水淬銅渣技術要求標準研究

舒敏，劉昆，李德軍，彭康，王迪，徐玉婷，葉林敏靚

（1.銅陵市標準化研究中心，安徽 銅陵244000；2.銅陵海關，安徽 銅陵244000；3.銅陵有色金屬集團股份有限公司，安徽 銅陵244000）

1 編制水淬銅渣技術要求企業標準的意義

有色工業是國民經濟的重要基礎產業，在我國工業化、城鎮化進程中發揮著重要作用。《關于加快推進生態文明建設的意見》[1]明確指出：“全面促進資源節約循環高效利用，推動利用方式根本轉變。”發展循環經濟，按照減量化、再利用、資源化的原則，推進礦渣等大宗固體廢棄物綜合利用，對涉及有色企業處理主要污染排放物的冶煉渣綜合利用，日顯其重要。

根據中國有色金屬工業協會統計[2]，2018年，我國有色金屬工業銅產量為903 萬t，其中礦產銅產量為667 萬t。按1 t 礦產銅產生4 t 銅渣測算，2018年產生銅渣約2 668 萬t。銅渣的含鐵量很高，還含有不同量的Cu，Pb，Zn 等金屬，另外還含有較高的SiO2和CaO等成分，應用領域較為廣泛。

水淬銅渣是銅冶煉過程中產生的一種工業廢渣,是熔融態煉銅爐渣在爐后水淬池中經急冷粒化而成的玻璃質材料。水淬銅渣的外觀呈黑色,顆粒略粗于普通砂,質地堅硬，棱角分明，表面光滑，空隙率大，基本以玻璃相存在。

水淬銅渣中含有的游離氧化鈣，在水化后體積膨脹，造成體積安定性不良，會影響到使用。為避免在使用過程中Cu 和Fe 等有價金屬的浪費，提高資源化利用效率，經過多年不斷技術創新，提出了水淬銅渣的企業標準，為水淬銅渣的應用提供了技術保障，受到用戶歡迎與肯定。以高質量標準規范和引領水淬銅渣利用的高質量發展，以水淬銅渣高質量產品標準，促進資源化利用行業的可持續發展。

2 水淬銅渣的特點

水淬后的銅渣組織結構致密，鐵、銅、硅交互嵌布，渣中銅元素主要以Cu2S 和Cu 形成的冰銅相狀態存在，并夾雜少量FeS，ZnS，PbS，粒度小于100 μm，但大部分在5 μm 以下，大于50 μm 的銅粒子很少，冰銅相內成分復雜，銅結合率較高[3]。水溶銅渣的顆粒大小不等，形狀不規則，有個別細針狀顆粒和爐渣狀多孔顆粒，顆粒組成略大于普通砂的級配區。

因水淬銅渣中含有鐵的氧化物及脈石等形成的硅酸鹽與氧化物，其摩氏硬度在5.4～5.46，密度約為4.495 t/m3，可作為生產磨料的原料，代替黃砂用作除銹磨料，在國內外船舶制造工業的噴砂除銹工藝中已有應用。

3 水淬銅渣企業標準編制的原則

（1）規范性原則。該標準嚴格按照GB/T 1.1—2009《標準化工作導則 第1 部分：標準的結構和編寫》給出的規則，并結合GB/T 20001.10—2014《標準編寫規則第10 部分：產品標準》等基礎標準，保證了標準的規范性。

（2）協調性原則。在確定標準評價指標時，廣泛參考了已有的銅冶煉渣相關國標、行標中所設定的技術要求，與已頒布實施的國內相關技術標準進行協調，盡量與國家相關標準、法規接軌，保證標準的統一性和協調性。近年發布的銅冶煉渣相關國家標準有：GB/T 20424—2006《重金屬精礦產品中有害元素的限量規范》、GB/T 27682—2011《銅渣精礦》、GB/T 33813—2017《用于水泥和混凝土中的精煉渣粉》、GB/T 17850.3—1999《涂覆涂料前鋼材表面處理 噴射清理用非金屬磨料的技術要求銅精煉渣》等。本標準的研制在兼顧考慮上述標準中產品性能指標的同時，更加關注了水淬渣的高效能特性要求。

（3）適用性原則。本標準的制定基于水淬銅渣的利用現狀及特點，對標準中的技術要求盡可能進行了量化，使其具有可操作性，便于水淬銅渣產品的應用。

（4）科學性原則。查閱了國內相關技術資料和標準規范，對水淬銅渣涉及到的相關專業知識進行了大量的研究分析，力求科學性。

4 標準主要內容

在掌握水淬銅渣產品的性能、特點以及國內相關技術資料分析的基礎上，結合行業對水淬銅渣的利用情況，明確了標準化對象的邊界，確定了標準所針對的使用對象及標準的主要內容。

4.1 術語和定義

為便于使用者理解標準內容，給出了可能理解不一致、在標準文本中多次使用、覆蓋本標準范圍所屬領域的水淬銅渣的定義，即：熔融態煉銅爐渣在爐后水淬池中經急冷粒化而形成的產品。

4.2 技術要求

產品技術要求包括了外觀、技術性能、環保等方面的指標。指標選取按照重點突出、科學合理、可操作性強同時指標數據易于獲取。采用定性和定量指標相結合的原則，對水淬銅渣的外觀，以及Cu，S，Fe，SiO2，CaO 等化學成分進行了規定。在外觀上水淬銅渣為黑色顆粒狀固體；Cu，S，Fe，SiO2，CaO 含量（質量分數）分別不大于0.8%，1.2%，45%，37%，8%。

4.3 試驗方法

為了統一檢測標準，保證檢測數據的公平、公正，標準規定了水淬銅渣的外觀和Cu，S，Fe，SiO2，CaO 等化學成分的試驗方法。Cu 含量的分析方法參照DB34/T 2879—2017《銅渣尾礦化學分析方法 銅含量的測定》的規定進行；S 含量的分析方法參照GB/T 16597—2019《冶金產品分析方法—X 射線熒光光譜通則》的規定進行；Fe 含量的分析方法參照DB34/T 2878—2017《銅渣尾礦化學分析方法鐵含量的測定》的規定進行；SiO2和CaO 含量的分析方法參照YB/T 4177—2008《爐渣X 射線光譜分析方法》的規定進行。

4.4 檢驗規則

為確保出廠產品符合標準要求，規定了包括出廠檢驗、批次檢驗以及不合格品的要求。Cu 為出廠必檢項目，S，Fe，SiO2，CaO 等根據合同要求協商檢測；產品為同等生產條件下連續生產，生產控制樣和出廠產品的檢測以當日生產量組批，原則上不超過1 500 t。檢驗結果如不符合標準結果，應取雙倍重新進行復檢，對復檢不符合指標，判定該產品不合格。

5 結語

水淬銅渣原作為工業固廢，代黃砂應用于除銹工藝上，工程性能良好。大量無害化、資源化利用，不但可以解決砂源不足的困難,也使水淬銅渣成為一種再生資源，變廢為寶，減少了環境污染，并取得良好的經濟效益和社會效益。

水淬銅渣標準的制定，將統一和規范水淬銅渣的產品，通過對水淬銅渣技術性能的規范，有利于提高水淬銅渣的資源化利用水平，生產企業將在生產制造中自覺有效制止浪費，合理利用資源，確保產品的可靠性。

在先進標準的引領下，可有效支撐并領航水淬渣資源化利用行業的綠色、循環發展。水淬銅渣標準的定性要求和關鍵指標的定量要求，隨著技術進步和產業發展，還將不斷予以擴展和提高。