从冶炼铜渣回收铜铁的试验研究_匡敬忠
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Abstract： The occurrence states of copper and iron in smelting copper slag are explained，the effect factors of copper and iron recovery from smelting copper slag are analyzed． Experiment was made on a technological process of flotation and magnetic separation to comprehensively recover copper and iron in the smelting slag from a copper company，and good separation indexes were achieved． By a closed circuit consisting of one roughing，two scavenging and re － concentration，at the grinding fineness of － 0． 037 mm fractions taking up 95． 27% ，a copper concentrate grading 46． 36% at a recovery 83． 63% was obtained． An iron concentrate grading 51． 81% at a recovery of 30． 88% was obtained by means of regrinding and adding dispersant． Key Words： Smelting copper slag，Copper minerals，Iron mineral，Flotation，Magnetic separation
ຫໍສະໝຸດ Baidu表 3 捕收剂的用量试验
捕收剂 用量 /（ g /t）
丁黄
160
丁黄
180
丁黄
200
丁黄
220
产品 产率 /% 品位 /%
铜粗精矿 尾矿 铜渣
铜粗精矿 尾矿 铜渣
铜粗精矿 尾矿 铜渣
铜粗精矿 尾矿 铜渣
8． 35 91． 65
100 14． 05 85． 95
铜冶炼造锍过程中，冰铜中要有适当的硅酸盐 成分，此时冶炼吹入的空气速度要稳定，使得炉内铁 先被氧化成 FeO （ Fe2 + ） ，FeO 与 SiO2 形 成 铁 橄 榄 石，其反应式如下：
2FeO + SiO2 = Fe2［SiO4 ］（ 铁橄榄石） FeO 将进一步被氧化成为 Fe2 O3 ，FeO 与 Fe2 O3 将按一定比例结晶析出形成磁铁矿 （ Fe3 O4 ） ， ［5 － 6］ 它是铁回收的主要矿物，而在造渣过程中，如果磁铁 矿含量过高将导致熔体粘度增大，从而使得铜锍与 炉渣分离困难，导致炉渣中铜的机械夹杂严重，并且 部分铜将呈细微颗粒被其他矿物包裹，被包裹的铜
匡敬忠，等： 从冶炼铜渣回收铜铁的试验研究
55
难于浮选回 收，为 此 铜、铁 的 有 效 回 收 存 在 一 定 的 矛盾。 1． 2 渣的冷却速度快慢
铜渣是一种“人 造 矿 石 ”，铜、铁 的 有 效 回 收 除 了上述冶炼方法与操作因素外，还受到炉渣的冷却 方式和冷却速度的影响。冷却方式可分 3 种： 自然 冷却，水淬冷却，保温缓冷 + 水淬冷却。在急冷条件 下，炉渣中的铜矿物结晶粒度细而分散，形成玻璃状 的非晶质结构，不利于铜和铁相粒子的迁移、聚集、 长大，致使铜渣难磨，影响渣中铜的可浮性，同时炉 渣中磁铁矿相难以长大。在缓冷条件，炉渣中铜矿 物可以很好 地 迁 移、聚 集 生 长，形 成 的 结 晶 粗 且 集 中，形成的磁铁矿（ Fe3 O4 ） 晶体也较为粗大，而此时 的磁铁矿（ Fe3 O4 ） 相呈多边形的自行晶或树枝状晶 形存在，磨矿时有利于矿物的单体解离，对提高铜和 铁的品位有着关键作用［7 － 8］。 1． 3 铜渣的组成成分
0前言
现今我国的铜产量位居全世界第一，据统计估 算，1949 ～ 2010 年我国产出的冶炼铜渣达到 5000
万 t 左右。随着各铜冶炼企业的产能提高，冶炼铜 渣量不断增多，铜渣的有效综合利用显得十分重要。 目前我国铜渣处理仅用于建筑材料，造成了资源浪 费［1 － 3］，因为铜 渣 中 存 在 大 量 的 有 价 金 属，如 Cu、 Fe、Au、Ag、Ni 等，其中铜品位在 0． 5% ～ 8% ，铁的 品位在 40% 左右，而我国开采铜矿石品位大部分都 在 1% 以下，铁矿的平均品位只有 29． 3% ，可见铜渣 中有 价 元 素 有 巨 大 的 开 发 潜 力［4］。 作 者 采 用 浮 选 － 磁选流程，对从冶炼铜渣中回收铜和铁的工艺 流程和药剂制度进行了研究。
83． 63% 的铜精矿； 通过二段磨矿加入分散剂，获得了铁品位
51． 81% 、回收率为 30． 88% 的铁精矿。
关键词： 冶炼铜渣； 铜矿物； 铁矿物； 浮选； 磁选
中图分类号： TD952
文献标识码： A
文章编号： 1005 － 2763（ 2012） 04 － 0054 － 04
Experimental Study on the Copper and Iron Recovery from Smelting Copper Slag
* 收稿日期： 2011 － 08 － 28 基金项目： 江西省青年科学家培养对象（ 井冈之星） 资助项目（ 20112BCB23020） ． 作者简介： 匡敬忠（ 1971 － ） ，男，江西泰和人，博士，教授，主要从事矿物分选理论与工艺研究，Email： kj － zhong@ 126． com。
图 1 铜粗选流程
56
矿业研究与开发
2012，32（ 4）
表 2 不同捕收剂粗选铜试验结果
捕收剂
种类 用量 /（ g /t）
乙黄
180
丁黄
180
LP － 01
180
酯 － 105
180
Z － 200
180
产率 /%
8． 40 14． 05 10． 36 9． 80 13． 58
Cu 品位 /%
18． 63 13． 03 16． 04 12． 88 13． 05
1 高效回收铜渣中铜、铁的影响因素分析
铜渣是高温火法冶炼铜的副产物，主要包含冰 铜熔炼渣和粗铜吹炼渣，成分包含硫化铜、氧化铜、 金属铜、磁铁矿、铁橄榄石及玻璃体等非晶质体。铜 的回收对象为 Cu2 S、CuS 及单质 Cu，而 CuO 难以浮 选回收； 目前，大多数采用电炉贫化法和浮选法回收 铜渣中的铜，浮选法因具有成本低、精矿回收率高、 尾矿中铜的品位低等优点而被广泛采用。影响铜的 品位和回收率因素如下。 1． 1 冶炼过程
Cu 回收率 /%
68． 54 81． 37 73． 86 56． 1 78． 76
3． 3 磨矿细度试验 由于铜渣 难 磨、嵌 布 粒 度 细、莫 氏 硬 度 高 的 原
因，磨矿细度对铜、铁回收指标的影响非常明显。在 自然 pH 值、捕收剂丁基黄药 180 g / t、分 散 剂 600 g / t的条件下，进行了磨矿细度对铜品位和回收率影 响的对比试验，结果见图 2。从图 2 可以看出，随着 磨矿细度的增加，粗选铜的品位逐渐减少，而回收率 逐渐增大； 但是，当磨矿细度 － 0． 037mm 占 97． 21% 时，铜的回收率反而降低，认为可能是炉渣性质使得 矿物在磨矿过程中产生次生细泥而影响铜矿的品位 和回收率。所 以 磨 矿 细 度 确 定 为 － 0． 037 mm 占 95． 27% ，在 此 条 件 下，可 以 获 得 铜 的 品 位 为 13． 05% 、回收率为 81． 37% 的铜精矿。
混合样多元素分析结果如表 1 所示。 XRD 分析结果表明，混合样的铜矿物大部分是 硫化矿，氧化铜很少，其他的主要是铁硅酸盐，含铁矿 物中磁铁矿（ Fe3 O4 ） 和赤铁矿（ Fe2 O3 ） 的含量较少， 绝大部分为铁橄榄石，它是组成炉渣的基本体系成
分，这是造成了铜的回收率不高和铁品位低的主要原 因。SiO2 与 CaO、MgO 会形成钙、镁橄榄石和玻璃相 体，它们也是影响铜、铁有效回收的因素之一。
表 1 混合渣试样多元素分析结果 w /%
Fe 42． 58 SiO2 18． 3
Cu 2． 25 MgO 0． 119
Zn 1． 41 Al2 O3 0． 928
As 0． 126 CaO 1． 32
Pb 0． 512
Mo 0． 178
S 0． 498
Mn 0． 031
3 试验流程及条件
3． 1 试验流程 考虑到铜渣质地致密、硬度高、嵌布粒度细且不
对于浮铜捕收剂，进行了乙基黄药、丁基黄药、 酯 － 105、LP － 01、Z － 200 的对比试验，铜粗选试验 流程如 图 1 所 示。在 磨 矿 细 度 为 － 0． 037 mm 占 95． 27% ，分散剂用量为 600 g / t，流程为一粗二扫， 上述 5 种捕收剂的对比试验结果见表 2。试验结果 表明，综合考虑铜品位和回收率，铜粗选捕收剂采用 丁黄更合适。
摘 要： 介绍了铜渣中铜和铁的赋存状态，分析了影响铜渣
中铜、铁回收的主要因素。对某铜业公司冶炼炉渣采用浮选
与磁选综合回收铜、铁的工艺流程进行了试验，并取得了较
好的指标。在磨矿细度为 － 0． 037 mm 占 95． 27% ，通过一粗
二扫 再 精 选 闭 路 流 程，获 得 了 铜 品 位 46． 36% 、回 收 率
ISSN 1005 － 2763 CN 43 － 1215 / TD
矿业研究与开发 第 32 卷 第 4 期 MINING R ＆ D，Vol． 32，No． 4
2012 年 8 月 Aug． 2012
*
从冶炼铜渣回收铜铁的试验研究
匡敬忠，曾军龙，肖坤明
（ 江西理工大学 资源与环境工程学院， 江西 赣州市 341000）
铜渣中组成比例不同，也直接影响铜、铁综合回 收的指标，渣中的含铜矿物主要由 Cu2 S、CuS、CuO、 Cu 组成，CuxS 和 Cu 所占的比例越大，浮选回收铜 的效果越好，相反，如果 CuO 所占比例越大，其效果 越差。
铜渣中硅铁所占比例的高低，也直接影响铜与 铁的组成状态，硅的含量越高，渣的粘度越大，使得 铜渣冷却过程中形成的铁橄榄石晶体多，它成条柱 状晶体，致使铜、铁的单体解离困难，铜矿物与磁铁 矿的结晶粒度细而分散，导致铜的浮选指标不好，磁 选得到的铁品位低，同时精矿中硅的品位较高，综合 回收有价金属的效果差［9 － 11］。
KUANG Jingzhong，ZENG Junlong，XIAO Kunming （ School of Resources and Environmental Engineering，
Jiangxi University of Science and Technology， Ganzhou，Jiangxi 341000，China）
均匀及有塑性的特性，采用一段磨矿浮选铜，浮铜尾 矿磁选铁，得到的粗铁精矿二段再磨磁选得铁精矿。 磨矿流程对比试验发现二段磨矿回收铁的效果更 好。考虑到嵌布粒度细及夹杂严重，试验考察了一 段磨矿加入分散剂与不加分散剂对选铜及选铁的影 响，发现加入分散剂对提高浮铜的效果不明显，而对 提高铁品位效果较好。通过分散剂的用量实验发 现，无论在一段磨矿还是二段磨矿时加入分散剂，对 铁 的 品 位 提 高 较 明 显，一 段 磨 矿 磁 选 铁 的 品 位 47． 58% ，回收率为 34． 45% ，二段磨矿加分散剂得 到铁的品位为 51． 81% ，回收率为 30． 88% 。所以试 验流程确定采用一段磨矿浮铜，浮铜尾矿得铁粗精 矿再磨磁选铁流程。 3． 2 捕收剂对比试验
2 铜渣组成及成分
2． 1 铜渣的来源 试样来自国内某大型铜业公司，试验用的铜渣
样品由电炉渣和铸渣机炉渣两部分混合而成，电炉 渣是直接水淬急速冷却得到的铜渣，难以破碎； 而铸 渣机炉渣是缓冷得到的铜渣，保温时间长，有利于铜 相和铁相迁移、聚集、长大、结晶，硅的含量更低。 2． 2 铜渣的化学和矿物组成
ຫໍສະໝຸດ Baidu表 3 捕收剂的用量试验
捕收剂 用量 /（ g /t）
丁黄
160
丁黄
180
丁黄
200
丁黄
220
产品 产率 /% 品位 /%
铜粗精矿 尾矿 铜渣
铜粗精矿 尾矿 铜渣
铜粗精矿 尾矿 铜渣
铜粗精矿 尾矿 铜渣
8． 35 91． 65
100 14． 05 85． 95
铜冶炼造锍过程中，冰铜中要有适当的硅酸盐 成分，此时冶炼吹入的空气速度要稳定，使得炉内铁 先被氧化成 FeO （ Fe2 + ） ，FeO 与 SiO2 形 成 铁 橄 榄 石，其反应式如下：
2FeO + SiO2 = Fe2［SiO4 ］（ 铁橄榄石） FeO 将进一步被氧化成为 Fe2 O3 ，FeO 与 Fe2 O3 将按一定比例结晶析出形成磁铁矿 （ Fe3 O4 ） ， ［5 － 6］ 它是铁回收的主要矿物，而在造渣过程中，如果磁铁 矿含量过高将导致熔体粘度增大，从而使得铜锍与 炉渣分离困难，导致炉渣中铜的机械夹杂严重，并且 部分铜将呈细微颗粒被其他矿物包裹，被包裹的铜
匡敬忠，等： 从冶炼铜渣回收铜铁的试验研究
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难于浮选回 收，为 此 铜、铁 的 有 效 回 收 存 在 一 定 的 矛盾。 1． 2 渣的冷却速度快慢
铜渣是一种“人 造 矿 石 ”，铜、铁 的 有 效 回 收 除 了上述冶炼方法与操作因素外，还受到炉渣的冷却 方式和冷却速度的影响。冷却方式可分 3 种： 自然 冷却，水淬冷却，保温缓冷 + 水淬冷却。在急冷条件 下，炉渣中的铜矿物结晶粒度细而分散，形成玻璃状 的非晶质结构，不利于铜和铁相粒子的迁移、聚集、 长大，致使铜渣难磨，影响渣中铜的可浮性，同时炉 渣中磁铁矿相难以长大。在缓冷条件，炉渣中铜矿 物可以很好 地 迁 移、聚 集 生 长，形 成 的 结 晶 粗 且 集 中，形成的磁铁矿（ Fe3 O4 ） 晶体也较为粗大，而此时 的磁铁矿（ Fe3 O4 ） 相呈多边形的自行晶或树枝状晶 形存在，磨矿时有利于矿物的单体解离，对提高铜和 铁的品位有着关键作用［7 － 8］。 1． 3 铜渣的组成成分
0前言
现今我国的铜产量位居全世界第一，据统计估 算，1949 ～ 2010 年我国产出的冶炼铜渣达到 5000
万 t 左右。随着各铜冶炼企业的产能提高，冶炼铜 渣量不断增多，铜渣的有效综合利用显得十分重要。 目前我国铜渣处理仅用于建筑材料，造成了资源浪 费［1 － 3］，因为铜 渣 中 存 在 大 量 的 有 价 金 属，如 Cu、 Fe、Au、Ag、Ni 等，其中铜品位在 0． 5% ～ 8% ，铁的 品位在 40% 左右，而我国开采铜矿石品位大部分都 在 1% 以下，铁矿的平均品位只有 29． 3% ，可见铜渣 中有 价 元 素 有 巨 大 的 开 发 潜 力［4］。 作 者 采 用 浮 选 － 磁选流程，对从冶炼铜渣中回收铜和铁的工艺 流程和药剂制度进行了研究。
83． 63% 的铜精矿； 通过二段磨矿加入分散剂，获得了铁品位
51． 81% 、回收率为 30． 88% 的铁精矿。
关键词： 冶炼铜渣； 铜矿物； 铁矿物； 浮选； 磁选
中图分类号： TD952
文献标识码： A
文章编号： 1005 － 2763（ 2012） 04 － 0054 － 04
Experimental Study on the Copper and Iron Recovery from Smelting Copper Slag
* 收稿日期： 2011 － 08 － 28 基金项目： 江西省青年科学家培养对象（ 井冈之星） 资助项目（ 20112BCB23020） ． 作者简介： 匡敬忠（ 1971 － ） ，男，江西泰和人，博士，教授，主要从事矿物分选理论与工艺研究，Email： kj － zhong@ 126． com。
图 1 铜粗选流程
56
矿业研究与开发
2012，32（ 4）
表 2 不同捕收剂粗选铜试验结果
捕收剂
种类 用量 /（ g /t）
乙黄
180
丁黄
180
LP － 01
180
酯 － 105
180
Z － 200
180
产率 /%
8． 40 14． 05 10． 36 9． 80 13． 58
Cu 品位 /%
18． 63 13． 03 16． 04 12． 88 13． 05
1 高效回收铜渣中铜、铁的影响因素分析
铜渣是高温火法冶炼铜的副产物，主要包含冰 铜熔炼渣和粗铜吹炼渣，成分包含硫化铜、氧化铜、 金属铜、磁铁矿、铁橄榄石及玻璃体等非晶质体。铜 的回收对象为 Cu2 S、CuS 及单质 Cu，而 CuO 难以浮 选回收； 目前，大多数采用电炉贫化法和浮选法回收 铜渣中的铜，浮选法因具有成本低、精矿回收率高、 尾矿中铜的品位低等优点而被广泛采用。影响铜的 品位和回收率因素如下。 1． 1 冶炼过程
Cu 回收率 /%
68． 54 81． 37 73． 86 56． 1 78． 76
3． 3 磨矿细度试验 由于铜渣 难 磨、嵌 布 粒 度 细、莫 氏 硬 度 高 的 原
因，磨矿细度对铜、铁回收指标的影响非常明显。在 自然 pH 值、捕收剂丁基黄药 180 g / t、分 散 剂 600 g / t的条件下，进行了磨矿细度对铜品位和回收率影 响的对比试验，结果见图 2。从图 2 可以看出，随着 磨矿细度的增加，粗选铜的品位逐渐减少，而回收率 逐渐增大； 但是，当磨矿细度 － 0． 037mm 占 97． 21% 时，铜的回收率反而降低，认为可能是炉渣性质使得 矿物在磨矿过程中产生次生细泥而影响铜矿的品位 和回收率。所 以 磨 矿 细 度 确 定 为 － 0． 037 mm 占 95． 27% ，在 此 条 件 下，可 以 获 得 铜 的 品 位 为 13． 05% 、回收率为 81． 37% 的铜精矿。
混合样多元素分析结果如表 1 所示。 XRD 分析结果表明，混合样的铜矿物大部分是 硫化矿，氧化铜很少，其他的主要是铁硅酸盐，含铁矿 物中磁铁矿（ Fe3 O4 ） 和赤铁矿（ Fe2 O3 ） 的含量较少， 绝大部分为铁橄榄石，它是组成炉渣的基本体系成
分，这是造成了铜的回收率不高和铁品位低的主要原 因。SiO2 与 CaO、MgO 会形成钙、镁橄榄石和玻璃相 体，它们也是影响铜、铁有效回收的因素之一。
表 1 混合渣试样多元素分析结果 w /%
Fe 42． 58 SiO2 18． 3
Cu 2． 25 MgO 0． 119
Zn 1． 41 Al2 O3 0． 928
As 0． 126 CaO 1． 32
Pb 0． 512
Mo 0． 178
S 0． 498
Mn 0． 031
3 试验流程及条件
3． 1 试验流程 考虑到铜渣质地致密、硬度高、嵌布粒度细且不
对于浮铜捕收剂，进行了乙基黄药、丁基黄药、 酯 － 105、LP － 01、Z － 200 的对比试验，铜粗选试验 流程如 图 1 所 示。在 磨 矿 细 度 为 － 0． 037 mm 占 95． 27% ，分散剂用量为 600 g / t，流程为一粗二扫， 上述 5 种捕收剂的对比试验结果见表 2。试验结果 表明，综合考虑铜品位和回收率，铜粗选捕收剂采用 丁黄更合适。
摘 要： 介绍了铜渣中铜和铁的赋存状态，分析了影响铜渣
中铜、铁回收的主要因素。对某铜业公司冶炼炉渣采用浮选
与磁选综合回收铜、铁的工艺流程进行了试验，并取得了较
好的指标。在磨矿细度为 － 0． 037 mm 占 95． 27% ，通过一粗
二扫 再 精 选 闭 路 流 程，获 得 了 铜 品 位 46． 36% 、回 收 率
ISSN 1005 － 2763 CN 43 － 1215 / TD
矿业研究与开发 第 32 卷 第 4 期 MINING R ＆ D，Vol． 32，No． 4
2012 年 8 月 Aug． 2012
*
从冶炼铜渣回收铜铁的试验研究
匡敬忠，曾军龙，肖坤明
（ 江西理工大学 资源与环境工程学院， 江西 赣州市 341000）
铜渣中组成比例不同，也直接影响铜、铁综合回 收的指标，渣中的含铜矿物主要由 Cu2 S、CuS、CuO、 Cu 组成，CuxS 和 Cu 所占的比例越大，浮选回收铜 的效果越好，相反，如果 CuO 所占比例越大，其效果 越差。
铜渣中硅铁所占比例的高低，也直接影响铜与 铁的组成状态，硅的含量越高，渣的粘度越大，使得 铜渣冷却过程中形成的铁橄榄石晶体多，它成条柱 状晶体，致使铜、铁的单体解离困难，铜矿物与磁铁 矿的结晶粒度细而分散，导致铜的浮选指标不好，磁 选得到的铁品位低，同时精矿中硅的品位较高，综合 回收有价金属的效果差［9 － 11］。
KUANG Jingzhong，ZENG Junlong，XIAO Kunming （ School of Resources and Environmental Engineering，
Jiangxi University of Science and Technology， Ganzhou，Jiangxi 341000，China）
均匀及有塑性的特性，采用一段磨矿浮选铜，浮铜尾 矿磁选铁，得到的粗铁精矿二段再磨磁选得铁精矿。 磨矿流程对比试验发现二段磨矿回收铁的效果更 好。考虑到嵌布粒度细及夹杂严重，试验考察了一 段磨矿加入分散剂与不加分散剂对选铜及选铁的影 响，发现加入分散剂对提高浮铜的效果不明显，而对 提高铁品位效果较好。通过分散剂的用量实验发 现，无论在一段磨矿还是二段磨矿时加入分散剂，对 铁 的 品 位 提 高 较 明 显，一 段 磨 矿 磁 选 铁 的 品 位 47． 58% ，回收率为 34． 45% ，二段磨矿加分散剂得 到铁的品位为 51． 81% ，回收率为 30． 88% 。所以试 验流程确定采用一段磨矿浮铜，浮铜尾矿得铁粗精 矿再磨磁选铁流程。 3． 2 捕收剂对比试验
2 铜渣组成及成分
2． 1 铜渣的来源 试样来自国内某大型铜业公司，试验用的铜渣
样品由电炉渣和铸渣机炉渣两部分混合而成，电炉 渣是直接水淬急速冷却得到的铜渣，难以破碎； 而铸 渣机炉渣是缓冷得到的铜渣，保温时间长，有利于铜 相和铁相迁移、聚集、长大、结晶，硅的含量更低。 2． 2 铜渣的化学和矿物组成