降低煉銅棄渣含銅技術的應用研究

王 強

（江西銅業(yè)（清遠）有限公司，廣東 清遠 511500）

隨著我國煉銅工業(yè)不斷發(fā)展過程中，銅礦資源不斷枯竭，現(xiàn)階段含銅0.2%-0.3%的銅礦充分利用，但是在銅冶煉中出現(xiàn)的爐渣經貧化后含銅量僅僅在0.5%銅熔煉渣作為銅的二次資源，我國每年均有較大量的新增銅熔煉渣量，甚至超過1500萬噸，含銅75萬噸，所以有必要盡快研發(fā)減少煉銅棄渣含銅的技術，以切實提升其深度貧化率，減少棄渣含銅，也就是說由此有助于提升銅回收率，也能夠推動銅冶煉行業(yè)進一步發(fā)展，因為傳統(tǒng)煉銅工藝受到的影響因素較多，導致銅渣中的殘余桶也有明顯的增加，采用何種方式使用此部分資源能夠有助于提升資源的循環(huán)使用，以及推動生產發(fā)展。

1 目前我國煉銅的工藝分析

目前銅冶金工業(yè)仍然是以火法為主。而近年來銅的濕法冶金技術受到了人們的極大關注，可以進一步參與對低質量氧化礦的處置、廢銅資源的回收等方面。

1.1 火法冶煉銅工藝

現(xiàn)階段相關企業(yè)在借助火法煉銅的過程當中，大多有:銅精礦的造锍熔煉，銅锍吹煉成粗銅，粗銅火法精煉，陽極銅電解精煉，進而生成了所需要的電解銅，也就是陰極銅?，F(xiàn)階段，國內外銅冶煉企業(yè)大多借助閃速熔煉與熔池熔煉的方式進行銅冶煉。對于后者來說,精礦往往會進入熔體的表面、被噴入熔體中，一般對熔池內噴入氧氣和氮氣使熔池發(fā)生劇烈攪拌,精礦顆粒被液體包圍迅速融化，因此，使含有氧氣的氣泡和包裹硫化銅/鐵的溶液出現(xiàn)質量輸送。而閃速熔煉中的干精礦是廣泛存在于氧氣和氮氣氣流內，存在硫元素和鐵元素的金礦具有可燃性和易燃性，對于反映空間的熔融顆粒，將會極速完成熔煉和吹煉活動。如果將顆粒和溶池進行有效的融合，將會使得反應持續(xù)性推進，然而大多數(shù)將會出現(xiàn)在飛行階段?，F(xiàn)階段，在吹煉工藝上往往借助ps轉爐，1990年前后，吹煉技術開始應用于商業(yè)與工業(yè)領域，獲得了較大的進步與發(fā)展，在上世紀90年代中期，美國肯尼科特冶煉廠首次嘗試借助閃速吹煉的工藝，將閃速煉銅整體工藝(閃速熔煉+閃速吹煉)，將會回收將近100%的硫，另外大多需要多樣化的精礦，充分借助閃速爐生成最終的冰銅，進而進行水淬、磨碎、干燥等活動，在另一規(guī)格較小的閃速爐中用富氧空氣吹煉成粗銅,產出的粗銅通過溜槽加至陽極爐閃速吹煉能夠更快的生成最終產品，其工藝技術相對先進且高級，能夠有效的解放人力，避免出現(xiàn)對外部環(huán)境的污染，另外擁有二氧化硫濃度高且穩(wěn)定等優(yōu)點,可以廣泛應用于多個領域，特別是對于首次進入這一行業(yè)的龍頭企業(yè)來說，可以借助這一工藝滿足對于環(huán)保的要求。粗銅火法精煉最為主要的是回轉爐精煉。通過觀察傳統(tǒng)的固定式精煉爐，能夠發(fā)現(xiàn)需要長時間的人工調整、也將會排出一定量的污染環(huán)境的氣體、蒸發(fā)量相對較高，可控性相對較差，現(xiàn)階段許多行業(yè)主體選擇了相對先進且科學的回轉式陽極爐。

火法煉銅技術本身存在高生產力、高技術水平、環(huán)保性與自動性強、所需資金少、二氧化硫濃度高等競爭優(yōu)勢，在未來發(fā)展階段，將極有可能被廣泛用于各個領域，同時受到諸多行業(yè)主體的重點關注，然而無論借助怎樣的技術和工藝，都必須充分保障銅冶煉工藝的速度、環(huán)保性與低污染性，此次研究涉及到了諸多的新型技術，將會在不同程度上完善當前的火法冶煉工藝。

1.2 濕法冶煉銅工藝

近年來，經濟與科技獲得了較大的進步與發(fā)展，銅產品在國內外均擁有廣泛的市場空間，然而由于環(huán)保理念的升級和強化，銅礦石的開采量相對較少，整體的質量水平也不佳，出現(xiàn)了大量的難處理礦石，生成了高濃度的二氧化硫，極大影響整體的環(huán)境，我國當前的銅原料和銅制品大多都來自于進口，出現(xiàn)了顯著的國內外收支不平衡現(xiàn)象。濕法冶煉銅技術的水準相對較高，使得許多行業(yè)主體實現(xiàn)了廣泛的應用，那么從我國的銅工業(yè)方面來看，要充分給予濕法冶煉銅工藝的關注和創(chuàng)新，進而推動行業(yè)的進步。

濕法冶金的主要技術是“浸出→萃取→電積”，其工藝流程如圖1所示。

圖1 銅濕法冶金工藝簡易流程

隨著時間的推進，濕法煉銅技術獲得了較大的進步與創(chuàng)新，在整個工業(yè)生產領域當中獲得了廣泛的運用，將在一定程度上引領整個同行業(yè)生產技術的發(fā)展導向，借助這一方法能夠提取Au、Sn、Bi 等金屬元素，擁有顯著的工業(yè)應用價值與廣闊的上升空間，對于國內的濕法冶煉銅技術來說，其水平相對較低，生產力存在較大的上升空間，急需相關學者與專家的鉆研與創(chuàng)新。

2 降低煉銅棄渣含銅技術背景技術

據(jù)不完全統(tǒng)計，市場中流通的八成以上的銅是借助火法冶煉工藝生成的，僅有不到兩城市建筑施法冶煉，大多數(shù)情況下一噸的冰銅將會伴隨著2～3噸的銅渣，對于我國的銅產品來說，絕大多數(shù)都是借助火法冶煉生成，最為常見的有反射爐熔煉、閃速爐熔煉、電爐熔煉和轉爐熔煉等。據(jù)統(tǒng)計，我國在二零一五年的精煉銅產量將近800萬噸，并帶來了1,500萬噸的銅渣，整體產出量大于1.2億噸，銅渣存在諸多可回收的有色資源，包括1%含銅量產品，要大于國內銅的開采品位，所以需要進行一定的回收和利用。

銅冶煉伴隨的冶煉渣存在Cu、Fe等金屬元素，占比最大的依次是鐵橄欖石、少量磁鐵礦、脈石相關的無定形玻璃體與冰銅。

現(xiàn)階段，對于回收銅渣中的銅，大多會借助渣桶法，在實現(xiàn)緩冷結晶后，調整銅聚集形式，進而借助磨礦浮選回收，因此具有較強的可操作性，資金投入相對較少，然而差異化的冶煉爐生成的煉銅渣也是各有不同的，銅礦物結晶粒度相對較小，浮選指標不穩(wěn)定，難以有效調控整個的生產活動，不利于銅的回收。

3 降低煉銅棄渣含銅技術

3.1 技術路線

新型貧化爐借助噴槍實現(xiàn)與氧氣、天然氣、空氣和氮氣的棍哥，燃料借助熔體完成預加熱，同時各類進入的氣體在相關工藝與技術的作用下，生成特定的比例，整個配料需要一定的硫化劑，從而保證整體的溫度，也將避免出現(xiàn)大量的殘渣和廢物；對于熔煉活動來說，添加一定量的氣體還原劑，能夠提高還原活動的效率，減少磁鐵含量；充分借助組合型溶劑，也將得到完美的渣型，實現(xiàn)對渣黏度和溫度的有效把控，另外浸沒式燃燒到達沉降區(qū)的微攪拌作用，可以加快冰銅顆粒碰撞凝聚長大沉降分離。充分把握優(yōu)化技術規(guī)范，在調整氧氣和天然氣比例后，也將獲得良好的還原效果，使得棄渣含銅0.26%遠超于國外其他國家。

3.2 研究方法與條件

本文充分借助單爐作業(yè)模式，也就是在爐渣完全貧化后，可以實行下一步的作業(yè)，通常需要在一爐作業(yè)中添加80噸的銅熔煉渣。在最初進行實驗的過程當中，要使得烘爐保持一定的溫度，耐火材料升溫曲線要充分根據(jù)廠家要求的參數(shù)展開，當溫度到達一定高度時，開始造熔池作業(yè)，結束該活動后，能夠將天然氣、氧氣與空氣在一定比例下進行作用，同時把爐體調整在生產位，其中保持氧氣與天然氣1.6比重，富氧60%的濃度，當生產活動相對穩(wěn)定時，按照工藝條件，使得在氣槍當中注入的各個氣體，形成特定的比例。同時要把容量溫度設置在1200℃和1250℃，先后進行半個小時和一小時的沉降活動，另外要求鐵硅比在1.7～1.5范圍內，在有效調節(jié)溶劑、硫化劑與還原劑之后，調控不同的渣貧化效果，進而明確對于試驗的影響作用，找到最為合理，且高效的狀態(tài)和要素條件。

3.3 還原劑對棄渣含銅的影響

當充分把握綜合技術條件時，最為合理的狀態(tài)是1200℃下、沉降一個小時，鐵硅比為1.7，并且要依次添加10%濃度的二氧化硫、5%的B2O3或CaF2、9%的FeS，在有效改變氧氣和天然氣比重之下，明確天然氣本身的還原性在貧化活動中發(fā)揮的作用。要充分了解上一階段實驗是小型實驗的具體表現(xiàn)，進而把控氧氣和天然氣比在1.6和1.8，開始開展天然氣還原效果試驗。通過觀察下，圖2能夠了解到，當氧氣和天然氣在1.8時，渣中同時存在尖晶石和冰銅，尖晶石相的一部分還原，其他底端沉積，將氧氣和天然氣的比值是1.6，并不會出現(xiàn)尖晶石相，冰銅滴悉數(shù)沉淀在底部。氧氣與天然氣保持1.8比重，棄渣含銅是0.33%，而氧氣與天然氣比值在1.6時，棄渣含銅可達到0.26%。

圖2 不同O2/CH4淬火樣品的微觀形貌

4 結語

降低煉銅棄渣含銅技術已成功應用到粗銅冶煉項目中，運行穩(wěn)定，使用可靠，安全環(huán)保，生產效率高，技術指標先進，棄渣含銅是0.28%，相較于其他外國國家來說水平較高，充分借助這一工藝，我國一千萬t銅冶煉將能夠回收3萬噸的銅，能夠再次獲得15.6億元收入。