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摘要:
铜冶炼渣中铜品位和铁品位较高，且常伴生有金、银、铅和锌等有价金属元素，因此提高铜渣综合利用水平，有利于提高资源利用率，减轻环境污染。介绍了我国铜冶炼渣综合回收利用现状，分析了铜渣的组成与冷却方式，综述了火法贫化、湿法浸出和浮选法从铜渣中回收利用铜，以及用磁选法和浸出法回收利用铁的工艺技术，分析了各种方法的优缺点，概括了铜渣中其它有价金属的回收及在建材、功能材料方面的应用，并对铜渣综合回收利用的前景进行了展望。
Abstract:The grade of copper and iron in copper smelting slag are high, and they are often associated with valuable metal elements such as gold, silver, lead and zinc. Therefore, improving the comprehensive utilization of copper slag is conducive to improving the utilization rate of resources and reducing environmental pollution. The present situation of comprehensive recovery and utilization of copper slag in China was introduced in this paper. The composition and cooling mode of copper slag was analyzed. The technology of copper recovery from copper slag by fire dilution, wet leaching and flotation, as well as iron recovery by magnetic separation and leaching was reviewed. The advantages and disadvantages of various methods were analyzed. The recovery of other valuable metals in copper slag and its application in building materials and functional materials were summarized. The prospect of the comprehensive recycling and utilization of copper slag was discussed.
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Key words:
- copper slag /
- flotation /
- pyrometallurgy /
- hydrometallurgy /
- building materials
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表 1 不同熔炼方法产生的铜渣成分[7]
Table 1. Composition of copper slag produced by different smelting methods[7]
/% 熔炼方法 Fe Fe3O4 SiO2 Cu S Al2O3 CaO MgO 鼓风炉熔炼 29.00 — 38.00 0.42 — 7.50 11.00 0.74 因科闪速炉熔炼 44.00 10.80 33.00 0.90 1.10 4.72 1.73 1.61 奥托昆普闪速熔炼 44.40 11.80 26.60 1.50 1.60 — — — 诺兰达熔炼 40.00 15.00 25.10 2.60 1.70 5.00 1.50 1.50 瓦纽克熔炼 40.00 5.00 34.00 0.50 — 4.20 2.60 1.40 白银法熔炼 35.00 3.15 35.00 0.45 0.70 3.30 8.00 1.40 奥斯麦特熔炼 34.00 7.50 31.00 0.65 2.80 7.50 5.00 — 三菱法熔炼 38.20 — 32.20 0.60 0.60 2.90 5.90 — 艾萨炉熔炼 36.61 6.55 31.48 0.70 0.84 3.64 4.37 1.98 
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方法 过程 优点 缺点 电炉法 提高炉渣温度，降低铜含量 原料适应性强，可回收易溶于酸的金属 耗电量高，电极消耗快，金属回收率低 真空贫化法 在真空环境下对铜渣贫化 降低炉渣密度、黏度，加快冰铜的聚集沉降，提高金属回收率 操作复杂，设备要求高 反射贫化法 通过风口喷吹天然气和粉煤，还原Fe3O4，降低渣中铜含量后，停止喷吹，冰铜分离 可处理大块回炉料，产量高 能耗高，污染严重，产出铜品位低，反射炉寿命低
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方法 过程 优点 缺点 直接浸出 酸浸出 采用盐酸、硫酸和硝酸等直接浸出铜渣中的有价金属 设备条件简单，操作方便 反应时间长，金属浸出率低 氧压酸浸出 在氧化剂存在下，增加压力使金属浸出 工艺流程短，浸出效率高 酸耗高，设备易腐蚀，后续分离困难 氨浸出 在碳铵-氨体系下浸出有价金属 浸出率高，腐蚀性减小，氨水可通过蒸氨重复使用 氨挥发性大，有一定污染，选择性差 氯化浸出 使用氯化物浸出有价金属 易于控制浸出条件，浸出效果更好 主要浸出硫化铜矿物，局限性较大，产生氯气存在污染 间接浸出 还原焙烧 将熔渣中各种形式的金属还原为游离金属，再浸出回收 降低浸出剂用量，提高金属回收率 焙烧后金属通常以合金形式存在，不利于后续浸出 硫酸化焙烧 将熔渣与硫化物混合，在高温下反应得到可溶性硫酸盐，再浸出回收 易于形成可溶性硫酸盐，浸出率高 铁会随之浸出，不利于后续处理 氯化焙烧 将熔渣与氯化物混合，高温焙烧，再浸出回收 可实现铜与铁的选择性分离 焙烧温度高，能耗大 微生物 利用微生物的生物氧化作用，使金属以离子形式进入到溶液中，再从浸出液中回收有价金属 流程短，成本低，设备简单，污染小 反应速率慢，浸出周期长
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方法 过程 优点 缺点 直接磁选法 将铜渣破碎、细磨后直接进行磁选 可直接回收Fe3O4，流程短 铁回收率低 高温氧化磁选法 将铜渣与CaO在高温下反应得FeO，在氧化性气氛下使其转化成Fe3O4，富集后磁选分离 可将铜渣中Fe2SiO4铁组分富集到Fe3O4中，增大晶体颗粒，利于磁选 反应温度高，能耗大，得到的Fe3O4还需进一步处理 还原磁选法 直接还原法 气基还原 以还原性气体(如CO或天然气)为还原剂直接还原，再磁选 还原效果好，金属化率高 反应时间长，能耗较高 煤基还原 以煤或含碳类固体为还原剂直接还原再磁选 铁品位和回收率较高，还原时间较短，能耗较低 流程较长，存在一定的污染 油基还原 以石油等为还原剂直接还原再磁选 铁回收率较高 耗油量大 熔融还原法 在熔融态时，向铜渣中加入还原剂C、添加剂(CaO或CaF2)，一步还原为铁单质再磁选 铁回收率可达80%以上，得到的铁精矿可直接作为高炉炼铁的原料 温度要求高，能耗大
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| 引用本文: |
刘宏图, 曹亦俊, 范桂侠. 铜冶炼渣综合回收利用进展[J]. 矿产保护与利用, 2021, 41(3): 34-42. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.03.005
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| Citation: |
LIU Hongtu, CAO Yijun, FAN Guixia. Progress in Comprehensive Recovery and Utilization of Copper Smelting Slag[J]. Conservation and Utilization of Mineral Resources, 2021, 41(3): 34-42. doi: 10.13779/j.cnki.issn1001-0076.2021.03.005
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