如何减少熔炼渣中铜损

如何关于降低熔炼炉渣中铜损失的几点考虑

1．概述

熔炼分厂采用艾萨熔炼法生产冰铜至今已超过5年，期间在各位领导和国内外专家和本厂职工的共同努力下，各项熔炼指标已经达到或者接近该系统的最佳状态，但是如何降低炉渣中铜的损失，至今仍然没有找到更好的办法。本文就这一点提出自己的一些看法，希望起到抛砖引玉的作用，集中大家的智慧，找出更好的方法，降低炉渣中的铜含量，优化熔炼经济指标，使得艾萨冶炼法在云南铜业的应用能够更上一个台阶。

2．铜在渣中的损失

冰铜熔炼过程中要加入大量的脉石作为造渣剂，因此渣率很大，熔炼产生的炉渣一般不再处理直接丢弃，因此应尽可能的降低渣中铜含量以降低铜损失。根据铜在渣中的存在形式，其损失一般有以下几个途径：

（1）机械夹杂损失

机械夹杂损失是指冰铜与炉渣不完全分离，冰铜颗粒夹杂在炉渣中引起的损失，这是由于炉渣黏度较大，表面张力小，冰铜颗粒度较

小而在渣中的沉降速度慢引起的。

（2）物理损失

铜的硫化物溶于炉渣中，由于FeO的存在，冰铜能够溶解于炉渣中。FeO成分比越大，SiO2含量越低，冰铜在渣中的溶解度越大。（3）化学损失

在过氧化气氛下，冰铜进一步氧化成为Cu2O，但是如果体系中存在FeS，Cu2O将在高温下按照以下反应生成相对稳定的Cu2S

FeS + Cu2O Cu2S + FeO

因此，只要是连续熔炼过程，在不断加入炉料的情况下，体系中始终存在FeS，铜的氧化物最终会生成铜的硫化物，进入冰铜，这

说明，在连续作业时，铜以氧化物的形式进入炉渣的量很少。

（4）其他

渣含铜与冰铜的品位也有关系，冰铜品位越高，渣率也越大，渣中铜损失也越大。

3． 冰铜熔炼的基本原理

要讨论如何降低炉渣中的铜含量就得先讨论冰铜的熔炼过程。冰铜熔炼是在高温和氧化气氛条件下将硫化铜精矿熔化生成MeS 共融体的方法，又称造锍熔炼。冰铜熔炼将精矿中的铜富集于冰铜中，而大部分铁的氧化物与加入的熔剂造渣。冰铜和炉渣由于性质差别很大而分离。

以下就冰铜的熔炼过程做一个简单描述。

冰铜熔炼所用炉料主要是硫化铜精矿和含铜的返料，除含有Cu ，Fe ，S 等元素外，还含有一定量的脉石。炉料中的化合物有如下几种。

（1） 硫化物

熔炼用的精矿以CuS 、FeS 2、FeS 为主。

（2） 氧化物

Fe 2O 3、Fe 3O 4、Cu 2O 、CuO 、ZnO 、MgO 。

（3） 脉石

CaCO 3、MgCO 3、SiO 2、Al 2O 3等。

其中硫化物和氧化物数量占80％以上。熔炼过程实质上是铁和铜的化合物及脉石在高温和氧化气氛条件下进行的一系列化学反应，并生成MeS 相和MeO 相，即冰铜和炉渣，利用二者的性质和密度的不同使其分离。

熔炼炉料还包括加入的熔剂如石英，石灰石等，与精矿中部分铁和脉石形成炉渣。

熔炼过程中发生的主要化学反应：

CuFeS 2 + O 2 + SiO 2 Cu-Fe-S + FeO ·SiO 2 + 2SO 2

众所周知SiO 2的加入，会引起冰铜和渣（液－液）不相溶，是冰铜和渣分离的必不可少的条件。

在过氧化气氛下，又会产生如下反应：

3FeO + 2

1O 2 Fe 3O 4 Cu 2S + 2

3O 2 Cu 2O + SO 2 Fe 3O 4的存在会增加渣的黏度和熔点温度，使得熔炼过程的能耗加大，冰铜的沉降速度减慢，不利于冰铜－渣的分离，另外还会产生其他不利影响，

包括形成泡沫渣，烟道结痼等。而生成的Cu2O又会溶于渣系中，进一步增加铜在渣中的成分比。

另外过量SiO2的加入又会增加渣的酸性，变成黏度很大的酸性渣。幸运的是，加入一定量的碱性氧化物如CaO，MgO等，会使得炉渣中SiO2络合体系的离子键断裂，变成较小的结构单元，降低炉渣的熔点和黏度。

4．炉渣

常说熔炼过程实际是造渣过程，这样的说法表明炉渣的成分和性质直接影响熔炼过程的技术经济指标，如铜的直收率，燃料率，原料率，生产率等。主要表现在以下几个方面：

（1）炉渣性质影响熔炼过程的燃料消耗：炉渣的熔点高比热大，那么加热炉渣使其熔化消耗的燃料多，烟气带走的热量也多。

（2）炉渣性质影响炉温：炉内温度决定于炉渣的熔点，而炉渣的熔点又和其成分有关。

（3）炉渣性质影响原材料的消耗速度：炉渣成分不稳定会影响到炉渣熔点温度，使其产生波动，加大炉子内部的热应力，缩短耐火材料寿命。（4）炉渣性质影响炉子的生产率：当炉渣呈酸性时，具有较高的黏度，影响冰铜的沉降，进而影响炉子的直收率。

（5）炉渣的量是直影响铜回收率的一个重要因素，因为渣中铜损失是熔炼过程中的主要损失。

因此要讨论渣中铜的损失，首先要了解炉渣的物理性质：

（1）炉渣的成分和熔点：由于原燃料成分的影响，使得炉渣成分以FeO，SiO2为主，另外还含有一定量的碱性氧化物，因此炉渣可以简化的看作是

FeO-CaO- SiO2体系，熔点在1300K左右。

（2）炉渣的黏度：炉渣的黏度是炉渣的重要性质之一，影响着渣和冰铜的分离，以及炉子的热量传输等。生产上要求炉渣具有低的黏度和熔点，流

动性好，有利于渣－冰铜的分离。

炉渣的黏度主要受以下两个因素的影响：

①过热程度：当炉温高于炉渣熔点温度100－200K时，黏度值降低较

大，流动性好。

②炉渣成分：炉渣中造渣剂SiO2的增加，使得炉渣的离子结构复杂，

酸性加大，从而黏度加大，但是SiO2的大量存在可以防

止Fe3O4的饱和析出，而Fe3O4的存在又会增加炉渣的

黏度。CaO等碱性氧化物的存在，使得炉渣长的离子键

断裂，黏度减小；较高的FeO量也会降低炉渣熔点，利

于炉子过热，但是过量的FeO又会增加Fe3O4的反应平

衡浓度，当温度不稳定时有利于Fe3O4的生成。

（3）炉渣的密度：炉渣的密度影响冰铜于炉渣的分离，因此，炉渣和冰铜的密度差越大越好。

（4）炉渣的比热：炉渣的比热大，则带走的热量大，炉渣带走的热量在熔炼过程热平衡中占有很大的比例，因此减小炉渣的比热，可以降低能耗。

一般FeO成分比高，比热小；SiO2成分比高，比热大。

（5）炉渣的表面张力：炉渣的表面张力大，有利于冰铜颗粒的汇集和长大，冰铜的颗粒越大，则炉渣于冰铜之间的分子作用力越小，冰铜颗粒可以

顺利的沉降到炉底。

因此，为了降低渣中铜损失，必须选择适合的炉渣渣型：

（1）炉渣要有适当的熔点，太低不能保证熔炼温度，太高则增加燃料消耗。

（2）炉渣黏度不能太大，流动性要好，增加冰铜颗粒的沉降速度，减少悬浮。

（3）炉渣密度不能太大，以保证和冰铜密度有显著的差别。

（4）炉渣表面张力应大，使得冰铜颗粒容易汇集长大，有利于冰铜的沉降。

（5）炉渣对冰铜的溶解度应小。

（6）尽量不要过多的加入造渣剂，减少渣率。

5．措施

通过以上分析，我们可以看出造成渣中铜损失的因素很多，也很复杂，目前熔炼分厂的渣中铜含量一般在0.7％左右，而渣与冰铜的质量比一般在2:1。按照60万吨每年的冰铜产量来计算的话，就有120万吨每年的渣量。采取适当的措施，将渣中铜含量降低至0.5％以下是可以预期的，这样的话每年每吨渣中将有2kg的铜得到回收，总共可以回收铜2000多吨。有可能带来上亿元