銅爐渣選礦及提取方法綜述

摘 要：文章介紹了銅爐渣成分、分選方法和國內一些銅爐渣選礦實例；簡述了從銅爐渣中直接提取有價金屬的其他方法。旨在為相關工作提供參考。

關鍵詞：銅爐渣；選礦；提取

礦產資源是重要的國民物質基礎，與經濟增長密切相關，而目前人類正面臨著大規模礦產資源枯竭問題，資源貧乏與經濟增長之間矛盾日益突出[1]。為滿足日益增長的銅需求，我國每年都需要進口大量的銅金屬。因此，從資源獲取方式來說，從煉銅爐渣中浮選回收礦石在我國顯得尤為重要。我國每年大約產出銅爐、渣數量400余萬噸，目前已累計有5000萬噸，大約能夠產出50多萬噸稀有金屬。由此可見，銅爐渣的二次開發對綜合利用資源及我國國民經濟發展有著重要作用。

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；轉爐渣則成黑綠色，結構緊致，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。在緩慢冷卻的過程中，爐渣熔體初析能夠均勻進行，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，爐渣則很難形成結晶構造，晶粒細且分散，很難將各種晶體區分開來，即較難進行浮選回收。因此在煉銅爐渣冷卻過程中，廠家大多選擇保溫冷卻+水淬方式，而不是單獨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用是礦石處理總費用的大頭，所占比例約在60%以上。傳統的碎礦、磨礦多用碎磨機組打磨完成，利用率較低且成本頗高。目前國內外多采用自磨或半自磨技術進行磨礦處理操作，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，我國的江銅貴冶廠等。隨著工業技術的革新，半自磨技術也已經在國內推廣開來[3]。

3.2 銅爐渣的選礦方法

3.2.1 浮選法。浮選法是當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，還能夠將銅爐渣中四氧化三鐵等雜質去除，減少吹煉過程中石英石的用量。銅浮選法的回收率能夠達到90%以上，獲得20%的銅精礦，尾渣含銅量僅在0.3%～0.5%。

3.2.2 磁選法。磁選法多用于回收渣中強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用。

3.2.3 重選法。對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，根據比重差異特性，可用重選法對粗粒金屬銅粒子進行有效的回收。

3.2.4 火法貧化。火法貧法主要用于返回重熔和還原造锍工藝。其中返回重熔是回收銅的傳統方法；還原造锍主要是針對鈷鎳等又增加金屬回收。此外，將渣中有價金屬通過焙燒轉化或分離富集成水溶性的硫酸鹽或氯化物的火法過程也是重要的預處理手段[4]。

3.3 銅爐渣浮選藥劑和設備的選擇

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，在使用的時候應該結合實際作業環境進行考慮。它的銅礦物選擇性并不強，較Z-200相對較弱。通常還可以與兩種捕收劑聯合使用的。如將丁基黃藥和BK301聯合使用作為捕收劑，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來。對浮選精細度要求度較高爐渣，也可以適當添加水玻璃來減弱顆粒間的電性，起到分散礦粒，消除礦粒間的相互團聚作用。（3）硫化鈉，硫化鈉可以作為爐渣浮選的調整劑，也可作為活化劑。在爐渣中加入適量的硫化鈉調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 銅爐渣選礦設備。銅爐渣選礦的主要設備可以分為三種，分別是破碎機、自磨機和浮選設備。破碎機中，顎式破碎機憑借著高效率、破碎度高等優點獨占鰲頭，此外，深腔顎式破碎機等設備應用度也越來越高，受重視程度日益加劇。自磨機由于型號不同可以分為長筒和短筒兩種，若是對銅爐渣進行細磨多選長筒形自磨機，主要原因是物料在長筒自磨機中停留的時間較長，生產較為穩定；反之，粗磨則多選短筒自磨機。浮選設備的選擇則是根據爐渣的相對密度來判斷的，選擇合適的浮選設備被技術經濟指標有著重要意義[5]。

4 江西銅業集團公司貴溪冶煉廠銅渣選礦廠案例分析

我國江西銅業集團公司貴溪冶煉廠以前采用的爐渣處理方式為電爐貧化，雖然速度相對較快，但是冶煉量極低，并不能達到高效、徹底的冶煉目的。之后，貴冶借鑒國外爐渣處理的經驗并通過緩冷電爐渣的浮選試驗，最終確定了轉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。破碎設備采用北京華諾維公司PEWD75150型外動式低矮顎式破碎機，磨礦設備為一臺奧托昆普公司生產的Φ5.2m×5.2m半自磨機和兩臺國產Φ5.03m×8.3m球磨機，浮選設備為40m38m3CLF系列粗顆粒充氣機械攪拌式浮選機。精礦和尾礦的脫水采用濃縮、過濾兩段脫水工藝。該項目投產后每年可從廢棄的電爐渣中回收大量的銅金屬。

5 結束語

隨著經濟發展和技術進步，企業對銅爐渣綜合利用的積極性正在逐漸上升。作者認為：云南銅業股份有限公司冶煉加工總廠（下面簡稱“總廠”）現在處理轉爐渣的辦法還是返回電爐，增加能耗的同時還導致電爐的壽命降低，同時還增加爐渣含銅。總廠現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74.3萬噸，渣量為44萬噸。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7萬元/噸計算，爐渣平均含銅每上升0.01%，則多損失308萬元，反之亦然。通過浮選后渣含銅在0.3%～0.5%，則多回收金屬銅1980～1100噸，這樣一來可以產生上億元的效益，同時還降低有價金屬的浪費。如果轉爐渣通過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用，建議總廠借鑒使用。同時考慮經濟、節能、環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，值得進一步研究。

參考文獻

[1]劉大星，蔣開喜，王成彥.銅濕法冶金技術的國內外現狀及發展趨勢[C]//邱定蕃.有色金屬進步科技與展望——紀念《有色金屬》創刊50周年專輯[M].北京：冶金工業出版社，1999：219-225.

[2]雷貴春.淺論銅渣選礦及綜合利用[J].礦產綜合利用，1996（5）.

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

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

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