曹志成，孫體昌，薛 遜，劉占華
(神霧科技集團(tuán)股份有限公司，北京，102200)
 

        銅渣是火法煉銅產(chǎn)生的廢渣，一般每生產(chǎn)1噸銅，約產(chǎn)生2.2噸銅渣[1]。冶煉粗銅排出的銅渣中常含有較高的銅，需要進(jìn)行貧化回收，目前常用的銅渣貧化技術(shù)為熱態(tài)銅渣罐裝、緩慢冷卻后運(yùn)送到選礦廠進(jìn)行磨礦浮選得到銅精礦，銅精礦返回?zé)掋~爐，而尾礦大部分堆存，不僅占用大量土地，而且由于銅渣選銅后的尾礦（以下簡稱銅渣）經(jīng)過細(xì)磨后粒度一般為-0.043 mm占70%以上，容易揚(yáng)塵漂浮于空氣中造成環(huán)境污染[2-4]。銅渣中除了含有40%左右的Fe，還有大量的Zn、Pb等有價金屬，極具回收價值[5-7]。目前，僅有少量銅渣用于水泥配料[8]。許多學(xué)者對銅渣中鐵的回收做了大量研究，直接選礦鐵回收率較低[9]，原因是銅渣中的鐵大部分是硅酸鐵，常規(guī)選礦工藝無能為力；直接還原方面，占壽罡[10]等采用回轉(zhuǎn)窯煤基還原的方法，產(chǎn)品的鐵品位及回收率均達(dá)到90%以上，王爽[11]獲得鐵品位92. 96%、鐵回收率93. 49%的金屬鐵粉，楊慧芬[12]獲得鐵品位92.05%、回收率81.01%的金屬鐵粉，均取得了較好的試驗結(jié)果；對銅渣中有價金屬進(jìn)行綜合回收研究方面，聶溪瑩[13]等進(jìn)行了模擬回轉(zhuǎn)窯工藝研究銅渣中Fe、Pb、Zn 的提取，所得產(chǎn)物中TFe 品位達(dá)到78.8%，鐵的回收率為94.44%，Zn、Pb 的脫除率分別為93.11%、94.5%。但上述研究僅停留在基礎(chǔ)試驗研究階段，尚無進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化中試的報道。為此，本文針對國內(nèi)某銅渣，采用轉(zhuǎn)底爐[14-16]直接還原-磨礦磁選工藝完成了80噸銅渣工業(yè)化中試試驗，得到金屬鐵粉TFe品位92.38 %，鐵回收率88.39 %；布袋收塵系統(tǒng)所得粉塵中氧化鋅含量為74.25%，為我國乃至全球銅渣的大規(guī)模利用提供了一種新的設(shè)備和工藝路線。

1 原料與試驗方法

1.1 原料分析

       表1為研究用國內(nèi)某銅渣選銅后的尾礦（簡稱銅渣），其有價金屬Fe、Zn、Pb含量均較高。該銅渣粒度較細(xì)，-0.074 mm占89.52 %。

 表1銅渣化學(xué)成分分析（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

 表2 還原煤煤質(zhì)工業(yè)分析（%）

 

        從圖3可以看出，隨著C/O比增加，球團(tuán)金屬化率、鐵粉品位、回收率均呈先上升后趨于平緩的規(guī)律，而金屬化球團(tuán)中的碳含量呈上升趨勢，當(dāng)C/O比為1.8（煤用量為21.5%）時，球團(tuán)金屬化率、鐵粉品位和回收率分別為89.18%、91.95%和83.64%。繼續(xù)增加煤用量變化不大，綜合考慮選擇C/O比1.8為最佳條件。

2.2 工業(yè)純堿用量的影響

        為了進(jìn)一步提高磨選鐵粉中鐵的回收率，進(jìn)行了石灰石用量試驗，發(fā)現(xiàn)繼續(xù)提高石灰石用量，含碳球團(tuán)在焙燒過程中容易熔化和粉化，金屬化率較低。在銅渣：無煙煤：石灰石=100:21.5:10的質(zhì)量比條件下，保持焙燒溫度、焙燒時間與磨選條件不變，研究了工業(yè)純堿用量分別為0，1%，2%和3%時對還原效果的影響。

 

        從圖4可以看出，隨著工業(yè)純堿用量的增加，球團(tuán)金屬化率先升高，后穩(wěn)定在91%左右，鐵粉品位在91%～93%之間，回收率在工業(yè)純堿用量為1%時明顯上升，后變化不大。而金屬化球團(tuán)中的碳含量呈下降趨勢。綜合考慮經(jīng)濟(jì)成本等因素，選擇工業(yè)純堿用量為1%。

2.3 還原溫度的影響
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