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铜炉渣选矿及提取工艺

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铜炉渣选矿及提取工艺

  矿产资源是重要的国民物质基础,与经济增长密切相关,而目前人类正面临着大规模矿产资源枯竭问题,资源贫乏与经济增长之间矛盾日益突出。为满足日益增长的铜需求,我国每年都需要进口大量的铜金属。因此,从资源获取方式来说,从炼铜炉渣中浮选回收矿石在我国显得尤为重要。我国每年大约产出铜炉、渣数量400余万吨,目前已累计有5000万吨,大约能够产出50多万吨稀有金属。由此可见,铜炉渣的二次开发对综合利用资源及我国国民经济发展有着重要作用。

  1 铜炉渣特征

  铜炉渣的主要成分是二氧化硅、氧化铝、铜、铁、汞等元素,其中元素含量最多的是铁和硅,主要以铁橄榄石形式存在。铜炉渣可以分为水淬铜渣和转炉渣,水淬炉渣是一种黑色致密的玻璃相化合物,外观呈条状,表面有金属光泽,密度在3.3~4.5kg/m3左右;转炉渣则成黑绿色,结构紧致,密度约在4~4.5kg/m3左右。

  2 铜炉渣的冷却

  铜渣炉的冷却是炉渣浮选的挂件,其冷却速度直接决定了铜矿物的结晶密度,炉渣冷却速度越慢,铜相粒的迁移、聚集性就也越好。在缓慢冷却的过程中,炉渣熔体初析能够均匀进行,形成良好的自形晶或半自形晶,并不断聚集,形成几种的独立相,有利于后期的分离和回收。若是极速冷却,炉渣则很难形成结晶构造,晶粒细且分散,很难将各种晶体区分开来,即较难进行浮选回收。因此在炼铜炉渣冷却过程中,厂家大多选择保温冷却+水淬方式,而不是单独的自然冷却或是水淬冷却方式。

  3 铜炉渣选矿

  3.1 铜炉渣的碎矿与磨矿

  铜炉渣的碎矿与磨矿工艺费用是矿石处理总费用的大头,所占比例约在60%以上。传统的碎矿、磨矿多用碎磨机组打磨完成,利用率较低且成本颇高。目前国内外多采用自磨或半自磨技术进行磨矿处理操作,较为著名的冶炼厂有土耳其的米勒冶炼厂,加拿大的霍恩冶炼厂,我国的江铜贵冶厂等。随着工业技术的革新,半自磨技术也已经在国内推广开来。

  3.2 铜炉渣的选矿方法

  3.2.1 浮选法。浮选法是当前铜炉渣的选矿主要方法,它不仅具有效率高、能耗低的特点,还能够将铜炉渣中四氧化三铁等杂质去除,减少吹炼过程中石英石的用量。铜浮选法的回收率能够达到90%以上,获得20%的铜精矿,尾渣含铜量仅在0.3%~0.5%。

  3.2.2 磁选法。磁选法多用于回收渣中强磁性成分使用的方法,比如炉渣中含有大量的铁合金、磁铁矿、钴、镍等矿物。铜属于非磁性矿物,且铁橄榄石等物质呈弱磁性,因此磁选效果也并不是尽善尽美。在铜炉渣选矿中,此种方法多于其他方法联用。

  3.2.3 重选法。对于含有一定量的粗粒度单体金属铜的炉渣多采用此种方法,该方法能够在磨矿过程中较好的完成单体解离工作。由于粗粒金属铜粒子与炉渣中脉石矿物的比重差异很大,根据比重差异特性,可用重选法对粗粒金属铜粒子进行有效的回收。

  3.2.4 火法贫化。火法贫法主要用于返回重熔和还原造锍工艺。其中返回重熔是回收铜的传统方法;还原造锍主要是针对钴镍等又增加金属回收。此外,将渣中有价金属通过焙烧转化或分离富集成水溶性的硫酸盐或氯化物的火法过程也是重要的预处理手段。

  3.3 铜炉渣浮选药剂和设备的选择

  3.3.1 铜炉渣浮选药剂。铜炉渣浮选药剂这里介绍三种,分别是多选丁基黄药、水玻璃和硫化钠。(1)丁基黄药,丁基黄药泡沫黏度较大且具有刺激性,在使用的时候应该结合实际作业环境进行考虑。它的铜矿物选择性并不强,较Z-200相对较弱。通常还可以与两种捕收剂联合使用的。如将丁基黄药和BK301联合使用作为捕收剂,能获得更高的使得铜回收率。(2)水玻璃,水玻璃是一种良好的分散剂,它对硅酸盐石矿物具有很好的抑制作用,若炉渣中含有一定量的硅酸盐,用水玻璃能够较好的使其分离开来。对浮选精细度要求度较高炉渣,也可以适当添加水玻璃来减弱颗粒间的电性,起到分散矿粒,消除矿粒间的相互团聚作用。(3)硫化钠,硫化钠可以作为炉渣浮选的调整剂,也可作为活化剂。在炉渣中加入适量的硫化钠调浆能够改善炉渣中铜矿物的浮选特性,有利于提高精矿品位和选矿回收率。其主要是改善炉渣中的金属铜和冰铜的浮游特性。

  3.3.2 铜炉渣选矿设备。铜炉渣选矿的主要设备可以分为三种,分别是破碎机、自磨机和浮选设备。破碎机中,颚式破碎机凭借着高效率、破碎度高等优点独占鳌头,此外,深腔颚式破碎机等设备应用度也越来越高,受重视程度日益加剧。自磨机由于型号不同可以分为长筒和短筒两种,若是对铜炉渣进行细磨多选长筒形自磨机,主要原因是物料在长筒自磨机中停留的时间较长,生产较为稳定;反之,粗磨则多选短筒自磨机。浮选设备的选择则是根据炉渣的相对密度来判断的,选择合适的浮选设备被技术经济指标有着重要意义。

  4 江西铜业集团公司贵溪冶炼厂铜渣选矿厂案例分析

  我国江西铜业集团公司贵溪冶炼厂以前采用的炉渣处理方式为电炉贫化,虽然速度相对较快,但是冶炼量极低,并不能达到高效、彻底的冶炼目的。之后,贵冶借鉴国外炉渣处理的经验并通过缓冷电炉渣的浮选试验,最终确定了转炉渣和电炉渣混选工艺流程,即一段粗磨、半自磨加球磨工艺流程。铜渣选矿厂的选别工艺流程为两段磨矿、两段选别,选别中矿再磨返回二段磨矿。破碎设备采用北京华诺维公司PEWD75150型外动式低矮颚式破碎机,磨矿设备为一台奥托昆普公司生产的Φ5.2m×5.2m半自磨机和两台国产Φ5.03m×8.3m球磨机,浮选设备为40m38m3CLF系列粗颗粒充气机械搅拌式浮选机。精矿和尾矿的脱水采用浓缩、过滤两段脱水工艺。该项目投产后每年可从废弃的电炉渣中回收大量的铜金属。

  5 结束语

  随着经济发展和技术进步,企业对铜炉渣综合利用的积极性正在逐渐上升。作者认为:云南铜业股份有限公司冶炼加工总厂(下面简称“总厂”)现在处理转炉渣的办法还是返回电炉,增加能耗的同时还导致电炉的寿命降低,同时还增加炉渣含铜。总厂现在炉渣采取水淬的方式冷却,含铜在0.75%左右,电炉渣量按60%的渣率,年处理物料量74.3万吨,渣量为44万吨。平均含铜每上升0.01%,则多损失金属铜44吨,反之则多回收金属铜44吨。按铜价7万元/吨计算,炉渣平均含铜每上升0.01%,则多损失308万元,反之亦然。通过浮选后渣含铜在0.3%~0.5%,则多回收金属铜1980~1100吨,这样一来可以产生上亿元的效益,同时还降低有价金属的浪费。如果转炉渣通过浮选而不直接加入电炉,可以增加电炉的寿命,而且还可以降低电炉的能耗。由于铜炉渣浮选法在贵冶的成功运用,建议总厂借鉴使用。同时考虑经济、节能、环保及炉渣浮选后排除的铜尾矿含量,铜矿回收具有极大可能性,值得进一步研究。


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