含量由500 mg/L 降至80 mg/L 及以下，进而为后续萃取工艺提供更优质、更洁净的原料，减少萃取三相杂质[6]，提高萃取、反萃后强电积液的洁净度， 最终生产高品质的阴极铜[7]。本文主要概述针床澄清器在刚果（金）某湿法炼铜厂（阴极铜产量77 kt/a）的应用。

1 工艺流程

针床澄清器的工艺流程详见图1， 主要分为澄清系统、给料调节及底流循环系统、底流排放系统和反冲洗系统4 个部分。

1）澄清系统。来自给料槽的澄清前PLS（约500 mg/L 悬浮颗粒含量）通过添加混凝剂及絮凝剂调节后进入针床澄清器给料井， 较重的颗粒通过重力下沉，大部分溶液在给料井外围上升，通过悬浮的塑料小球形成的针床后， 悬浮颗粒被截留， 相对干净的PLS（约50 mg/L 悬浮颗粒含量）通过溢流口自流至萃取系统。

2）给料调节及底流循环系统。 为更好地将悬浮颗粒絮凝沉降，除添加混凝剂及絮凝剂外，还设置了底流循环系统， 将已沉降的底流循环返回至给料调节槽作为晶种，与澄清前PLS 混合。

3）底流排放系统。 悬浮颗粒絮凝沉降至澄清器底部，除部分底流作为晶种循环外，另外一部分底流通过底流泵外排至浸出后浓密机。

4）反冲洗系统。 为防止针床被较多的悬浮物堵死，澄清系统一般运行8 h 左右。 根据澄清器液面的高度及针床的压力，自动开启反冲洗系统，反冲洗阀门在5 s 内完全打开， 给料井内外的溶液在60 s 内放出至给料槽， 快速下降的溶液将针床底板的悬浮物冲下，当溶液降至针床底板以下约50 cm 后，自动关闭反冲洗阀门，重新开启澄清循环系统。由于设置了底流循环系统，可显著减少澄清器针床上的固体负载，从而可降低反冲洗频率。

图1 针床澄清器工艺流程

2 生产实践

2.1 设计条件

设计流量为1 528 m3/h，分2 个系列，单系列设计流量为748 m3/h。 PLS 悬浮颗粒质量浓度（TSS）为540 mg/L。 目标悬浮颗粒质量浓度（TSS）＜80 mg/L，硫酸质量浓度为0.5 g/L（pH=2），Cu2+质量浓度为7.6 g/L，Co2+质量浓度为7.9 g/L。

2.2 设备选型

设备厂家根据流量及相关设备容量， 选择2 台Φ10.5 m 的澄清器，单系列处理PLS 溶液748 m3/h，底流循环系统流量为153 m3/h， 底流排放流量为38 m3/h。 另外,考虑到PLS 溶液pH 值为2，为避免设备腐蚀，同时保证高大筒体材料的强度，筒体材质选择2205 双相不锈钢[8]。

2.3 实际应用效果对比

由南非Roytec 公司设计，核工业烟台同兴实业集团有限公司制造的针床澄清器用于刚果（金）某湿法炼铜厂，现场应用照片如图2 所示。 该设备于2019 年5 月底安装完毕，一周时间带料调试成功。

图2 针床澄清器现场应用照片

刚果（金）某湿法炼铜厂使用针床澄清器之前，PLS 中悬浮颗粒质量浓度在500～700 mg/L 范围内，生产的阴极铜品质如表1 所示，偶尔能生产出铜质量分数达99.99%的阴极铜，但大部分阴极铜质量分数不能达到99.99%。

表1 阴极铜成分分析表（使用前）

使用针床澄清器后，现场统计了2019 年7 月份冶炼厂针床澄清器给料PLS 的悬浮颗粒质量浓度及澄清后出料PLS 悬浮颗粒质量浓度， 结果如图3 所示。从图中可以看出，针床澄清器应用效果较好，均能使大于500 mg/L 的悬浮颗粒质量浓度降低至80 mg/L及以下。

上述澄清后的PLS 经萃取电积后生产阴极铜，均能达到99.99%及以上的质量分数，现场统计了2019年7 月份冶炼厂生产的阴极铜产品质量（见表2）。

表2 阴极铜成分分析表（使用后）

图3 澄清前后PLS 溶液中悬浮颗粒质量浓度对比

3 结论

针床澄清器在刚果（金）某湿法炼铜厂应用效果较好，生产实践表明，使用针床澄清器能将PLS 中的悬浮颗粒含量由500 mg/L 降至80 mg/L 及以下，澄清后的PLS 经萃取、电积后，能够生产出铜质量分数达99.99%及以上的阴极铜。 针床澄清器在刚果（金）某湿法炼铜厂的成功应用， 还可为针床澄清器在其他湿法冶炼项目中的推广提供参考。