高含碳鋅窯渣中Cu和Ag的綜合回收

陳　龍，高利坤*，董　方，馬方通，王　鵬

1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2.復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650093

高含碳鋅窯渣中Cu和Ag的綜合回收

陳龍1，2，高利坤1，2*，董方1，2，馬方通1，2，王鵬1，2

1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；
2.復(fù)雜有色金屬資源清潔利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650093

云南某鋅窯渣Cu含量1.47%，Ag含量312 g/t，同時，窯渣中碳含量高達(dá)23.12%，為綜合回收其中的Cu、Ag等有價金屬進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究.對浮選條件試驗(yàn)進(jìn)行了研究.確定了最佳浮選條件并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了浮選閉路試驗(yàn)，結(jié)果表明，采用單一浮選工藝處理該窯渣Cu、Ag很難富集，銅精礦品位較低，并最終確定了“脫碳浮選—銅浮選—銅精礦浸出”的聯(lián)合工藝流程，得到最終銅精礦Cu品位為11.83%，銅精礦含Ag品位為2 616 g/t，Cu、Ag的綜合回收率分別為72.03%和75.06%，達(dá)到了綜合回收窯渣中Cu、Ag的目的.采用聯(lián)合工藝流程處理該窯渣避免了單一浮選工藝的局限性，極大地提高了銅精礦的品位.

鋅窯渣；浮選；聯(lián)合工藝；綜合回收

1　引言

鋅窯渣是由濕法煉鋅的浸出渣配加約40%～50%的焦炭，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)經(jīng)高溫（1 100℃～1 300℃）還原揮發(fā)鋅、鉛等金屬之后水淬而成的殘余物［1］.由于焦炭燃燒不完全，使得部分焦炭仍然殘留在窯渣中［2］，同時，窯渣富集了鋅精礦中的銅、銀、金、鎵等有價金屬［3］，綜合回收潛力巨大.鋅窯渣是一種價值很高的二次資源，但對其有價成分的綜合回收利用當(dāng)前仍是一個世界性難題［4］.鋅窯渣產(chǎn)生過程中，浸出渣與焦炭的混合物料在經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯高溫區(qū)時，渣料呈半熔化狀態(tài)，物料之間相互粘結(jié)，且許多有價元素以金屬或合金態(tài)存在，或者形成各種化合物，嵌布關(guān)系緊密［5-7］.由于高溫窯渣從窯尾排出即遇水淬，所以鋅窯渣硬度大、粒度小［8］.以上因素導(dǎo)致了鋅窯渣的綜合回收利用難度較大.目前，國內(nèi)不少冶煉廠只能將鋅窯渣堆放于渣場，不僅增加了企業(yè)的管理費(fèi)用，也污染了周圍環(huán)境［9-10］.

云南某鋅窯渣中銅、銀含量較高，同時，由于焦炭不完全燃燒，窯渣中碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)也較高.為綜合回收其中的銅、銀等有價金屬，對該窯渣進(jìn)行了選礦試驗(yàn)研究.

2　實(shí)驗(yàn)部分

鋅窯渣化學(xué)多元素分析的結(jié)果見表1，X射線衍射分析的結(jié)果見圖1.

表1　化學(xué)多元素分析結(jié)果Tab.1 Analysis results of multi-elements　%

圖1　X射線衍射分析結(jié)果Fig.1　X-ray pattern of different samples

從表1可以看出，窯渣中有回收價值的金屬元素主要為Cu和Ag，窯渣碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，達(dá)到了23.12%.X射線衍射分析表明，窯渣中碳的主要存在形式是焦炭，銅的存在形式有：金屬銅、硫化銅、合金態(tài)銅等，氧化銅含量很少.窯渣中還存在的其他物相有：金屬鐵、金屬鉛、硫化鋅、硫化鉛、硫酸鹽、硅鋁鈣組成的玻璃相等.由于鋅窯渣在產(chǎn)生過程中，渣料呈半熔化狀態(tài)，導(dǎo)致窯渣中各物質(zhì)互相嵌布緊密且賦存狀態(tài)復(fù)雜.

3　結(jié)果與討論

研究表明，該窯渣具有工業(yè)回收價值的有價金屬為銅，銀的回收可作為伴生元素富集于銅精礦產(chǎn)品中.銅、銀的綜合回收以浮選工藝為主，由于該窯渣中雜質(zhì)碳含量較高，會大量吸附浮選藥劑，且碳的可浮性較好，故優(yōu)先考慮浮選脫碳，以去除大量雜質(zhì)碳對銅浮選的影響.為獲得最佳的分選指標(biāo)，進(jìn)行了浮選條件試驗(yàn)研究.脫碳浮選的捕收劑采用煤油，松醇油為起泡劑.脫碳浮選的尾礦用來進(jìn)行銅浮選，銅浮選采用組合捕收劑ONG-5，松醇油為起泡劑.在最佳的工藝條件下進(jìn)行了浮選閉路試驗(yàn)，結(jié)果表明，采用單一浮選工藝很難對銅進(jìn)行富集得到合格銅精礦.基于此，試驗(yàn)又進(jìn)行了浮選銅精礦的浸出研究，達(dá)到了較理想的效果.故最終確定了該窯渣綜合回收銅、銀的工藝流程為：脫碳浮選—銅浮選—銅精礦浸出.

3.1浮選條件試驗(yàn)

浮選條件試驗(yàn)流程見圖2，分別進(jìn)行了磨礦細(xì)度試驗(yàn)、煤油用量試驗(yàn)、脫碳浮選松醇油用量試驗(yàn)、捕收劑ONG-5用量試驗(yàn)共4個條件試驗(yàn)，主要考察指標(biāo)為銅粗精礦和炭粉中Cu品位和回收率.

圖2　浮選條件試驗(yàn)流程Fig.2　Flowchart of flotation conditions

3.1.1磨礦細(xì)度試驗(yàn)?zāi)サV細(xì)度試驗(yàn)煤油用量為400 g/t，脫碳浮選松醇油用量為100 g/t，ONG-5用量為600 g/t，銅浮選松醇油用量為40 g/t，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖3.

從圖3中可以看出，隨著窯渣磨礦細(xì)度的提高，浮選銅粗精礦中的Cu品位逐漸下降，Cu回收率先大幅度增加，后逐漸下降，Cu回收率升降的拐點(diǎn)在磨礦細(xì)度為-0.075 mm占86.7%的位置.因此，合適的磨礦細(xì)度為-0.075 mm占86.7%.

3.1.2煤油用量試驗(yàn)煤油用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.075 mm占86.7%，脫碳浮選松醇油用量為100 g/t，ONG-5用量為600 g/t，銅浮選松醇油用量為40 g/t，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖4.

圖3　磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果Fig.3　Effects of grinding fineness on the grade and recovery of copper

圖4　煤油用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.4　Effects of kerosene dosage on the grade and recovery of copper

從圖4可以看出，隨著煤油用量的增加，銅粗精礦中Cu品位逐漸上升，上升幅度越來越慢，Cu回收率逐漸下降.當(dāng)煤油用量從400 g/t增加到500 g/t時，銅粗精礦中的Cu回收率明顯下降.綜合考慮，確定后續(xù)的脫碳浮選煤油用量為400 g/t.

3.1.3脫碳浮選松醇油用量試驗(yàn)脫碳浮選松醇油用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.075 mm占86.7%，煤油用量為400 g/t，ONG-5用量為600 g/t，銅浮選松醇油用量為40 g/t，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖5.

從圖5可以看出，隨著脫碳浮選松醇油用量的增加，銅粗精礦中Cu回收率逐漸下降，Cu品位逐漸上升.當(dāng)松醇油用量從100 g/t增加到150 g/t時，Cu品位上升很少，但Cu回收率下降明顯.綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)碳浮選松醇油用量為100 g/t.

圖5　脫碳浮選松醇油用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.5　Effects of pine oil dosage on the grade and recovery of copper

3.1.4捕收劑ONG-5用量試驗(yàn)捕收劑ONG-5用量試驗(yàn)的磨礦細(xì)度為-0.075 mm占86.7%，煤油用量為400 g/t，脫碳浮選松醇油用量為100 g/t，銅浮選松醇油用量為40 g/t，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見圖6.

圖6　捕收劑ONG-5用量試驗(yàn)結(jié)果Fig.6　Effects of ONG-5 dosage on the grade and recovery of copper

從圖6中可以看出，隨著銅浮選捕收劑ONG-5用量的增加，銅粗精礦中的Cu品位逐漸下降，Cu回收率逐漸上升.當(dāng)ONG-5用量從600 g/t增加到800 g/t時，銅粗精礦中Cu回收率增加趨勢放緩，Cu品位仍繼續(xù)下降.綜合考慮，確定后續(xù)試驗(yàn)銅浮選捕收劑ONG-5用量為600 g/t.

3.2閉路試驗(yàn)

在浮選條件試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了浮選閉路試驗(yàn)探索，試驗(yàn)流程及藥劑制度情況見圖7，浮選閉路試驗(yàn)結(jié)果見表2.

圖7　閉路試驗(yàn)流程Fig.7　Flowchart of closed circuit test

從表2可以看出，閉路試驗(yàn)銅浮選采用2次精選銅精礦Cu品位依然較低，只有6.24%.顯然，只通過單一浮選工藝回收此窯渣中的銅、銀等有價金屬很難達(dá)到理想的效果.為進(jìn)一步提高銅精礦的品位，在閉路試驗(yàn)的基礎(chǔ)上對浮選銅精礦進(jìn)行了簡單的浸出探索試驗(yàn).

3.3銅精礦浸出試驗(yàn)

銅精礦浸出試驗(yàn)相關(guān)條件為：銅精礦采用閉路實(shí)驗(yàn)所得的銅精礦，采用H2SO4為浸出劑，H2SO4初始濃度為4 mol/L，液固比為4，常溫常壓下浸出2 h.銅精礦浸出試驗(yàn)結(jié)果見表3.

從表3可以看出，浮選銅精礦通過H2SO4浸出，浸渣率為48.69%，絕大部分Cu、Ag富集在浸出渣中，作為最終銅精礦，其中Cu品位為11.83%，Ag品位為2 616.00 g/t，Cu對原礦回收率為72.03%，Ag對原礦回收率為75.06%.浮選銅精礦浸出達(dá)到了較理想的試驗(yàn)指標(biāo).

表2　閉路試驗(yàn)結(jié)果Tab.2　Results of closed circuit test

表3　銅精礦浸出試驗(yàn)結(jié)果Tab.3　Results of copper concentrate leaching test

4　結(jié)　語

1）云南某鋅窯渣碳含量23.12%，具有工業(yè)回收價值的有色金屬為銅，銀的回收可作為伴生元素富集于銅精礦產(chǎn)品中.

2）試驗(yàn)研究表明，僅通過單一浮選工藝很難對銅、銀進(jìn)行富集，銅精礦品位較低，需采用聯(lián)合工藝進(jìn)行處理.

3）通過“脫碳浮選—銅浮選—銅精礦浸出”的工藝流程處理該窯渣，得到最終銅精礦Cu品位為11.83%，銅精礦含Ag品位為2 616 g/t，Cu、Ag的綜合回收率分別為72.03%和75.06%，達(dá)到了綜合回收窯渣中銅、銀的目的.

4）銅精礦浸出試驗(yàn)的各項(xiàng)條件有待進(jìn)一步優(yōu)化，以確定最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，滿足工業(yè)生產(chǎn)的各項(xiàng)要求.

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本文編輯：張瑞

Recovery of Copper and Silver from High-Carbon-Zinc Kiln Slag

CHEN Long1，2，GAO Likun1，2，DONG Fang1，2，MA Fangtong1，2，WANG Peng1，2

1.Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China；
2.State Key Laboratory of Complex Nonferrous Metal Resources Clean Utilization，Kunming 650093，China

To comprehensively utilize the copper and silver of a zinc kiln slag in Yunnan with copper of 1.47%，silver of 294 g/t，and carbon of 23.12%，we determined the optimum flotation conditions and carried out the closed circuit test.It was difficult to enrich the copper and silver by the single flotation process，so the combined process of carbon flotation-copper flotation-leaching was used to the kiln slag.Finally，the copper concentrate was obtained.The copper grade is 11.83%and the silver grade is 2 616 g/t.The comprehensive recovery rates of copper and silver reach 72.03%and 75.06%，respectively.The use of combined process to the zinc kiln slag breaks through the limitation of single flotation process and greatly improves the grade of copper concentrate.

zinc kiln slag；flotation；combined process；comprehensive utilization

高利坤，博士，副教授.E-mail：likun_gao@126.com

TQ172.4+4

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2016.04.004

1674-2869（2016）04-0329-04

2016-01-07

貴州省科技計(jì)劃黔科合GZ字〔2014〕3014

陳龍，碩士研究生.E-mail：longago99@126.com