选矿技术在处理贵冶贫化电炉渣中的应用*

莫 峰，谢 贤，何庆浪

(1．云南华联锌铟股份有限公司，云南 马关 663701;2．昆明理工大学，云南 昆明 650093)

选矿技术在处理贵冶贫化电炉渣中的应用*

莫 峰1，谢 贤2，何庆浪1

(1．云南华联锌铟股份有限公司，云南 马关 663701;2．昆明理工大学，云南 昆明 650093)

介绍了贵冶贫化电炉铜渣的性质，分析了常规选矿方法处理电炉渣的技术难题，并通过对贵冶先进选矿工艺流程的介绍及生产应用的阐述，证实该技术在处理电炉渣领域的明显优势，以及带来的巨大经济效益和社会环境效益。

电炉渣;选矿技术;半自磨工艺;缓冷;CLF系列浮选机

1 前言

目前，我国的铜产量供不应求，为满足国内对铜的需求，需要进口大量的铜金属和铜精矿。从资源综合利用的角度看，从炼铜炉渣中回收铜在我国显得尤为重要。炼铜炉渣是铜高温火法冶炼过程中的产物，主要成份有:磁铁矿、磁黄铁矿、铜硫化物、金属铜、硅酸盐类矿物以及玻璃体等。硅酸盐类矿物以铁橄榄石和辉石类为主，铜的硫化物和金属铜是选矿作业的主要目的矿物［1］。

目前铜炉渣的选矿方法主要为浮选法，也有采用磁选法和重选法，浮选法是在选矿领域中应用最广泛的一种选矿方法。目前从富氧熔炼渣 (如闪速炉渣)及转炉渣中浮选回收铜技术在炼铜工业上已得到广泛的应用。磁选法用于回收渣中强磁性成分，如渣中含有铁 (合金)和磁铁矿时，可以考虑采用磁选法。重选法可用于含有一定量的粒度较粗的单体金属铜的炉渣中的，在磨矿过程中可以很好地单体解离，但这部分金属铜粒子无法磨细，浮选方法对这部分金属铜是无效的，而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［2，3］。

目前，国内炼铜转炉渣处理技术已经比较成熟，并且广泛应用于各个铜冶炼厂，但是贫化电炉渣基本未进行回收再利用，一般作为填料、建筑材料、路基或是直接废弃。废渣的囤积不仅浪费了大量的金属资源，占用大量的土地资源，其中有害成分还严重污染环境，破坏生态平衡［4～6］。

江铜贵溪冶炼厂于2005年建成国内第一家处理贫化电炉渣的选矿厂，选矿厂每天可处理贫化电炉渣2 500 t(处理炉渣共3 100 t/d，包括600 t转炉渣)，每年可从废弃电炉渣中回收铜金属4 000余吨，同时回收金、银等稀贵金属。

2 贫化电炉渣的物质组成

2.1 电炉渣的矿物组成

电炉渣中主要矿物为磁铁矿及铁橄榄石，其中还有数量明显的玻璃相及少量的黄铜矿、斑铜矿类的含铁硫化铜矿。在硫化铜的颗粒中，晶出有数量明显的方铅矿、斜方砷铁矿及少量铜锑合金或铜锑锡合金。硫化铜矿颗粒较细，多在0.043 mm以下，而硫化铜中晶出铅、砷、锡的硫化矿及合金粒度更细，基本都在0.010 mm以下。电炉渣的矿物组成见表1。

表1 电炉渣的矿物组成Tab.1 Mineral composition of electric furnace slag

2.2 电炉渣中铜矿物嵌布特征

电炉渣中绝大部分硫化物系斑铜矿、方黄铜矿、富铁斑铜矿、黄铜矿类的铜铁硫化物。显微镜观察发现，这些铜的硫化物大多呈中细粒 (小于0.043 mm)在玻璃相中晶出，有的在磁铁矿和铁橄榄石边界晶出，少数在粗大的铁橄榄石内部嵌生。它们的晶出粒度差异明显，粗者可在0.1 mm以上，细者小于0.005 mm。电炉渣中0.043 mm以下的中细粒累计占总硫化铜高达96.56%，小于0.010 mm的细粒占33.09%，如不采取超细磨的方法则很难使炉渣中的各类硫化铜矿实现单体解离。电炉渣中总硫化铜矿的粒度分布情况见表2。

表2 电炉渣中总硫化铜矿的粒度分布Tab.2 Size distribution of total copper sulfide mineral in electric furnace slag

3 选矿方法处理贫化电炉渣的生产实践

贵冶电炉渣 (水淬冷却)中铜相结晶体粒度极细 (－10 μm粒级的占有率为33.09%;+10 μm～20 μm粒级的占有率为39.47%)，而且与其它组分共生紧密，很难解离。如果采取常规的选矿工艺流程进行处理就要求很细的磨矿粒度，但是磨矿过细会造成过磨，影响浮选回收效果，同时也将大大增加生产成本，粒度过细对浓缩过滤也将带来严重不良影响。

为了回收贫化电炉渣中铜金属资源，贵冶渣选车间采用电炉渣渣包缓冷后与转炉渣按一定比例进行混合配矿处理，通过粗碎－半自磨－球磨－浮选的选矿工艺流程，获得含铜26%以上的铜精矿，回收率达88%以上。

3.1 电炉渣缓冷预处理

炉渣的选别效果关键取决于炉渣冷却过程中矿物颗粒聚集的大小，而炉渣中晶粒的大小、自形程度、相互关系及主要元素在各相中的分配与炉渣的冷却速度有着密切的关系。缓冷过程中，炉渣熔体的初析微晶可通过溶解－沉淀形式成长，形成结晶良好的自形晶或半自形晶，同时有用矿物藉此扩散迁移、聚集并长大成相对集中的独立相。有资料表明，当炉渣在相变温度以上时，冷却速度由1℃/min增加到10℃/min，炉渣中－5 μm中铜的分布率会从0.86%增加至10.44%，而+30 μm中的铜分布率则由68.89%下降至54.75%;冷却速度由5℃/min增加到10℃/min，炉渣经磨矿45 min后，－0.037 mm粒级产率由93.6%降为80.7%。由此可见，急速冷却会阻止晶粒析出和迁移聚集，形成微细矿粒，即使细磨也难以达到单体解离，同时急冷也会使炉渣形成非晶质构造，降低渣的可磨度，增加磨矿成本。

贵冶渣选厂采用渣包保温缓冷技术对电炉渣进行保温缓慢冷却处理，成功解决了电炉渣 (水淬冷却)中铜物料结晶粒度超细，不易选别的难题。通过渣包的保温缓冷，延长了炉渣相变温度范围内温降速度，使炉渣中铜相晶粒充分聚集长大，达到选矿工艺技术要求。

3.2 电炉渣与转炉渣进行混合配矿处理

针对电炉渣含铜品位偏低，单独处理难以得到较高品位的铜精矿产品，贵冶渣选车间将含铜品位较高的转炉渣 (含铜5%左右)与电炉渣 (含铜0.7%～0.9%)按比例进行配矿处理，得到含铜约2%左右的混合渣再进入选矿流程进行处理。通过炉渣的混合处理，渣选车间给矿品位得到提高，铜精矿品位基本保证在26%以上。

3.3 半自磨-球磨-浮选新工艺

目前国内外大多数炉渣选厂均采用二段或三段磨矿－阶段浮选－中矿再磨再选的工艺流程，以浮选为主要方法。贵冶渣选车间在国内首次采用半自磨+球磨+浮选新工艺，一次磨矿细度到P80=0.04 mm。半自磨工艺与传统铜冶炼废渣处理工艺相比具有明显的优势，不仅工艺流程简单，减少了第二、三段破碎筛分，而且半自磨产品粒度分布合理，更加适应于浮选给矿要求;半自磨机的自磨作用也减少了钢球的消耗，减少了铁对浮选的污染，同时，半自磨工艺的应用对减少粉尘，提高环保质量起到了很好的效果。

渣选车间投产初期，半自磨工艺在产能上并未体现出很大的优势。初期半自磨机处理量达不到设计要求，球磨产品粒度也达不到浮选给矿要求，严重制约着产品的产量和质量。为了改变现状，提高处理量，保证合适的磨矿细度，车间对半自磨工艺进行了探索性工业实验，对半自磨机磨矿浓度、格子筛尺寸、钢球填充率及钢球尺寸、补加量等进行了大量的研究，同时对半自磨+球磨流程进行工艺优化和参数调整，提高磨矿、分级效率，使处理能力由95 t/h提高到125 t/h以上，浮选作业给矿粒度－325目含量由65%提高到80%，矿物颗粒单体解离度得到提高，产品产量、质量迅速得到提升。

3.4 研究应用炉渣浮选专用系列浮选机

由于炉渣浮选的特殊性，比重大、入选矿浆浓度高、易沉槽，有价金属粒度嵌布呈粗、细粒级多、中间粒级少的分布，常规浮选机很难满足炉渣浮选的特殊要求。

江铜贵溪冶炼厂和北京矿冶研究总院合作，针对炉渣的物理化学特性和入选矿浆的特殊性，通过大量试验研究，分析了大比重、不同粒级的矿物与气泡的碰撞、粘附、脱落的过程及影响这些过程的因素，特别是对大比重矿粒与气泡碰撞、粘着和脱落等过程与浮选槽深、叶轮转速和充气量等设计参数的关系进行了分析，根据比重大的矿物不易粘附、易脱落的分选特性，着重研究适应炉渣浮选的关键技术，包括确定叶轮－定子系统的结构形式，通过试验确定最优结构参数和运转参数，研制出了一种适合于炉渣选矿、高效、低耗、无污染的专用浮选设备－CLF系列浮选机并成功应用于生产实践。CLF－40浮选机从2005年11月投产应用，经过流程调试、设备调试阶段后进入生产阶段，累计2006年生产指标，与预期指标相比，在原矿品位低0.28%，所得的铜精矿品位高出3.01%，所得回收率高出0.14%。

4 结语

贵冶渣选车间目前生产运行正常，选矿指标稳定，每年至少可处理电炉渣60万t以上，从电炉渣中回收铜金属4 000余吨，创造经济效益达2亿元。生产出来的尾矿粒度及成分符合水泥原料的要求，目前暂作原料全部出售给水泥厂，实现了无尾生产。该项目的推广在国内铜精矿资源缺口日益严重的现实情况下，一定程度上可缓解原料供应的紧张状况，而且也符合提高资源综合回收利用的基本国策。同时对电炉渣的回收也减少了炼铜废渣的囤积，实现了资源的循环利用，避免了大量金属离子进入生态环境，起到了很好的环境保护作用，也创造了巨大的经济效益。

［1］王少青．铜炉渣选矿工艺流程设计探讨 ［J］．有色矿山，1998，(6):20－23．

［2］王红梅、刘四清、刘文彪．国内外铜炉渣选矿及提取技术综述 ［J］．铜业工程，2006，(4):19－22．

［3］W．banda，N．Morgan，I．Eksteen．The role of slag modifiers on theselective recovery of cobalt and copper from waatc smdter alag［J］．Minerals Engineering，2002，(15):899－907．

［4］王 衍．炼铜转炉渣中铜铁的选矿研究 ［J］．有色矿山，2003，(4):19－23．

［5］何庆浪．冶炼炉渣专用浮选机在贵溪冶炼厂的应用 ［J］．有色金属，2007，(4):29－32．

［6］杨 峰．电炉渣回收铜技术改造方案的研究与设计 ［J］．有色金属，2006，(1)，14－17．

Application of Beneficiation Technology in the Treatment of Copper Slag of the Slag Cleaning Furnace in Guixi Smelter

MO Feng1，XIE Xian2，HE Qing－lang1
(1．Yunnan Hualian Zinc ＆ Indium Co．，Ltd，Maguan，Yunnan 663701，China;2．Kunming University of Science and Technology，Kunmint，Yunnan 650093，China)

The properties of copper slag of the slag cleaning furnace in Guixi smelter is presented in this paper and the technical difficulties to treat electric furnace slag by conventional beneficiation methods are also analyzed．The advanced beneficiation process flow in Guixi smelter is introduced and the production application is stated too，Which proves this technology can gring obvious advantages in electric furnace slag treatment field，and it can bring huge economic，social and environmental benefits．

electric furnace slag;beneficiation technology;semi－autogenous technology;slow cooling;CLF series flotation cell

TD926.4

A

1006－0308(2011)05－0029－03

2011－05－16

莫 峰 (1982－)，男，湖南衡阳人，工程师。