周吉合

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

外銷銅冶煉塊狀物料目前包括鼓風(fēng)爐渣、反射爐渣、濕法銅泥等，是冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的一種中間產(chǎn)物［1］，主要含金、銀、銅、及少量的鉍等有價(jià)元素，由于技術(shù)和成本條件的限制，工廠沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行綜合處理，為此工廠專門(mén)建立了庫(kù)房，對(duì)物料進(jìn)行專門(mén)的貯存，但物料里面含有多種有價(jià)元素，如果不對(duì)其進(jìn)行處理，不僅占用場(chǎng)地易形成廢料，而且還造成資源的浪費(fèi)，在講究降本增效的時(shí)代，對(duì)物料進(jìn)行處理顯得非常迫切，對(duì)此工廠積極尋求外部市場(chǎng)，但要達(dá)成長(zhǎng)期合作首要的就是樣品的加工質(zhì)量［2］，而樣品的加工質(zhì)量取決于取樣和制樣過(guò)程，但由于爐渣的物理特性（堿性渣、酸性渣）堆放容易形成大小不一的結(jié)塊，結(jié)塊的形成會(huì)造成元素品質(zhì)的波動(dòng)，目前的取制樣方法不能很好的反映貨物的品質(zhì)，不論結(jié)果偏高或者偏低對(duì)買賣雙方都是不公平的，不能得到客戶的認(rèn)可，對(duì)此就要從取樣和制樣方法上面尋找解決辦法，通過(guò)不斷的探索和改進(jìn)，工廠摸索出了一套行之有效的取制樣方法并納入到操作文件，2017-2019年反射爐渣共計(jì)外賣3309.5t，鼓風(fēng)爐渣491.28t，濕法銅泥4010.92t，合計(jì)外賣達(dá)7811.7t，通過(guò)不斷的外賣，不僅減少了占用的場(chǎng)地，降低了庫(kù)存，更為工廠帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 爐渣物料元素品質(zhì)分布情況調(diào)查

爐渣是火法［3］冶煉過(guò)程中生產(chǎn)的浮在金屬等液態(tài)物質(zhì)表面的溶體，其組成以氧化物為主，還常含有硫化物并夾帶少量金屬，在完成造渣之后，沉積在鍋爐底部，形成類似于“鐵鍋”形狀的塊狀物料，為了對(duì)其元素品質(zhì)分布情況進(jìn)行掌握，隨機(jī)選取部分塊狀物料，然后用挖掘機(jī)對(duì)其上部、中部、底部不同位置進(jìn)行碾壓，把大的結(jié)塊碾壓成較小的塊狀，每碾壓完一個(gè)區(qū)域，對(duì)其同一區(qū)域隨機(jī)選取3個(gè)不同部位進(jìn)行取樣，依次操作，共取其上部、中部、底部三個(gè)區(qū)域不同部位的9個(gè)樣品，取完之后，首要用破碎機(jī)破碎成1cm左右大小的顆粒狀，破碎之后進(jìn)行混勻和縮分，縮分之后再進(jìn)行篩分，每個(gè)部位分篩上、篩下兩個(gè)樣品送去化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表1、2、3。

表1 上部元素品質(zhì)化驗(yàn)情況表

表2 中部元素品質(zhì)化驗(yàn)情況表

表3 下部元素品質(zhì)化驗(yàn)情況表

從表1、2、3數(shù)據(jù)中可以看出同一區(qū)域不同部位品質(zhì)元素波動(dòng)很大，同一部位篩上和篩下品質(zhì)元素波動(dòng)大，元素品質(zhì)分布沒(méi)有規(guī)律性可尋，從取樣的均勻性［4］和代表性上來(lái)看，如果不對(duì)塊狀物料進(jìn)行處理，樣品的品質(zhì)波動(dòng)就非常之大，無(wú)法滿足樣品均勻性的要求，也就致使樣品沒(méi)有代表性，不能真實(shí)的反應(yīng)物料的品質(zhì)，也無(wú)法滿足樣品的化驗(yàn)要求，更無(wú)法得到客戶的認(rèn)可和購(gòu)買。

3 爐渣存放的現(xiàn)狀

爐渣產(chǎn)出之后會(huì)送至專門(mén)的庫(kù)房堆放在一起，但由于爐渣的物理特性（堿性渣、酸性渣）長(zhǎng)期堆放容易形成大的結(jié)塊，給取制樣帶來(lái)困難，如圖1。

圖1 堆放的物料

4 取樣方法的實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)

大的塊狀物料（如圖1）在原料取樣方面無(wú)論從均勻性上或是代表性上都沒(méi)有操作性，首先品質(zhì)波動(dòng)大，取樣沒(méi)有代表性，其次釬或鏟取都無(wú)法取到，因此對(duì)于大的塊狀物料首先要對(duì)其進(jìn)行前期破碎，把大的塊狀物料用挖掘機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓到10～15cm的塊狀，如圖2，碾壓后的物料在取樣方面就具備可行性，目前在原料取樣方面只有兩種取樣方式，釬取法或鏟取法，為了搞清楚那種取樣方法更有代表性，采用兩種不同的取樣方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

圖2 破碎后的物料

4.1 釬取法

在現(xiàn)場(chǎng)用裝載機(jī)隨機(jī)選取8個(gè)位置，每個(gè)位置隨機(jī)鏟一斗，用樣釬沿裝載機(jī)中間線的上下平行三個(gè)位置（如圖3）共6釬作為一個(gè)樣品。

圖3 取樣布點(diǎn)圖

共取8個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品，再?gòu)拿總€(gè)實(shí)驗(yàn)樣品里面隨機(jī)取部分樣品組合成一個(gè)混合樣［5］，9個(gè)樣品都進(jìn)行單獨(dú)加工，制樣完畢后，送至化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表4。

表4 實(shí)驗(yàn)樣品的化驗(yàn)結(jié)果

從表4可以看出8個(gè)樣品的品質(zhì)波動(dòng)還是比較大的，特別是Au、Ag的波動(dòng)，這是因?yàn)闃逾F取的大部分都是粉狀，結(jié)塊的物料只有部分?jǐn)y帶進(jìn)入樣品里面，結(jié)塊的品質(zhì)有高有低，致使取出的樣品均勻性不夠，品質(zhì)波動(dòng)大，不能滿足原料檢驗(yàn)的要求，樣品9的化驗(yàn)結(jié)果基本接近8個(gè)樣品的中位值，也不能真實(shí)的反應(yīng)物料的品質(zhì)。

4.2 鏟取法

首先用裝載機(jī)把樣品從破碎后的庫(kù)房鏟到外面干凈空曠的地方，均勻鋪成厚度不超過(guò)15cm的長(zhǎng)方形堆，然后用繩子劃分成2×2m的正方形網(wǎng)格（如圖4），在每個(gè)網(wǎng)格的頂點(diǎn)(黑色點(diǎn)）用鐵鍬鏟取一鏟，把所取的樣品全部集合在一起，然后用5目網(wǎng)篩進(jìn)行篩分，把篩上的結(jié)塊堆放在一起，用破碎機(jī)對(duì)篩上結(jié)塊進(jìn)行不斷破碎，直至破碎至與篩下粒度接近，然后把篩上破碎完的樣品與篩下樣品全部混合在一起，對(duì)兩種樣品進(jìn)行充分混勻，用縮分轉(zhuǎn)堆法進(jìn)行不斷縮分，轉(zhuǎn)堆一次舍棄一半，直至轉(zhuǎn)堆縮分到所需樣量（5kg左右），取樣破碎流程圖如圖5。

按照此操作取樣法，在現(xiàn)場(chǎng)鋪成4個(gè)類似的15cm厚的長(zhǎng)方形堆作為實(shí)驗(yàn)樣品，通過(guò)圖5流程圖的操作方法，取4個(gè)實(shí)驗(yàn)樣品并加工成4個(gè)樣品送至化驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表5。從表5可以看出樣品的品質(zhì)波動(dòng)都在允差范圍之內(nèi)，樣品均勻性和代表性符合要求。

通過(guò)表4和表5兩種取樣方法化驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，樣鏟法雖然操作比較繁瑣，但更符合原料檢驗(yàn)的取樣要求，在均勻性上更有代表性，樣鏟取樣操作法可以作為塊狀物料的取樣方法，但樣品加工的質(zhì)量不僅在于取樣的代表性和均勻性，后期的制樣方法也是影響樣品加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

圖4 正方形網(wǎng)格圖

圖5 取樣破碎流程圖

表5 化驗(yàn)結(jié)果

5 制樣方法的實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)

塊狀外銷物料經(jīng)過(guò)破碎之后大部分屬于粉末狀物料，銅精礦就屬于粉末狀物料，塊狀物料的制樣方法可以參考銅精礦的制樣模式，目前銅精礦的制樣模式為：縮分、測(cè)水、加工、過(guò)篩4個(gè)過(guò)程，縮分要在專門(mén)的勻樣盤(pán)里面翻轉(zhuǎn)3次，平鋪成4×5的20格進(jìn)行平行樣測(cè)水，加工方法有棒磨機(jī)和研磨機(jī)兩種，研磨之后都要全部過(guò)180目篩，塊狀物料可以參考銅精礦的制樣模式，這就要從各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，由于縮分和測(cè)水過(guò)程屬于樣品的進(jìn)一步混勻過(guò)程，只要保證能均勻進(jìn)行3次翻轉(zhuǎn)，樣品的均勻性就可以得以保證，影響樣品加工質(zhì)量就在于加工和過(guò)篩的過(guò)程。

5.1 加工實(shí)驗(yàn)

5.1.1 縮分法

銅精礦屬于均勻的粉末狀，縮分后可以直接研磨，塊狀物料按此方法縮分4個(gè)樣品，縮分之后進(jìn)行加工送化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表6。

表6 化驗(yàn)結(jié)果

從表6可以看出由于物料里面含有少量大小不一的塊狀物料，品質(zhì)分布不均勻，致使樣品產(chǎn)生了大的波動(dòng)。

5.1.2 過(guò)篩破碎法

對(duì)樣品首先進(jìn)行再次過(guò)篩（10目篩），把篩上樣品用制樣機(jī)破碎，然后把篩上和篩下進(jìn)行充分的混勻，按此方法縮分4個(gè)樣品，縮分之后進(jìn)行加工送化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表7。

表7 化驗(yàn)結(jié)果

從表7可以看出化驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)在正常范圍，此制樣法可行。

通過(guò)表6和表7的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得出塊狀物料的制樣方式與銅精礦不同，塊狀物料在研磨前，必須對(duì)篩上大的顆粒再次進(jìn)行破碎，從而保證樣品的均勻性。

5.2 過(guò)篩法

塊狀物料通過(guò)研磨后的粒度無(wú)法達(dá)到銅精礦的粒度，不論用150目篩或180目套篩，篩上顆粒都無(wú)法全部通過(guò)，選取同一批2個(gè)樣品分別用150目篩和180目篩進(jìn)行化驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果如表8。

表8 兩種套篩化驗(yàn)結(jié)果

從表8可以看出，篩上樣量的多少對(duì)品位的影響較大，同等研磨條件下篩上越多，化驗(yàn)品位就偏低，對(duì)于塊狀物料的過(guò)篩不是越細(xì)越好，而是要選擇適合的。

6 結(jié)論

通過(guò)以上對(duì)取樣和制樣方法的實(shí)驗(yàn)和分析，可以得出塊狀物料的取制樣流程，如圖6 。

從整個(gè)流程圖可以看出塊狀物料的過(guò)篩和破碎很關(guān)鍵，只有對(duì)過(guò)篩后的篩上顆粒不斷進(jìn)行破碎和研磨，樣品才能更加均勻，樣品的加工質(zhì)量才能不斷提高，從而滿足檢驗(yàn)和化驗(yàn)的要求，從2017年1月對(duì)塊狀外銷物料的取制樣方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)到2017年3月結(jié)束，經(jīng)過(guò)3個(gè)月的實(shí)驗(yàn)最終確定圖4的操作流程，從2017年4月份開(kāi)始采用此操作流程，到2019年共檢驗(yàn)塊狀外銷物料226批次，其中超差只有2批次，檢驗(yàn)合格率達(dá)到99.1%，不僅滿足了檢驗(yàn)的要求，更贏得了客戶的信任，達(dá)到了雙贏的要求。

圖6 取樣制樣流程圖

7 結(jié)束語(yǔ)

提升樣品加工的質(zhì)量，關(guān)鍵在于樣品的均勻性和代表性，而只有取制樣方法的合理才能保證樣品的均勻性和代表性，塊狀物料的取制樣方法不僅適用于塊狀外銷物料，也適用于類似的其他塊狀物料，2019年9月工廠新增了冰銅［6］物料的檢驗(yàn)，而冰銅也是塊狀物料，參考?jí)K狀物料的取制樣方法對(duì)冰銅物料進(jìn)行快化實(shí)驗(yàn)，化驗(yàn)結(jié)果符合要求，從2019年至今，共檢驗(yàn)冰銅26批次，超差1起，檢驗(yàn)合格率達(dá)到了96.2%，不僅為實(shí)驗(yàn)節(jié)約了時(shí)間，也提高了新物料的進(jìn)廠檢驗(yàn)效率，更使此操作法在原料檢驗(yàn)上得以推廣和應(yīng)用。