銅爐渣選礦及提取方法綜述

摘 要：文章介紹了銅爐渣成分、分選方法和國(guó)內(nèi)一些銅爐渣選礦實(shí)例；簡(jiǎn)述了從銅爐渣中直接提取有價(jià)金屬的其他方法。旨在為相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：銅爐渣；選礦；提取

礦產(chǎn)資源是重要的國(guó)民物質(zhì)基礎(chǔ)，與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)密切相關(guān)，而目前人類(lèi)正面臨著大規(guī)模礦產(chǎn)資源枯竭問(wèn)題，資源貧乏與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)之間矛盾日益突出[1]。為滿足日益增長(zhǎng)的銅需求，我國(guó)每年都需要進(jìn)口大量的銅金屬。因此，從資源獲取方式來(lái)說(shuō)，從煉銅爐渣中浮選回收礦石在我國(guó)顯得尤為重要。我國(guó)每年大約產(chǎn)出銅爐、渣數(shù)量400余萬(wàn)噸，目前已累計(jì)有5000萬(wàn)噸，大約能夠產(chǎn)出50多萬(wàn)噸稀有金屬。由此可見(jiàn)，銅爐渣的二次開(kāi)發(fā)對(duì)綜合利用資源及我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重要作用。

1 銅爐渣特征

銅爐渣的主要成分是二氧化硅、氧化鋁、銅、鐵、汞等元素，其中元素含量最多的是鐵和硅，主要以鐵橄欖石形式存在[2]。銅爐渣可以分為水淬銅渣和轉(zhuǎn)爐渣，水淬爐渣是一種黑色致密的玻璃相化合物，外觀呈條狀，表面有金屬光澤，密度在3.3～4.5kg/m3左右；轉(zhuǎn)爐渣則成黑綠色，結(jié)構(gòu)緊致，密度約在4～4.5kg/m3左右。

2 銅爐渣的冷卻

銅渣爐的冷卻是爐渣浮選的掛件，其冷卻速度直接決定了銅礦物的結(jié)晶密度，爐渣冷卻速度越慢，銅相粒的遷移、聚集性就也越好。在緩慢冷卻的過(guò)程中，爐渣熔體初析能夠均勻進(jìn)行，形成良好的自形晶或半自形晶，并不斷聚集，形成幾種的獨(dú)立相，有利于后期的分離和回收。若是極速冷卻，爐渣則很難形成結(jié)晶構(gòu)造，晶粒細(xì)且分散，很難將各種晶體區(qū)分開(kāi)來(lái)，即較難進(jìn)行浮選回收。因此在煉銅爐渣冷卻過(guò)程中，廠家大多選擇保溫冷卻+水淬方式，而不是單獨(dú)的自然冷卻或是水淬冷卻方式。

3 銅爐渣選礦

3.1 銅爐渣的碎礦與磨礦

銅爐渣的碎礦與磨礦工藝費(fèi)用是礦石處理總費(fèi)用的大頭，所占比例約在60%以上。傳統(tǒng)的碎礦、磨礦多用碎磨機(jī)組打磨完成，利用率較低且成本頗高。目前國(guó)內(nèi)外多采用自磨或半自磨技術(shù)進(jìn)行磨礦處理操作，較為著名的冶煉廠有土耳其的米勒冶煉廠，加拿大的霍恩冶煉廠，我國(guó)的江銅貴冶廠等。隨著工業(yè)技術(shù)的革新，半自磨技術(shù)也已經(jīng)在國(guó)內(nèi)推廣開(kāi)來(lái)[3]。

3.2 銅爐渣的選礦方法

3.2.1 浮選法。浮選法是當(dāng)前銅爐渣的選礦主要方法，它不僅具有效率高、能耗低的特點(diǎn)，還能夠?qū)~爐渣中四氧化三鐵等雜質(zhì)去除，減少吹煉過(guò)程中石英石的用量。銅浮選法的回收率能夠達(dá)到90%以上，獲得20%的銅精礦，尾渣含銅量?jī)H在0.3%～0.5%。

3.2.2 磁選法。磁選法多用于回收渣中強(qiáng)磁性成分使用的方法，比如爐渣中含有大量的鐵合金、磁鐵礦、鈷、鎳等礦物。銅屬于非磁性礦物，且鐵橄欖石等物質(zhì)呈弱磁性，因此磁選效果也并不是盡善盡美。在銅爐渣選礦中，此種方法多于其他方法聯(lián)用。

3.2.3 重選法。對(duì)于含有一定量的粗粒度單體金屬銅的爐渣多采用此種方法，該方法能夠在磨礦過(guò)程中較好的完成單體解離工作。由于粗粒金屬銅粒子與爐渣中脈石礦物的比重差異很大，根據(jù)比重差異特性，可用重選法對(duì)粗粒金屬銅粒子進(jìn)行有效的回收。

3.2.4 火法貧化?；鸱ㄘ毞ㄖ饕糜诜祷刂厝酆瓦€原造锍工藝。其中返回重熔是回收銅的傳統(tǒng)方法；還原造锍主要是針對(duì)鈷鎳等又增加金屬回收。此外，將渣中有價(jià)金屬通過(guò)焙燒轉(zhuǎn)化或分離富集成水溶性的硫酸鹽或氯化物的火法過(guò)程也是重要的預(yù)處理手段[4]。

3.3 銅爐渣浮選藥劑和設(shè)備的選擇

3.3.1 銅爐渣浮選藥劑。銅爐渣浮選藥劑這里介紹三種，分別是多選丁基黃藥、水玻璃和硫化鈉。（1）丁基黃藥，丁基黃藥泡沫黏度較大且具有刺激性，在使用的時(shí)候應(yīng)該結(jié)合實(shí)際作業(yè)環(huán)境進(jìn)行考慮。它的銅礦物選擇性并不強(qiáng)，較Z-200相對(duì)較弱。通常還可以與兩種捕收劑聯(lián)合使用的。如將丁基黃藥和BK301聯(lián)合使用作為捕收劑，能獲得更高的使得銅回收率。（2）水玻璃，水玻璃是一種良好的分散劑，它對(duì)硅酸鹽石礦物具有很好的抑制作用，若爐渣中含有一定量的硅酸鹽，用水玻璃能夠較好的使其分離開(kāi)來(lái)。對(duì)浮選精細(xì)度要求度較高爐渣，也可以適當(dāng)添加水玻璃來(lái)減弱顆粒間的電性，起到分散礦粒，消除礦粒間的相互團(tuán)聚作用。（3）硫化鈉，硫化鈉可以作為爐渣浮選的調(diào)整劑，也可作為活化劑。在爐渣中加入適量的硫化鈉調(diào)漿能夠改善爐渣中銅礦物的浮選特性，有利于提高精礦品位和選礦回收率。其主要是改善爐渣中的金屬銅和冰銅的浮游特性。

3.3.2 銅爐渣選礦設(shè)備。銅爐渣選礦的主要設(shè)備可以分為三種，分別是破碎機(jī)、自磨機(jī)和浮選設(shè)備。破碎機(jī)中，顎式破碎機(jī)憑借著高效率、破碎度高等優(yōu)點(diǎn)獨(dú)占鰲頭，此外，深腔顎式破碎機(jī)等設(shè)備應(yīng)用度也越來(lái)越高，受重視程度日益加劇。自磨機(jī)由于型號(hào)不同可以分為長(zhǎng)筒和短筒兩種，若是對(duì)銅爐渣進(jìn)行細(xì)磨多選長(zhǎng)筒形自磨機(jī)，主要原因是物料在長(zhǎng)筒自磨機(jī)中停留的時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)較為穩(wěn)定；反之，粗磨則多選短筒自磨機(jī)。浮選設(shè)備的選擇則是根據(jù)爐渣的相對(duì)密度來(lái)判斷的，選擇合適的浮選設(shè)備被技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義[5]。

4 江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠銅渣選礦廠案例分析

我國(guó)江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠以前采用的爐渣處理方式為電爐貧化，雖然速度相對(duì)較快，但是冶煉量極低，并不能達(dá)到高效、徹底的冶煉目的。之后，貴冶借鑒國(guó)外爐渣處理的經(jīng)驗(yàn)并通過(guò)緩冷電爐渣的浮選試驗(yàn)，最終確定了轉(zhuǎn)爐渣和電爐渣混選工藝流程，即一段粗磨、半自磨加球磨工藝流程。銅渣選礦廠的選別工藝流程為兩段磨礦、兩段選別，選別中礦再磨返回二段磨礦。破碎設(shè)備采用北京華諾維公司PEWD75150型外動(dòng)式低矮顎式破碎機(jī)，磨礦設(shè)備為一臺(tái)奧托昆普公司生產(chǎn)的Φ5.2m×5.2m半自磨機(jī)和兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)Φ5.03m×8.3m球磨機(jī)，浮選設(shè)備為40m38m3CLF系列粗顆粒充氣機(jī)械攪拌式浮選機(jī)。精礦和尾礦的脫水采用濃縮、過(guò)濾兩段脫水工藝。該項(xiàng)目投產(chǎn)后每年可從廢棄的電爐渣中回收大量的銅金屬。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，企業(yè)對(duì)銅爐渣綜合利用的積極性正在逐漸上升。作者認(rèn)為：云南銅業(yè)股份有限公司冶煉加工總廠（下面簡(jiǎn)稱“總廠”）現(xiàn)在處理轉(zhuǎn)爐渣的辦法還是返回電爐，增加能耗的同時(shí)還導(dǎo)致電爐的壽命降低，同時(shí)還增加爐渣含銅?？倧S現(xiàn)在爐渣采取水淬的方式冷卻，含銅在0.75%左右，電爐渣量按60%的渣率，年處理物料量74.3萬(wàn)噸，渣量為44萬(wàn)噸。平均含銅每上升0.01%，則多損失金屬銅44噸，反之則多回收金屬銅44噸。按銅價(jià)7萬(wàn)元/噸計(jì)算，爐渣平均含銅每上升0.01%，則多損失308萬(wàn)元，反之亦然。通過(guò)浮選后渣含銅在0.3%～0.5%，則多回收金屬銅1980～1100噸，這樣一來(lái)可以產(chǎn)生上億元的效益，同時(shí)還降低有價(jià)金屬的浪費(fèi)。如果轉(zhuǎn)爐渣通過(guò)浮選而不直接加入電爐，可以增加電爐的壽命，而且還可以降低電爐的能耗。由于銅爐渣浮選法在貴冶的成功運(yùn)用，建議總廠借鑒使用。同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、環(huán)保及爐渣浮選后排除的銅尾礦含量，銅礦回收具有極大可能性，值得進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]劉大星，蔣開(kāi)喜，王成彥.銅濕法冶金技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[C]//邱定蕃.有色金屬進(jìn)步科技與展望——紀(jì)念《有色金屬》創(chuàng)刊50周年專(zhuān)輯[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1999：219-225.

[2]雷貴春.淺論銅渣選礦及綜合利用[J].礦產(chǎn)綜合利用，1996（5）.

[3]楊峰.半自磨技術(shù)在爐渣選礦中的應(yīng)用研究[J].銅業(yè)工程，2006（1）：19-23.

[4]王少青.銅爐渣選礦工藝流程設(shè)計(jì)探討[J].有色礦山，1998（6）：20-23.

[5]湯雁斌.提高煉銅爐渣選礦指標(biāo)的工藝措施[J].礦冶工程，2005（2）：31-33.