某铜冶炼渣回收铜铁试验研究

王海亮 高春庆

（中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司）

铜渣是铜冶炼过程中产生的工业废渣，中国95%以上的铜是通过火法冶炼生产的［1］，每生产1 t铜平均产出2～3 t铜渣，每年产出的铜渣超过2 000 万t［2-4］。火法冶炼铜渣中富含铜和铁等有价成分［5-6］，是重要的二次资源，但目前铜渣中铜、铁的利用率都不高（铜利用率＜12%、铁利用率＜1%），如何有效的回收利用铜渣中的有价金属，一直是国内选矿工作者的研究热点［7-9］。

福建省某闪速炉法冶炼铜尾渣中富含铜、铁等有价元素，其铜、铁含量分别为0.363%、41.35%。为了铜渣的综合回收利用，采用了更为经济、合理的常规选矿工艺，为该类铜渣二次资源回收利用提供参考。

1 铜渣性质

1.1 化学多元素分析

铜渣化学多元素分析结果（表1）表明，铜渣中主要的有价金属元素是铜和铁，其中铜含量0.363%，铁品位41.35%；主要有害组分硫、磷含量均较低，但SiO2、Al2O3、As、Zn、K2O含量均较高。

表1 化学多元素分析结果%

1.2 物相分析

铜渣铁、铜物相分析结果见表2、表3。

表2 铜渣铁物相分析结果 %

表3 铜渣铜物相分析结果%

由表2、表3可知，该铜渣中的铁除了以磁性铁的形式存在外，还有大量的硅酸铁，二者占有率分别为43.15%、47.02%；铜渣中的原生硫化铜含量占10.31%、次生硫化铜含量占20.06%，其余以氧化铜的形式存在。

1.3 X射线衍射分析

X 射线衍射分析（XRD）结果（图1）显示，铜渣中的主要铁矿物是磁铁矿和硅酸铁，其他矿物特征衍射线不明显。

1.4 粒度组成分析

铜渣粒度筛水析结果（表4）表明，铜渣中的铜主要分布在+0.019 mm 粒级，其分布率达85.00%，铜渣中的铁主要分布在0.010～0.043 mm，其分布率达71.31%；铜渣中的铜粒度稍粗，铁粒度相对较细。

2 试验结果与讨论

2.1 磨矿—浮选工艺回收铜试验研究

2.1.1 不同磨矿细度浮选选铜试验

固定粗选药剂CaO用量500 g/t、Na2S用量500 g/t、丁基黄药用量60 g/t、松醇油用量40 g/t，浮选工艺为1粗3精，试验结果见图2。

由图2 可见，随着磨矿细度的提高，精矿铜品位与回收率均上升；当磨矿细度为-0.030 mm90%时，可获得铜品位13.69%、铜回收率15.34%的铜精矿；继续提高磨矿细度，铜回收率略有降低，说明铜渣中的铜嵌布粒度微细，要获得较高的铜品位必须细磨。

2.1.2 浮选选铜闭路试验

在条件试验的基础上，制定了较佳的浮选选铜药剂制度，最终确定浮选工艺为1粗3精2扫，中矿顺序返回，试验条件及闭路试验结果见图3。

由图3 可见，当铜渣磨矿细度为-0.030 mm90%时，经浮选闭路流程可获得产率0.72%、铜品位12.34%、回收率24.79%的合格铜精矿。

2.2 浮铜尾矿选铁试验研究

以浮铜闭路试验尾矿为研究对象，进行单一弱磁选工艺和弱磁选—重选（离心选矿机）工艺回收铁试验研究，并进行方案对比研究。

2.2.1 弱磁选铁工艺试验

通过弱磁粗选、弱磁精选不同磁场强度选铁试验，当弱磁粗选、弱磁精选磁场强度分别为159.24，79.62 kA/m时，可获得铁品位51%以上的铁精矿。结合试验结果计算得出，磨矿—浮选选铜—弱磁选铁试验数质量流程（流程1）见图4。

由图4可见，浮铜尾矿经弱磁1粗2精分选后，可获得产率16.54%、铁品位51.56%、铁回收率20.61%的铁精矿。

2.2.2 弱磁选—重选（离心选矿机）选铁工艺试验

以浮铜闭路试验所得尾矿为给矿，进行弱磁选—重选（离心选矿机）分选试验。首先进行了弱磁选抛尾试验，然后对弱磁精矿进行重选（离心选矿机）得精试验。当弱磁选磁场强度为159.24 kA/m、离心选矿机漂洗水量为400 mL/s 时，可获得作业产率16.08%、铁品位53.47%的铁精矿。结合上述试验结果综合计算得出，磨矿—浮选选铜—弱磁选—重选（离心选矿机）试验数质量流程（流程2）见图5。

由图5 可见，浮铜尾矿经弱磁选—重选（离心选矿机）1 粗1 精分选后，最终可获得产率16.08%、铁品位53.47%、铁回收率20.79%的铁精矿。

3 结 论

（1）福建某铜渣中主要的有价金属元素是铜和铁，其中铜品位0.363%，铁品位41.35%；主要有害组分硫、磷含量均较低。原渣中的铁除了以磁性铁的形式存在，另外还有大量的硅酸铁；原渣中的硫化铜含量占30.37%，其余以氧化铜的形式存在。该铜渣中的铜粒度稍粗，铁的粒度较细。

（2）试验首先进行了磨矿浮铜试验研究，然后对浮铜尾矿进行了选铁（包括磁选选铁、重选选铁）试验研究。试验结果表明，在磨矿细度为-0.03 mm90%的情况下，可获得铜品位13.69%、铜回收率15.34%的合格铜精矿，其浮选尾矿经直接弱磁选，可获得铁品位51.56%的铁精矿；浮铜尾矿经弱磁选—离心选矿机选别，可获得铁品位53.47%的铁精矿。

（3）试验采用磨矿—浮选—弱磁选（流程1）、磨矿—浮选—弱磁选—离心重选（流程2）2 个工艺流程方案回收铜渣中的有价组分铜和铁。流程1可获得产率0.72%、铜品位12.340%、铜回收率24.72%的铜精矿和产率16.54%、铁品位51.56%、铁回收率20.61% 的铁精矿；流程2 可获得产率0.72%、铜品位12.340%、铜回收率24.86%的铜精矿和产率16.08%、铁品位53.47%、铁回收率20.79%的铁精矿。

（4）采用流程1 虽然获得的铁精矿指标较流程2的差，但其流程简单、选矿成本相对较低且流程更顺畅，因此，最终推荐原矿磨矿—浮选—弱磁选工艺流程作为该铜渣较佳的选矿工艺流程。