淺析轉爐渣緩冷時間對浮選回收銅的影響

景 宇，崔 強，宋振國

（1.江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪335424；2.礦冶科技集團有限公司 礦物加工科學與技術國家重點實驗室，北京102628）

1 引言

銅渣是煉銅過程中產生的渣，屬有色金屬渣的一種。在我國以火法為主的銅生產中，每生產1t銅將產出2～3t渣，數量大且品位比多數銅礦山開采品位要高，開展合理的銅渣回收技術研究對促進循環經濟和可持續發展具有重要的戰略意義和現實意義。

影響銅渣浮選回收的因素有很多，如冶煉工藝、設備、銅渣冷卻方式及原礦性質等。已有的研究表明，冷卻對銅渣的選礦回收指標起到決定性作用，急速冷卻會使爐渣形成非晶質構造，而且銅礦物結晶粒度細而分散，致使爐渣中的銅難以回收，而緩冷制度有利于銅相粒子長大，這是爐渣浮選的關鍵［1-4］。

貴溪冶煉廠目前采用緩冷后噴淋的冷卻制度處理銅渣，可以通過浮選回收其中的銅，但是指標有待優化。本研究針對貴溪冶煉廠的轉爐銅渣，采用五種不同的緩冷時間得到不同性質的銅渣，從化學成分、化學物相、礦物組成、粒度組成、浮選指標五個方面考察，旨在得出適合浮選的轉爐渣緩冷時間，從而進一步指導生產。

2 試驗樣品

將同一批次的轉爐爐渣分別倒入5個不同的渣包，分別自然冷卻15h、20h、25h、30h、40h，再進行噴淋，噴淋后的礦樣依次經過顎式破碎機、對輥破碎機，得到-2mm樣品五種，以下分別簡稱T15、T20、T25、T30、T40樣品。

2.1 化學成分分析

對五種樣品進行多元素分析，分析結果見表1。

表1 礦樣化學多元素分析結果

表1 數據表明，五個轉爐渣樣品的銅品位2.95%～7.98%之間，存在較大差異，這主要由給入渣包的原料的差異導致，這部分差異在工業中較難消除。

2.2 化學物相分析

對五種樣品進行化學物相分析，分析結果見表2。

表2 礦石中銅化學物相分析結果

表2 數據表明，5個轉爐渣樣品中的銅主要以金屬銅和硫化物中銅的形式存在，這部分銅礦物具有較好的可浮性。鐵礦物中的銅和硅酸鹽中的銅屬于較難回收的銅礦物相，T40樣品中兩種難選銅的含量遠高于其他樣品。

3 礦物組成

為了了解緩冷時間長短帶來爐渣性質的改變，先對不同冷卻時間的爐渣礦物組成做了研究，表3是5個不同冷卻時間轉爐渣中主要礦物組成及相對含量表。

表3 不同爐渣的礦物組成

表3 顯示T40中石英含量遠高于其余4個樣品，在冶煉渣的冷卻過程中不會新生成石英，結合物相分析結果中T40異常高的“鐵礦物中銅”和“硅酸鹽中銅”含量可知T40渣樣的性質與其他渣樣存在較大差異，而這種差異是由冶煉過程或原料性質決定而與冷卻時間關系較小。

由表3可以看出，除T40外的其它轉爐渣，總體上隨著冷卻時間的增加，鐵橄欖石減少，鐵酸鹽增加，其他硅酸鹽相變化較小。隨著冷卻時間的增加，轉爐渣中的部分鐵橄欖石中的鐵轉變為鐵酸鹽，從而造成鐵橄欖石減少、鐵酸鹽增加的現象。在轉爐渣中可見部分鐵橄欖石邊緣被鐵酸鹽交代，生成有鐵酸鹽反應邊的鐵橄欖石顆粒，如圖1。

圖1 轉爐渣光學顯微鏡照片放大20倍

4 主要銅礦物嵌布粒度

關于爐渣緩冷的研究報道中，有多位學者研究表明緩冷能夠促進含銅礦物結晶長大，對后續浮選回收有利［5-6］。

根據化學物相及礦物組成結果可知，此次五種轉爐渣中主要含銅礦物為金屬銅及冰銅，對這兩種礦物的嵌布粒度進行分析研究。

4.1 金屬銅

金屬銅的嵌布粒度表見表4，由表中結果可見，T15樣品中在+0.833mm粒級含量較高，為32.06%，原因是該粒級存在一個大的金屬銅顆粒，剔除該數據后，T15整體粒度情況與其他4個樣品相差較小。對比其余4個樣品，金屬銅的在該緩冷時間范圍內平均粒度變化不大，粒度分布范圍也沒有明顯的改變。可以認為在試驗的5個時間范圍內，金屬的嵌布粒度沒有隨著時間變化而有明顯變化。

表4 不同爐渣的金屬銅嵌布粒度

4.2 冰銅

冰銅的嵌布粒度見表5，由表中結果可見，冷卻時間超過15h后，冰銅的平均粒度有較大提高。T25樣品中的粗粒級冰銅較多，因此平均粒度較大。總的來看五種樣品中細粒級（-0.010mm）冰銅都比較少，可以認為幾種樣品的冰銅粒級都達到了選礦的要求。

表5 不同爐渣的冰銅嵌布粒度

5 浮選試驗

根據選廠目前所用藥劑制度，按照圖1流程對5種樣品分別進行實驗室浮選試驗，所得試驗結果見表6。

表6 全流程閉路試驗結果

圖2 浮選試驗流程

由表6數據可見，該流程適應性較好，不同冷卻時間的銅渣均可獲得高品位銅精礦。除T40樣品外其余樣品浮選回收率都較高，T25樣品尾礦中Cu損失率最低，為4.48%，而T20樣品尾礦Cu品位最低，為0.22%。T40樣品原礦含銅遠高于其他樣品，可能存在藥劑用量不足的情況，將捕收劑提高50%后進行了對比試驗，得到結果見表7。

表7 T40樣品對比試驗結果

由表7可見，T40樣品在大幅度提高藥劑用量后尾礦品位未進一步降低，說明尾礦中的銅在該條件下難以有效回收。由表2，T40樣品物相分析結果可知，該樣品中鐵礦物中銅和硅酸鹽中銅的分配率分別為8.39%和5.26%，其中硅酸鹽中銅基本無法回收，而鐵礦物中銅可部分回收，這是表2中T40樣品尾礦難以降低的主要原因。

通過浮選結果可知，在試驗的幾種緩冷時間內，浮選尾礦品位變化較小，15h的緩冷時間即可滿足。而T40樣品的尾礦銅品位為0.60%，遠高于其他4個樣品，這主要是由于其中的難選銅（鐵礦物中的銅和硅酸鹽中的銅）較多引起的，硅酸鹽中銅、鐵礦物中銅是無法隨冷卻時間的延長而增加的，由此可推斷該樣品與其他樣品在礦物組成上的差異主要是在冶煉過程中造成的。結果表明，冶煉過程對冶煉渣性質的影響在一定程度上高于緩冷時間。在一定條件下優化冶煉過程，控制冶煉渣的性質，并采用合理的緩冷時間，有望獲得更佳的渣選指標。

6 結論

（1）通過控制緩冷時間得到的T 15、T 20、T25、T30、T40五 種 轉 爐 渣 樣 品，銅 品 位 在2.95%～7.98%之間，這主要是給入渣包的原料有所差異導致，這部分差異在工業中較難消除。

（2）不同冷卻時間的爐渣之間礦物組成有所差別，增加爐渣的緩冷時間，爐渣中的鐵橄欖石有向鐵酸鹽轉換的現象；而T40樣品中的石英較多主要原因是冶煉過程不充分導致的。不同冷卻時間的緩冷轉爐渣粒度差異較小，且銅相粒度在-0.010mm以下含量很少。

（3）在試驗范圍內，冷卻時間15h已可滿足浮選要求，進一步延長冷卻時間浮選指標無明顯提高。

（4）T40工藝礦物學與選礦試驗結果表明，浮選指標主要受銅的賦存狀態的影響，冶煉過程對冶煉渣性質的影響在一定程度上高于緩冷時間，在一定條件下優化冶煉過程，控制冶煉渣的性質，并采用合理的緩冷時間，有望獲得更佳的渣選指標。