熔煉渣型成分對提高金屬回收率的影響

葸 軍，趙 璧，張宇云，袁彬雄

（涼山礦業股份有限公司昆鵬公司，四川 涼山 615141）

1 渣型對沉降電爐渣含銅的主要影響

渣型是影響爐渣性質的主要因素，而渣型是通過加減SiO2的手段來調整的，同時也是對爐渣的堿度進行微調，進而控制熔體中Fe3O4的含量，其在渣中含量直接影響著渣含銅。根據研究發現熔體渣中堿度與Fe3O4含量呈正比關系。隨著SiO2含量的增加，Fe3O4含量逐漸降低。根據擬合方程可計算出當SiO2含量從30%增加至33%，則熔體中Fe3O4含量從6.927%降至5.918%，根據此方程計算，當SiO2含量達到35%時，熔體中Fe3O4含量可降至5.248%。

表1 不同渣型控制條件下磁性鐵及渣含銅情況

根據昆鵬公司2013年生產至今的情況，不同渣型控制條件下的渣含銅、磁性鐵的含量不同，自2013年至今共產生17028個電爐渣數據，從數據統計分析不同渣型條件下的棄渣含銅情況如表1。

從上表1中可以看出：

（1）渣型直接影響到爐渣內的磁性鐵情況，即隨著渣型不斷地增加，Fe3O4含量表現為逐漸降低，其主要原因如下：

FeS(l)+3Fe3O4(s)+5SiO2(s)=5(2FeO·SiO2)(l)+SO2(g)

在SiO2存在的條件下，渣中Fe3O4含量會與冰銅中的FeS反應進行造渣反應，降低其在渣中的含量。

（2）渣型對沉降電爐內的棄渣含銅造成了直接的影響，從表中可以看出，渣型在小于0.95時，隨著渣型的不斷增大，棄渣含銅逐步降低，且下降趨勢明顯，但渣型超過0.95時，隨著渣型的上升，爐渣內棄渣含銅量處于平穩狀態。

2 爐渣主要成分與渣含銅控制的關系

生產中主要以磁性鐵（Fe3O4）為控制指標，渣型指標可作為參考控制，其主要原因在于入爐原料中雜質成分的改變，以渣型為爐渣主要控制指標時隨著原料內CaO、MgO、Al2O3的變化，磁性鐵會出現較大的波動，而磁性鐵作為艾薩爐內的氧氣傳遞介質，直接影響到反應速率的快慢，對爐內反應的平穩運行起到至關重要的作用，若其出現較大波動時，對爐內反應速率、溫度波動以及負荷率都會產生較大影響。取昆鵬公司6年以來主要爐渣成分如表2。

目前生產體系中，熔煉產生的爐渣內除Fe、SiO2兩種主要元素之外，影響爐渣主要性質的雜質元素有CaO、MgO以及Al2O3，現就熔渣內該三種雜質元素對渣內含銅的影響，取2016年～2018年沉降電爐渣數據統計分析。

表2 爐渣成分與渣型統計記錄表

2.1 鈣鎂鋁總和對渣含銅的影響

圖1中是對生產數據渣含銅從低到高做了排序后統計出的鈣鎂鋁元素之和對渣含銅的影響，可以看出，隨著渣含銅的逐漸升高，爐渣內鈣鎂鋁元素之和呈現出先降低后增長的情況，當鈣鎂鋁元素之和控制在11%時，電爐渣含銅基本可以控制在0.5%以內，相反，若該三種元素過高時會造成爐渣粘度上升，銅渣分離效果變差，渣含銅急劇上升。生產過程中應嚴格控制鈣鎂鋁元素之和在9%～12%之間，為降低渣含銅提供較為合理的雜質控制條件。

圖1 鈣鎂鋁元素之和對渣含銅的影響統計折線圖

2.2 氧化鈣、氧化鎂、氧化鋁分別對渣含銅的影響

圖2 鈣、鎂、鋁分別對渣含銅的影響統計折線圖

隨著CaO的逐漸上升，渣含銅呈現為逐漸下降的狀態，其主要原因為CaO的存在會在爐渣中形成FeO-CaO-Si2O三元系渣，降低爐渣的粘度及熔點，增加爐渣的流動性，使得銅渣分離效果變好，降低渣含銅。隨著MgO的逐漸上升，爐渣內渣含銅逐漸下降，但當渣中MgO含量超過4%時，渣含銅會急劇上升，其主要原因為當爐內CaO不足時，少量的MgO在爐渣中會替代CaO的作用形成三元渣系降低熔渣粘度，但過量的MgO熔點較高，會造成放渣口結瘤，導致排放困難，同時使得銅渣分離效果變差，造成渣含銅上升。

Al2O3的逐步上升會導致渣含銅上升，其主要原因為Al2O3熔點高達2045℃，過量的氧化鋁會造成爐渣熔點上升，影響銅渣分離效果。

3 結論

（1）適當提高渣型控制（渣型＞0.9），保證沉降電爐渣內的磁性鐵含量低于5%可有效降低爐渣內棄渣含銅量，保證棄渣含銅＜0.5%。

（2）爐渣內鈣鎂鋁元素總和的上升會造成爐渣含銅上升；控制爐渣渣含銅最佳的鈣鎂鋁之和為9%～11%。

①爐渣內氧化鈣含量的上升會大幅度降低渣含銅，生產過程中控制爐渣中氧化鈣含量應在3%以上。②爐渣內氧化鎂含量少量的上升也會有利于渣含銅的降低，但其量超過3.5%時會造成爐渣熔點上升，銅渣分離效果變差，渣含銅升高。③氧化鋁的上升不但會造成渣含銅的持續上升，生產中應嚴格控制其爐渣中的含量在5%以內。