铜底吹熔炼渣选矿回收铜的生产实践

2018-05-02赵高峰杜新玲常艳兵

中国有色冶金 2018年2期

赵高峰，杜新玲，常艳兵

(1.河南豫光金铅股份有限公司, 河南济源 459001; 2.济源职业技术学院冶金化工系, 河南济源 459001)

0 前言

河南豫光金铅股份有限公司是国内首家采用双底吹工艺进行铜锍连续吹炼的企业[1-2]。双底吹炼铜过程产生的吹炼渣含铜8%～15%，返回熔炼系统配料。熔炼炉每小时投料85 t左右，渣率58%～62%，渣含铜约3%～4%，远高于原矿0.7%～0.8%的铜品位[3]，按60%的渣率计算，每年渣带走的铜金属量达1.7万t左右，因此实现熔炼渣中铜资源高效回收是铜冶炼企业获得经济效益的重要手段。

1 铜底吹熔炼渣的性质

铜底吹熔炼渣是一种黑色、致密、坚硬，耐磨的玻璃相，表面有金属光泽，颗粒形状不规则、棱角分明，密度3.3～4.5 t/m3，松散密度1.6～2.0 t/m3，Fe/SiO2在1.7～1.9之间。铜渣的矿物组成比较简单，基本上为磁铁矿、铁橄榄石、铜硫化物、金属铜和玻璃相[4-5]。铜渣中含有大量的铁，主要分布在橄榄石和磁性氧化铁中；铜矿物则以细小颗粒嵌布其中，或多种铜矿物嵌布共生[6]。铜底吹熔炼渣的主要成分如表1所示。

表1 铜底吹熔炼渣的化学成分 %

2 铜底吹熔炼渣综合回收工艺选择

2.1 工艺特点

铜渣的处理工艺主要有渣浮选和电炉贫化两种。

浮选工艺是将铜渣经过磨矿后解离，渣中以铜锍形式存在的铜被浮选药剂捕收，然后通过磁选技术分离磁性氧化铁得到铁精矿，即浮选回收铜，磁选回收铁，从而实现铜渣的综合利用，并有效控制重金属的污染[7]。

电炉贫化是通过电炉提温降低渣粘度，利用铜液和渣的密度差使渣中铜沉降，从而降低渣含铜。

选矿法和电炉贫化两种方法比较：

(1)选矿法所得弃渣品位低，有利于提高回收率。电炉贫化的弃渣含铜约0.6%～0.8%，选矿处理炉渣的弃渣品位在0.2%～0.4%。

(2)选矿法处理炉渣，所得渣精矿品位高，精矿产率低，减少了配入炉内的渣精矿量，从而提高了炉子的冶炼能力。

(3)炉渣经浮选后，除去了大量的Fe3O4和其他杂质，减少了影响冶炼过程的不利因素，为冰铜与渣的分离创造了良好条件，减少了铜的损失，提高了冶炼回收率。

(4)选矿法与火法贫化相比能耗低，奥托昆普公司采用电炉贫化的能耗为90 kWh/t，而采用选矿方法的能耗为44.2 kWh/t，选矿方法的能耗为火法贫化能耗的1/2，大大降低了冶炼成本。

(5)经过碎磨后的选矿渣尾矿粒度变细，且尾矿含铁较高，可被其他多个行业利用。

所以，浮选法处理冶炼渣回收铜，回收率高、生产成本低、富集效果好，是一种经济有效的回收方法[8]。综合考虑企业生产的需求，故选择浮选法提取熔炼渣中的铜，产出含铜22%～25%的渣精矿。

2.2 铜渣浮选流程选择

铜渣浮选工艺流程如图1所示。

图1 铜渣选矿工艺流程

(1)缓冷制度

冷却制度对炉渣的浮选指标起决定性作用。常用的冷却方式有3种：自然冷却，水淬，保温冷却+水淬。大量工程实践表明，铜渣缓慢自然冷却可使大部分铜粒子在渣中析出，有利于回收。本工艺选择熔炼渣由渣包车运输到缓冷场后采用空冷16 h+水冷44 h的缓冷制度。

(2)磨矿流程

铜渣浮选碎磨主要有常规碎磨流程与半自磨流程，目前国内部分铜冶炼厂采用半自磨技术。用带变频调速的半自磨代替中碎和细碎作业，流程短，配置简单，自动化程度高，对粉矿和泥矿具有较好的适应性，解决了常规破碎工艺难以适应炉渣物料变化的问题。

(3)阶段磨矿阶段选别

针对熔炼渣比重大、硬度高、易碎难磨、嵌布粒度细且不均匀等特点，粗磨后首先进行快速浮选，回收已单体解离的矿物，之后进行细磨。故采用粗碎- 半自磨- 两段球磨的碎磨流程，两段快速浮选- 一段粗选- 两段精选- 两段扫选的浮选工艺流程。快速浮选采用选择性较好的Z-200为捕收剂，捕收能力较强的异戊基黄药作为粗选和扫选的捕收剂，松醇油为起泡剂，其中快速浮选精矿和精选精矿合并作为最终精矿。浮选精矿和浮选尾矿分别输送至精矿和尾矿浓密池预先浓缩，之后经陶瓷过滤机脱水，得到最终精矿和尾矿。最终精矿返回熔炼炉，尾矿作为副产品出售。

(4)药剂制度

快速浮选采用Z-200为捕收剂，异戊基黄药作为粗选和扫选的捕收剂，松醇油为起泡剂，具体药剂制度见表2。