DOC《doi:10.3969/j.issn.1005-7854.2019.02.00x》

40 5

34 4.2 2.6 1.4 白银法熔炼 0.45

35 3.15

35 0.7 3.3

8 1.4 特尼恩特转炉熔炼 4.6

43 20 26.5 0.8 奥斯麦特熔炼 0.65

34 7.5

31 2.8 7.5 5.0 三菱法熔炼 0.6 38.2 32.2 0.6 2.9 5.9 艾萨炉熔炼 0.7 36.61 6.55 31.48 0.84 3.64 4.37 1.98 云南冶炼厂艾萨熔炼(电炉贫化) 0.737 41.28 8.25 29.05 0.001 3.86 3.74 1.15 1.2 铜渣的物相分析 铜渣的矿物成分主要是铁橄榄石(2FeO?SiO2),磁铁矿(Fe3O4),硫化物,以及一些脉石成分组成的无定型玻璃体[5].Prince SARFO[6]等人用SEM-―EDS-―MLA联合分析法发现铜渣主要物相是硅酸盐,铁钙铝硅酸盐和硅酸亚铁二者含量高达84%.;

其次是磁铁矿,占11.41%.;

而铜全部是以硫化物形式存在,即主要为斑铜矿(Cu5FeS4)和灰铜矿(Cu2S),含量占0.97%,是铜火法冶炼过程中的渣铜损失,因粒度小或是时间短不能汇聚到锍相或金属相而遗留在铜渣中.铜、铁及其他矿物紧密共生、相互交织在一起.铜矿物多被磁性氧化铁所包裹,呈球形滴状结构,有的则与铜铁矿物共同形成斑状结构位于铁橄榄石基体中,或数种铜矿物相嵌共生;

磁性氧化铁在硅酸盐基体中呈自形晶结构和硅酸盐共晶结构,以多边状、树枝状、放射状结构产出;

铁橄榄石呈柱状、板状、粒状组成炉渣基体[7]. 目前国内外对铜渣的综合利用研究较多,主要集中在三个方面,一是有价金属的提取,主要是铁和铜;

二是用作建筑材料;

三是用作催化剂或土壤改良剂.

2 铜渣中有价金属的提取 我国铁矿砂的含铁量为31.3%[8],世界铜矿平均利用品位为1.07%[9],铜渣中铜、铁含量均达到资源化品位.尽管铜渣中铜铁含量高,但由于其赋存形态复杂又相互紧密共生,回收较为困难. 铜渣中有价金属的提取有两种方法,:一是选矿法,得到精矿;

二是还原法,得到金属或合金. 2.1 选矿法 选矿法主要利用的铜渣中各种氧化物物理性能的不同,浮选法可以选出含铜的渣精矿,磁选法可以选出含铁的铁精矿.选矿效果与铜渣的冷却方式有很大关系.渣中铜本身含量稀少且晶粒较细,急冷晶粒更细(90%在5 μm以下),磨矿工艺难以使其解离.王俊娥[10]等[10]研究发现高温铜渣冷却速度越慢,渣中铜相分子粒度越大,随着冷却速度的降低,矿物晶型由细小分散变得完整连续. 汪泰等铜渣磨到-0.074 μm mm(占93%),并在球磨机中添加碳酸钠,用GD-3捕集剂浮选获得含铜29.55%的精矿,铜回收率达90.99%. 由于铜渣中的铁大部分是以没有磁性的铁橄榄石相存在,若直接磁选只能回收少部分铁,一般考虑现将铁橄榄石氧化成具有磁铁再磁选.詹保峰等[11]将含铁为43.73%(铁橄榄石占51.89%)的铜渣浮铜尾矿与碳酸钠、煤粉等按一定比例混匀,在800 ℃下进行焙烧,焙烧后浮铜尾矿中的铁橄榄石大部分转变成了磁铁矿.焙砂用稀酸浸出得到浸出渣,浸出渣再通过强磁选可获得含铁62.52%的铁精矿. 2.2 还原法 高温下用还原剂还原熔炼铜渣可得到金属铁或者富含其它金属元素的铁合金.除了SiO

2、Al2O3和CaO不能被还原,其它金属氧化物几乎都能被还原.还原出的金属可以用作炼钢原料,但铜在炼钢过程中不能氧化除去,是大部分钢材的杂质元素.由于铜与硫的亲和力强,往往会加入硫化物可使铜生成硫化铜除去[12].含铜的铁合金也可以直接用来冶炼含铜铸铁.锌氧化物会被还原,但锌会挥发,不会富集在铁中.二次渣如果硬度足够高而密度较低的话可以用于陶瓷和玻璃工业中.提铁后渣中氧化硅和氧化铝含量会升高,氧化铝含量高渣的强度就大.Fe-Cu-C相