铜渣综合利用的研究

铜渣综合利用的研究

我国的铜矿资源从矿床规模、铜品位、矿床物质组成和开采条件来看具有以下特点:(1)矿床规模小。我国大型铜矿床仅占2.7%,中型矿床占8.9%,而铜金属储量小于10万t的小型矿床则占88.4%。(2)共伴生矿多,品味低。我国共伴生铜矿所占比例72.9%,单一矿占27%,铜矿储量的平均品位仅为0.87%。(3)适合采用浸出-萃取-电积工艺的斑岩型铜矿少,降低生产成本的空间受到限制。

由于我国的铜矿资源具有共伴生矿多、品味低的特点,因此在这数量巨大的铜渣体系中,存在着大量可以回收利用的二次资源。同时,我国的资源现状十分严峻,有色金属和黑色金属储量相对不足,矿石严重依赖于进口,已成为世界上最大的矿石进口国和有色金属消费国。因此,合理利用铜渣中的资源具有一定的战略意义和非常好的市场前景。目前全世界对铜渣的综合利用大约可以分为两类:一是对铜渣中铜、钴、锌、铁等金属的回收利用;二是铜渣在水泥工业及建筑行业的应用。

1、铜渣的组成及物相特征

炉渣是炉料和燃料中各种氧化物互相熔融而成的共熔体,主要的氧化物是二氧化硅和氧化亚铁,其次是氧化钙、三氧化二铝和氧化镁等。

2、铜渣中有价金属的提取

目前对铜渣中铜的提取主要有火法贫化、湿法浸出、浮选富集等几种方式。

（1）火法贫化

铜在渣中的损失主要是以冰铜夹杂、硫化物的物理溶解以及结合态的铜化合物的形式产生的,其中以冰铜夹杂为主。这些铜矿物多被磁性氧化铁所包裹呈滴状结构,或铜铁矿物形成斑状结构,或数种铜矿物相嵌共生,因此影响渣含铜的最根本因素是炉渣中的Fe3O4的含量。降低炉渣中的Fe3O4的含量,就能够改善锍滴在渣中沉降的条件,如粘度、密度以及渣-锍间界面张力等;降低渣中的Fe3O4的含量,将减少铜的氧化损失,从而降低渣含铜。因此,炉渣的熔炼贫化就是降低氧势,提高硫势,还原Fe3O4的过程。随着技术的发展,一些新的贫化方式接连不断的出现。

在火法贫化铜渣中所加的添加剂、硫化剂FeS、还原剂C等的目的都是为了降低渣中的Fe3O4相,从而降低铜渣中的冰铜夹杂,有利于金属铜的回收。低冰铜品位、渣中磁性氧化铁含量、渣中SiO2与全Fe含量比以及渣层搅拌速度是决定渣含铜的主要因素。而在贫化炉中所加入的还原剂、硫化剂、溶剂等,能够还原渣中的Fe3O4、调整渣型,从而降低渣中夹杂的冰铜品位。当硫化剂加入量相同时,就降低渣含铜的效果而言，FeS优于铜精矿,黄铁矿(FeS2)优于FeS。

（2）湿法浸出

对铜渣的湿法处理的技术中有多种浸出方法,如硝酸盐浸出法,氯化浸出法,硫酸化浸出法,氰化浸出法等。对于湿法提取铜渣中不同的金属,要用到不同的浸出方法,铜渣中金银的浸出用氰化浸出法,而对于铜渣中铜的浸出则一般要用到氯化浸出法和硫酸化浸出法。

（3）浮选法贫化

浮选法包括了缓冷与磨矿工序。炉渣中的铜之所以能通过浮选富集到精矿中,是因为在熔渣冷却过程中形成了能够机械分离的硫化亚铜结晶以及金属铜的颗粒,借助于它们在表面

物理化学性质上与其它造渣物的差异而实现分离。冶金炉渣实际上是一种人造矿石,这种矿石中矿物的粒度与相组成取决于冷却速度,从而影响到铜的回收率。在相变温度以内的缓慢冷却会使铜矿物颗粒长大,保证了浮选过程中对铜的良好捕集。

目前对铜渣的综合利用主要包括两个方面:一是对铜渣中有价金属的提取,即根据铜渣中含有的铜、镍、铅、锌、金、银、铁等有色金属、贵金属及黑色金属,采用采、选、冶的方法,提取其中的有价金属;二是直接以铜渣为原料,利用其化学成分和物理形态,即其在建筑行业的应用。