[科普中国]-渣含铜

简介

铜在弃渣中的损失是火法炼铜过程中铜损失的主要原因，有效降低弃渣含铜是提高金属回收率，节约成本，提高效益的重要手段。

侯马北铜公司熔炼炉采用Ausmelt 富氧顶吹熔炼工艺，铜精矿、熔剂、粒煤、吹炼渣等混合物料连续加入炉内，在喷枪的强烈搅拌下发生反应，生成的冰铜和炉渣混合物连续流入沉降电炉进行沉降分离，炉渣采取连续溢流方式水淬后废弃，热冰铜采取定期打眼方式进入Ausmelt 吹炼炉，吹炼渣和阳极炉渣分别进行水淬粒化和破碎后返回Ausmelt 熔炼炉以回收其中的铜，电收尘部分烟灰及污酸处理后的石膏渣通过拌入精矿返回熔炼炉中和回收利用。熔炼弃渣设计要求w(Cu)≤0.6%，但许多时候会达到0.8%~1.0%，甚至超过1.2%，铜的损失增大，直收率降低1。

铜在弃渣中损失的形态1 机械损失

冰铜细粒未能沉降到锍层而夹带于炉渣中或夹生料包裹在炉渣中，被炉渣带去所造成损失，在Ausmelt 炉正常熔炼情况下，这种损失为主要原因。造成这种损失的主要原因有：炉渣黏度大，影响渣锍有效分离；炉渣在炉内停留时间短，与冰铜分离时间不足；炉温偏低；炉渣黏度增大；操作不当；冰铜面控制不当，以致放渣时带走冰铜。由于化学反应不完全，铜以夹生料被渣包裹随渣排出。

2 溶解损失

（1） 铜以Cu2O 的形态溶解于渣中引起的损失

在低氧势下熔炼且冰品不高时，这部分损失所占比例较少，但在Ausmelt 炉高氧势下熔炼且产出的高品位冰铜时，这部分损失也为主要途径。

（2） 铜以Cu2S 的形态溶解于渣中引起的损失

影响渣中Cu2S 溶解的因素有炉渣成分、温度和冰铜品位22。

影响弃渣含铜的主要因素1 炉渣成分

炉渣的性质取决于炉渣的组成，从而对铜在渣中的损失产生重大影响。选择合理的炉渣成分是减少弃渣含铜的主要措施，炼好渣才能炼好铜。

在一定范围内，适当提高SiO2在渣中含量，渣中硫化物溶解量下降，而且能降低炉渣比重，并能促使磁性氧化铁的还原，铜的溶解损失降低，弃渣含铜降低；当SiO2含量超过一定范围后，炉渣黏度会增大，使渣层中冰铜粒子难于凝聚和沉降，从而增加铜的机械损失，弃渣含铜升高。而且炉渣熔点也会随之升高，需要更高的操作温度保持渣的流动性。

随着FeO 含量的增加，渣中硫化物的溶解度增加；增加FeO 量，虽然可降低黏度，但熔点升高；并且渣中Fe3O4含量增大，使炉渣的黏度升高，比重增大，机械损失增大，弃渣含铜升高。并且渣与锍的结构接近，使微细锍滴聚合条件恶化，从而大大增加了铜的机械损失，而且更容易烧损喷枪。

适当增加炉渣中CaO 含量，渣中硫化物溶解量下降，而且可降低炉渣的比值和黏度，有利于冰铜粒子在渣层的沉降，减少铜的机械损失。但CaO 过量，炉渣熔点升高黏度增加。

原设计渣中m(Fe)/m(SiO2)为1.2~1.4，w(CaO)=5%~8%，多年的实践表明，m(Fe)/m(SiO2)大于1.2 弃渣含铜更容易超标（见表1），而超过1.4 容易造成喷枪烧损。生产中，从技术、经济、和有利于操作等方面考虑，将m(Fe)/m(SiO2)控制在0.9~1.2，w(CaO)=5%~8%，效果较为理想。

2 冰铜品位

冰铜品位对弃渣含铜有直接影响，冰品升高，弃渣含铜升高，根据分配定律，弃渣中铜的溶解损失增大；同时过高的冰铜品位会导致渣中Fe3O4过高，炉渣的性质相对变差，铜的机械损失增大，操作温度的要求也变高；再者冰铜品位愈高，炉渣数量愈多，铜在渣中的总损失愈大。

侯马北铜冰铜品位（铜的质量分数）目标控制在55%~60%，生产实践表明，冰铜品位（铜的质量分数）超过62%，弃渣含铜升高趋势明显。近几年造成冰铜品位（铜的质量分数）异常，弃渣含铜升高的主要因素有：

（1）精矿来源广，成分波动大，备料设施不完善，配料方面的不稳定给冰铜和渣型的控制带来困难，使弃渣含铜升高。

（2）Ausmelt 熔炼主要通过喷枪供给粉煤补充热量，同时加入块煤作为还原剂控制渣中磁铁含量，块煤也可作为提供热量的一个途径，但其燃烧效率没有粉煤高，且有一定比例的煤末会在炉膛和烟道中燃烧，调整不及时使冰铜品位及m(Fe)/m(SiO2)升高，铜损失增大。

3 Fe3O4

（1） Fe3O4对弃渣含铜的影响

高富氧浓度和高冰铜品位更容易产生Fe3O4，炉渣中Fe3O4含量增加，会使炉渣熔点升高黏度增大，比重增大，恶化了渣与锍的沉清分离。当熔体温度下降时，Fe3O4会析出沉出在沉降电炉炉底及炉墙周围形成炉结，还会在冰铜与炉渣界面形成一层黏渣隔膜层，影响铜粒子的沉降速度。

（2）Fe3O4的生成、来源

Ausmelt 炉反应机理是在强氧化气氛下主要氧化渣层通过Fe3O4达到传递氧的目的，同时需加入少量还原煤以控制渣中磁铁含量。主要反应如下：

6FeO（渣）+O2（气）=2Fe3O4（渣）

3Fe3O4（渣）+FeS（冰）=10FeO（渣）+SO2（气）

3Fe3O4（渣）+FeS（冰）+SiO2（渣）=5(2FeO.SiO2)（渣）+SO2（气）- Q

Fe3O4（渣）+C（固）=3FeO（渣）+CO（气）

C（固）+O2（气）=CO2（气）

Fe3O4另一个来源为返回熔炼炉的吹炉渣，吹炼渣磁铁含量高，弃渣含铜高。

（3）渣中Fe3O4的控制

生产中Fe3O4生成不可避免，如何控制渣中Fe3O4的含量不能过高（w(Fe3O4)