銅冶煉渣綜合回收利用進(jìn)展

劉宏圖， 曹亦俊， 范桂俠

鄭州大學(xué) 化工學(xué)院，河南 鄭州 450000

0 引言

銅具有良好的延展性、導(dǎo)電性與導(dǎo)熱性，在電氣、建筑和國防等領(lǐng)域都有很大的需求量。但我國銅資源相對缺乏，人均銅占有儲量僅相當(dāng)于世界人均水平的18%[1]。自2000年以來，我國銅產(chǎn)量與消費(fèi)量都在快速增長，然而銅金屬的需求缺口逐漸擴(kuò)大，從而制約我國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展[2]。另一方面，我國銅礦床大多規(guī)模小、銅品位低、共伴生礦多，難采難選難冶，導(dǎo)致銅冶煉渣仍具有一定的回收價值。2019年我國精煉銅產(chǎn)量為978.4萬 t，按每產(chǎn)出1 t精煉銅至少排放2.2 t銅渣計算，僅2019年我國就排放了2 152萬 t銅渣。目前大量銅渣堆積，不僅占用土地資源，而且污染土壤與水資源。

由于銅渣中含有多種有價金屬元素，如鐵、銅、鎳、鈷和鋅等金屬元素，其中多數(shù)銅渣的銅元素含量超過0.7%，高于我國銅礦0.2%的可開采品位[3]；鐵元素含量普遍在40%左右，高于我國鐵礦29.1%的可開采品位[4]，因此銅渣是一種高附加值二次資源。對銅渣二次資源的循環(huán)利用，不僅可以緩解我國銅資源的需求壓力，而且可以減少廢棄物的排放，有助于我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)與生態(tài)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1 銅渣的組成與冷卻方式

從廣義上說，銅冶煉渣是一種“人造銅礦石”。銅渣主要是火法冶煉銅過程產(chǎn)生的廢渣，在1 150～1 300 ℃的高溫氧化條件下，銅精礦發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，使得銅富集在銅锍中，與之伴生的鐵氧化物等與脈石富集在一起，從而形成銅渣[5]。銅渣中含有多種值得回收利用的有價金屬，其成分以Fe2O3和SiO2為主，伴有少量的CaO、Al2O3和MgO，其結(jié)晶相以鐵橄欖石為主，伴有少量的磁鐵礦和石英[6]。在冶煉過程中，隨著冶煉條件的變化(如添加劑、冷卻時間和熔煉方法等)，得到銅渣的物理化學(xué)性質(zhì)不同，成分不同(表1)，從而影響后續(xù)處理方法。

表1 不同熔煉方法產(chǎn)生的銅渣成分[7]/%

在影響銅渣回收利用的各種因素中，銅渣的冷卻方式往往具有至關(guān)重要的作用，因為銅渣的冷卻方式影響了爐渣的結(jié)晶過程中和其它礦物的共生關(guān)系，以及銅顆粒的聚集生長過程。銅冶煉渣按冷卻方式的不同，主要分為三種：緩冷銅渣、自然冷卻銅渣和水淬銅渣。隨著冷卻速率的增加，銅冶煉渣中銅顆粒更為分散細(xì)小，嵌布關(guān)系更為復(fù)雜，不利于實現(xiàn)單體解離。

銅渣的冷卻過程主要是其在高溫熔融態(tài)時，有用的礦物顆粒在表面張力的作用下不斷遷移，從而聚集長大。但是，隨著溫度的降低，顆粒遷移阻力增大，當(dāng)溫度低于熔點(diǎn)時，銅渣轉(zhuǎn)化為固態(tài)，顆?；緹o法遷移。對于水淬銅渣，由于其冷卻速度快，有用礦物顆粒的遷移時間短，顆粒細(xì)而分散，嵌布關(guān)系復(fù)雜，不利于實現(xiàn)單體解離，多數(shù)水淬銅渣銅含量較低(約0.5%左右)[8]。對于緩冷銅渣，由于其保證了有用礦物顆粒的遷移時間，使有用礦物聚集長大，這有利于磨礦時單體解離和浮選時與藥劑的作用，另外，多數(shù)緩冷銅渣銅含量較高(大于2%)，從而利于回收有價金屬，提高分選指標(biāo)[9]。

2 銅渣中銅的回收

爐渣中的銅多以硫化銅的形態(tài)存在，主要有似方輝銅礦、輝銅礦、黃銅礦、似斑銅礦和金屬銅等[10]。銅渣中銅元素的回收方法主要以火法貧化、濕法浸出和浮選法為主。

2.1 火法貧化

火法貧化，即在高溫下向銅渣中添加還原劑(如FeS和炭粉等)，以降低氧勢；將爐渣中的Fe3O4還原為FeO，以降低爐渣密度和黏度；將銅渣中夾雜的銅锍小珠聚集成大顆粒，而進(jìn)入貧锍相中，以實現(xiàn)爐渣貧化[5]。常見的火法貧化反應(yīng)原理如下[11]：

Cu2O+FeS→FeO+Cu2S

(1)

3Fe3O4+FeS→10FeO+SO2

(2)

(Fe,Co,Ni)O·Fe2O3+C→Co+NiO+3FeO+CO

(3)

2(Co,Ni)O·SiO2+2FeS→2FeO·SiO2+2(Co,Ni)S

(4)

目前，較為成熟的火法貧化方法有電爐法、真空貧化法、反射貧化法和沸騰爐貧化法，但這些方法各有優(yōu)劣，見表2。

表2 不同火法貧化方法的比較[12, 13]

張東陽等[14]研究發(fā)現(xiàn)還原性氣氛對銅渣的高溫貧化更有利，且鈉鹽的存在不利于貧化。結(jié)果表明，添加螢石粉10%、河沙2%時，銅精礦回收率超過99%，貧化渣含銅僅0.97%。陳海清等[15]研究發(fā)現(xiàn)加入硫化劑和還原劑、采取鼓風(fēng)攪拌、提高貧化爐的溫度等措施可降低貧化爐渣的含銅量。在以黃鐵礦為硫化劑、碎煤為還原劑、爐溫1 200 ℃時，渣中銅含量由1.277%降至0.466%。Kim等[16]研究發(fā)現(xiàn)在直接還原銅渣試驗中，以松木木屑熱解產(chǎn)生的生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，比煤具有更高的還原反應(yīng)速率，且加入CaO可降低還原反應(yīng)的吉布斯自由能，促進(jìn)FeO與SiO2的分離，有利于還原銅渣。Kasonde Maweja等[17]研究發(fā)現(xiàn)熔融狀態(tài)時加入還原劑能更有效地抑制鐵還原，而過高的煤渣比會造成鐵污染。結(jié)果表明，在煤/渣比為3.5%～4%時還原60 min，可得到鋅回收率大于70%、銅、鈷回收率80%的產(chǎn)品。

目前火法貧化處理銅渣的技術(shù)較為成熟，可得到較高的金屬回收率、處理量大且工藝簡單。但是火法貧化一方面能耗較高，存在一定污染，對設(shè)備要求較高，另一方面銅渣中的鐵易被還原，與銅形成合金，不利于后續(xù)處理。

2.2 濕法浸出

濕法浸出，即將銅渣與浸出劑在一定的條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，再通過萃取分離等操作提取銅渣中的有價金屬[18]。濕法浸出主要包括直接浸出、間接浸出和微生物浸出。常用的浸出劑有酸性浸出劑(鹽酸和硫酸等)、堿性浸出劑、氨水和氯氣等[19]。

直接浸出法可分為酸浸出、氧壓酸浸出、氨浸出和氯化浸出等。而間接浸出指通過預(yù)處理使金屬組分轉(zhuǎn)化或礦相重構(gòu)，使熔渣中的有價金屬更易分離回收，預(yù)處理方式主要包括還原焙燒、硫酸化焙燒和氯化焙燒。微生物浸出是指使用某些細(xì)菌或真菌對銅渣中的有價金屬有選擇性地反應(yīng)并使其浸出。不同濕式浸出的方法對比見表3。

表3 不同濕式浸出方法比較[20-22]

濕法浸出常用于處理低品位銅渣，且可提取多種有價金屬元素。但是濕法浸出處理會產(chǎn)生較大污染，易腐蝕設(shè)備，因此工業(yè)化進(jìn)程緩慢。

2.3 浮選法

浮選法，即利用銅渣顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異，借助浮選藥劑分離回收其中的有價金屬[26]。浮選流程多為將磨礦后的銅渣在浮選槽中借助不同浮選藥劑進(jìn)行浮選，攪拌充氣后收集上層的銅精礦泡沫，有時對尾礦再次浮選以提高回收率。不同于一般礦石的浮選，由于銅渣易碎難磨，銅渣的浮選需較高的磨礦濃度和浮選濃度；浮選藥劑種類較少，常用的捕收劑有黃藥(烴基黃原酸鹽)、黑藥(烴基二硫代磷酸鹽)、Z-200號(乙基硫氨酯)等[27, 28]。目前研究多為對緩冷的硫化銅渣進(jìn)行浮選，水淬銅渣和氧化銅渣的浮選研究較少。

對于緩冷銅渣，常用浮選工藝為快速浮選和閃速浮選。由于冷卻制度是緩慢冷卻，得到的銅渣中銅礦物顆粒較粗，短時間的磨礦就能使部分粗顆粒銅礦物單體解離，快速浮選就是將已達(dá)到浮選要求的粗顆粒銅礦物快速浮選產(chǎn)出?？焖俑∵x可有效避免過度磨礦，降低精礦濾餅的含水量，有利于降低生產(chǎn)成本和提高銅回收率。雖然快速浮選可回收部分粗顆粒銅，仍有部分粗顆粒銅在磨浮工藝流程中循環(huán)，引起過磨等問題。而閃速浮選可以很好地解決這部分粗顆粒銅礦的分選，其優(yōu)點(diǎn)是可以對分級返砂中已單體解離的粗顆粒銅礦物有效回收，減少過磨造成的礦物表面污染和磨礦功耗增加等問題，且閃速浮選可減少常規(guī)浮選的給礦量和給礦粒度，有利于降低生產(chǎn)成本[29, 30]。

王子濤等[31]對山西某公司銅渣進(jìn)行選礦試驗，發(fā)現(xiàn)該銅渣中有用礦物的嵌布粒度粗細(xì)不均，選擇先快速浮選分離出部分合格精礦，再對尾礦再磨再選。結(jié)果表明，原渣含銅4.237%時，可得銅品位20.696%、回收率94.56%的精礦和品位0.286%的尾礦。遲曉鵬等[32]采用一次粗選三次掃選工藝流程，用新型捕收劑GC-1代替Z-200浮選銅渣。結(jié)果表明，原渣含銅2.95%時，可得銅品位23.84%、回收率82.37%的精礦，并降低了藥劑成本。Mostafa Shamsi等[33]對伊朗東北部的銅渣進(jìn)行浮選試驗，發(fā)現(xiàn)混合捕收劑間的協(xié)同作用會增強(qiáng)礦物表面的吸附作用，浮選效果更好。在原渣含銅0.7%時，用6 g/t Z6、4 g/t Z11、30 g/t AERO 3 477和20 g/t AERO 208作為混合藥劑，可得銅品位5.13%、回收率80.27%的精礦，尾礦銅品位0.35%。

對于氧化銅渣，常用的浮選工藝有直接浮選和硫化浮選等。其中，直接浮選是直接使用羥肟酸、黃藥或脂肪酸等捕收劑浮選銅渣，主要適用于以孔雀石為主，組分性質(zhì)簡單且品位較高的氧化銅渣[34]。硫化浮選是先使用硫化劑(如硫化鈉或硫氫化鈉等)使氧化銅渣硫化，接著按照硫化銅渣的浮選流程進(jìn)行浮選，主要適用于以赤銅礦和藍(lán)銅礦為主的氧化銅渣[35]。王安琪等[36]對江西某銅冶煉渣進(jìn)行研究，針對該氧化銅渣直接浮選銅回收率較低的特點(diǎn)，選擇先硫化后浮選的工藝，以響應(yīng)曲面中心復(fù)合設(shè)計原理優(yōu)化硫化浮選的工藝流程。結(jié)果表明，原渣含銅1.77%時，在Z-200、Na2S和CaO用量分別為100 g/t、500 g/t和25 g/t，可得到銅品位12.00%、回收率86.57%的銅精礦，尾礦銅品位0.23%。

在我國用浮選法處理銅渣較為普遍，主要是因為浮選法較為成熟，能耗較低且處理量大，可得較高的金屬回收率，但是浮選法對氧化銅渣和水淬銅渣的金屬回收較為困難，仍需進(jìn)一步的研究。

3 銅渣中鐵元素的回收

銅渣中鐵元素主要以鐵橄欖石(Fe2SiO4)和磁性氧化鐵(Fe3O4)的形式存在。銅渣中鐵品位通常在40%左右，遠(yuǎn)高于我國鐵礦石平均工業(yè)品位29.1%。銅渣中鐵元素的回收方法主要以磁選法和浸出法為主[37]。

3.1 磁選法

磁選法是根據(jù)銅渣中礦物磁性差異，在不均勻磁場中實現(xiàn)有價金屬分離的選礦方法[38]。銅渣提鐵主要有三種方法：(1)直接磁選法：銅渣經(jīng)破碎、細(xì)磨后直接磁選得到鐵精礦，但銅渣中Fe2SiO4和Fe3O4緊密共生，嵌布粒度較細(xì)，因此此法效果不理想[39]；(2)高溫氧化磁選法：將Fe2SiO4高溫氧化成Fe3O4，冷卻后通過磁選得到Fe3O4富集精礦，此法能耗較高，得到的精礦中鐵回收率低，而且需再次還原Fe3O4才能得到金屬鐵[40]；(3)還原磁選法：用還原劑還原銅渣，再磁選得到鐵精礦，此法能耗較高，污染嚴(yán)重[41]。這些方法的對比見表4。

表4 不同磁選方法的比較[4, 42-43]

劉金生等[45]提出高溫氧化磁選法的新思路：將銅渣和氧化鈣在CO-CO2弱氧化氣氛中焙燒，實現(xiàn)銅渣中鐵橄欖石相的鐵組分向磁鐵礦相中選擇性富集。結(jié)果表明，原渣含鐵40.44%時，在溫度為1 050 ℃、CO和CO2氣體流量分別為20 mL/min和180 mL/min、焙燒2 h的條件下，可得鐵品位54.79%、回收率80.14%的精礦。朱茂蘭等[46]研究了熔融還原法中各因素對銅渣提鐵的影響，發(fā)現(xiàn)原渣含鐵35.66%時，在溫度1 350 ℃、焙燒100 min、炭粉和氧化鈣用量分別為銅渣質(zhì)量的32%和10%的條件下，可得鐵品位67.47%、回收率92.32%的精礦。Zhou Shiwei等[47]以核桃殼為還原劑，借助其高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的生物炭還原銅渣，發(fā)現(xiàn)延長熱解時間可增加固定碳含量，有利于銅渣的直接還原。結(jié)果表明，原渣含鐵44.91%時，在1 300 ℃的溫度下，可得鐵品位73.20%、回收率95.56%的精礦。

雖然磁選法處理銅渣可得較高的鐵回收率，但是磁選法起步較晚，不夠完善，仍有能耗高、工藝流程長、成本較高等問題，不利于工業(yè)化發(fā)展。

3.2 浸出法

與濕法浸出提取銅類似，浸出法回收鐵也是在酸性或堿性介質(zhì)中處理銅渣，再使用有機(jī)溶劑萃取分離回收鐵，但這種方法有一定的污染且回收鐵的效果不理想，因此應(yīng)用較少[43]。

近些年來，研究人員提出焙燒—浸出—磁選工藝，可以實現(xiàn)銅渣中Fe2SiO4的鐵組分向Fe3O4或金屬Fe選擇性富集，較為有效地提高鐵精礦的品位和回收率[48]。王福坤等[49]采用改性焙燒—硫酸浸出—弱磁選工藝回收銅渣中的鐵，發(fā)現(xiàn)原渣含鐵31.8%時，在硫酸濃度150 g/L、60 ℃下浸出60 min、液固比5 mL/g的條件下，可得鐵品位56.01%、回收率62.38%的精礦，其指標(biāo)相比單純的浸出法提高較大。

總體來說，浸出法處理銅渣時，鐵回收率較低，并存在一定的污染，但可回收其它有價金屬。

4 銅渣中其它有價金屬的回收

對于銅渣中其它有價金屬如鎳、鈷和鋅等，因其含量較少，相關(guān)研究也較少。目前研究多為從銅渣浮選或磁選后的尾渣中回收鎳、鈷和鋅，常見的回收方法以濕法浸出和高溫焙燒為主，鎳、鈷和鋅等元素隨著銅富集而一同析出[50]。

劉紅斌等[51]對某銅轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行硫酸浸出，發(fā)現(xiàn)細(xì)粒度銅渣更有利于浸出。結(jié)果表明，原渣含銅10.93%和含鈷0.99%時，在25%硫酸濃度，-0.074 mm占90%的物料粒度，85 ℃下浸出1.5 h，可得90%銅浸出率和98%鈷浸出率。Bese等[52]研究發(fā)現(xiàn)，超聲波對銅渣酸浸有促進(jìn)作用。結(jié)果表明，原渣含銅3.25%、鋅1.56%、鈷0.05%時，在65 ℃下反應(yīng)3 h，用超聲波處理比不用超聲波處理銅、鋅和鈷浸出率分別提高8.87%、3.04%和5.35%。Grudinsky等[53]對某銅渣浮選尾礦進(jìn)行硫酸化焙燒、萃取，發(fā)現(xiàn)原渣含銅0.41%和含鋅3.11%時，在625 ℃下焙燒3 h后浸出和萃取，可得69.2%銅萃取率和62.8%鋅萃取率。

對銅渣中其它有價金屬的回收常常存在選擇性差、后續(xù)處理復(fù)雜等問題，仍需進(jìn)一步研究。

5 銅渣應(yīng)用于建筑材料

經(jīng)過回收銅、鐵處理的銅尾渣仍有一定的利用價值，其主要成分是鐵橄欖石和SiO2，還有少量的CaO和其它的微量元素[50]。由于銅渣有堅硬的玻璃相，尤其是水淬銅渣含有高達(dá)99.3%的玻璃相，因此銅渣火山灰活性較強(qiáng)，其理化性質(zhì)與建筑行業(yè)的相關(guān)原料相似，可用于建筑材料[54]。

5.1 用于混凝土和砂漿

在混凝土和砂漿方面，砂子作為常用的細(xì)骨料在混凝土和砂漿方面具有相當(dāng)重要的作用，但是天然砂資源隨著人們的開采愈發(fā)短缺，因此較為先進(jìn)的做法是使用銅渣代替砂子來配制混凝土和砂漿[55]。這種做法主要有以下5個優(yōu)點(diǎn)：(1)銅渣的火山灰活性較強(qiáng)，能夠有效地降低水化熱，提高混凝土穩(wěn)定性[56]；(2)銅渣會增大混凝土中C-S-H含量，從而改善孔隙結(jié)構(gòu)，提高混凝土耐久性[6]；(3)通常銅渣會降低混凝土早期的抗壓、抗拉和抗折強(qiáng)度，但是隨著齡期的增長和摻量的減少會減弱負(fù)面影響[57]；(4)銅渣會提高混凝土工作性與流動性，降低需水量，但是也會造成泌水率增加的問題[58]；(5)銅渣用于砂漿時常摻拌適量的大理石料和粉煤灰，從而提高砂漿和易性、保水性[59]。

宋軍偉等[60]在考察銅渣摻量的影響試驗中，發(fā)現(xiàn)銅渣配制混凝土可填充漿體空隙，形成致密網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這有利于混凝土耐久性的提高和脆性的降低。結(jié)果表明，銅渣摻量為10%時其強(qiáng)度和脆性基本與普通混凝土相當(dāng)，而隨著銅渣摻量增大，混凝土強(qiáng)度和脆性逐漸降低。

5.2 用于水泥

在水泥工業(yè)方面，由于銅渣含有FeO和其它微量元素，有利于降低系統(tǒng)低共熔溫度和液相黏度，從而促進(jìn)形成C3S礦，因此常用作礦化劑[61]。而且銅渣中SiO2易于與熟料中游離CaO發(fā)生反應(yīng)，從而提高水泥產(chǎn)量，改善水泥性能，因此常用作水泥混合材料[62]。

周少龍等[63]對山東省某冶煉廠銅渣進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)一方面過量摻入銅渣會大幅降低水泥抗壓強(qiáng)度，且摻入的銅渣與CH晶體反應(yīng)而降低CH晶體的含量，另一方面摻入銅渣可加快水泥水化，降低CaO含量，提高水泥穩(wěn)定性。結(jié)果表明，10%的銅渣摻量更有利于水泥膠凝體系性能的提升。

5.3 用于建筑與道路

在建筑與道路行業(yè)，由于銅渣堅硬耐磨，擁有良好的理化性質(zhì)，常應(yīng)用于以下4個方面：(1)銅渣中含有SiO2和CaO，與鑄石的化學(xué)成分類似，可通過控制退火溫度和結(jié)晶過程，將熔融的銅渣澆鑄成鑄石制品，具有耐磨耐腐蝕、硬度高的特點(diǎn)[55]；(2)銅渣可與石灰、水等按一定配比混合壓制成硅酸鹽磚和隔熱板等建材，具有高抗?jié)B性和高強(qiáng)度的特點(diǎn)[12]；(3)銅渣可摻配一定量的石灰等膠結(jié)材料，從而廣泛應(yīng)用于路基和道基，具有較高的力學(xué)強(qiáng)度且不易吸水[5]；(4)熔融銅渣可通過離心法或吸收法制備絮狀渣棉，具有絕熱吸聲和成本低廉的特點(diǎn)[61]。

6 銅渣應(yīng)用于功能材料

除了應(yīng)用于建筑材料，銅渣也可應(yīng)用于微晶玻璃、催化劑及微電解填料等功能材料的制備[55]。這樣不僅能利用銅渣的有用成分，而且降低了功能材料的生產(chǎn)成本和改善功能材料的性能。

6.1 用于微晶玻璃

微晶玻璃是一種在熱處理中控制基礎(chǔ)玻璃晶化，得到的微晶相和玻璃相組成的多晶材料[64]。微晶玻璃不僅具有玻璃和陶瓷的優(yōu)點(diǎn)，而且性能更優(yōu)異[65]。銅渣制備的微晶玻璃屬于鋁硅酸鹽體系，具有低成本和高性能的特點(diǎn)[66]。

王宏宇等[67]以銅渣為原料，采用Petrurgic法制備銅渣微晶玻璃，發(fā)現(xiàn)析晶溫度和Na2O摻量會影響礦相和晶粒尺寸，進(jìn)一步影響微晶玻璃的力學(xué)性能。結(jié)果表明，在900 ℃和2% Na2O摻量下制備的微晶玻璃性能較好，其抗折強(qiáng)度為109.87 MPa。李然等[68]以黃磷爐渣和銅渣為原料，添加還原性的焦炭制備微晶玻璃。結(jié)果表明，當(dāng)黃磷爐渣與銅渣的添加質(zhì)量比為6：1時，微晶玻璃的析晶能力最強(qiáng)。

6.2 用于催化劑

銅渣由于富含多種活性金屬元素，不僅可用于催化氣化生物質(zhì)與裂解焦油，也可用于廢水處理中的催化[69]。

袁曉濤等[70]以載鎳銅渣為催化劑催化氣化松木屑，發(fā)現(xiàn)載鎳銅渣催化劑具有較強(qiáng)的裂解焦油能力和抗積炭性能。結(jié)果表明，載鎳銅渣在600 ℃焙燒后用于松木屑催化重整反應(yīng)，得到氫氣產(chǎn)量為26.91 mmol/g，碳轉(zhuǎn)化率為94.86%。張帥等[71]采用銅渣與H2O2構(gòu)成Fenton體系處理H酸染料廢水，發(fā)現(xiàn)銅渣可有效催化H2O2氧化有機(jī)污染物。結(jié)果表明，在pH=3條件下銅渣催化H2O2氧化COD和TOC 3 h，COD和TOC去除率分別為70%和40%。

6.3 用于微電解填料

微電解是一種根據(jù)電化學(xué)原理處理廢水污染物的方法，具有低成本、高效快速的優(yōu)點(diǎn)[72, 73]。通常以銅渣中的鐵為正極，以還原性的炭等為負(fù)極，通過廢水電解質(zhì)溶液形成原電池，可有效處理廢水污染物，實現(xiàn)以廢治廢。

唐瓊瑤等[74]通過煤基直接還原銅渣來制備鐵碳微電解填料，用于處理甲基橙廢水。結(jié)果表明，在1 150 ℃下焙燒1 h的微電解填料對模擬廢水中甲基橙的去除率達(dá)95%。Wen Yu等[75]以銅渣為鐵源，以無煙煤為碳源通過碳熱還原反應(yīng)制備微電解填料，發(fā)現(xiàn)該微電解填料通過氧化還原反應(yīng)，破環(huán)甲基橙中的偶氮鍵，實現(xiàn)廢水中甲基橙的去除，同時該微電解填料對亞甲基藍(lán)、伊紅和酸性品紅等廢水污染物有較高去除率。

7 結(jié)論及展望

我國多數(shù)銅冶煉渣的銅品位高于0.7%，鐵品位約為40%，均已超過我國銅礦和鐵礦的可開采品位。但仍有大量銅渣堆積存放，不僅未能有效地回收利用，而且對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成污染。目前對銅冶煉渣的回收利用，主要以對銅元素、鐵元素和其它有價金屬的回收及用作建筑材料、功能材料五方面為主。具體的方法各有優(yōu)劣，如火法貧化金屬回收率高但能耗較大，濕法浸出可提取多種金屬元素但污染較大，浮選法處理量大但難以處理水淬銅渣，單一的磁選法的鐵回收率低等。為了更好地實現(xiàn)銅冶煉渣的綜合回收利用，可從以下幾個方面進(jìn)行研究：

(1)銅冶煉渣的冷卻方式對其貧化有重要的影響，但是冷卻機(jī)理的研究較少。應(yīng)加強(qiáng)對銅渣冷卻機(jī)理的研究，從源頭優(yōu)化冷卻工藝，提高銅渣回收利用效果。

(2)用火法貧化或還原磁選處理銅渣都需要較高的溫度，能耗較高，而且對于高溫熔融態(tài)的銅渣系統(tǒng)性的研究較少。應(yīng)加強(qiáng)對高溫下銅渣熱力學(xué)和動力學(xué)性質(zhì)的研究，優(yōu)化試驗過程，充分利用余熱。

(3)在浮選法處理銅冶煉渣時，浮選藥劑種類和效果較為單一。通常來說黃藥類捕收劑捕收能力強(qiáng)但選擇性較弱，而黑藥類和Z-200捕收劑捕收能力較弱但選擇性強(qiáng)，可按比例混合使用捕收劑進(jìn)行浮選，或探索研制清潔高效的新型浮選藥劑。

(4)對于回收銅和鐵之后的尾渣，仍有較高含量的有價金屬未能得到充分的回收利用。應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行有價金屬的回收，充分利用固廢資源。

(5)目前采用單一方法對銅渣回收利用的研究較多，而用聯(lián)合工藝處理銅渣的研究較少。應(yīng)結(jié)合各方法的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計出完整的綜合回收銅渣的流程，例如先進(jìn)行浮選回收銅，再磁選回收鐵，最后將尾渣用于建材等。

(6)針對我國銅渣利用現(xiàn)狀，應(yīng)提出我國銅渣高效回收利用的發(fā)展戰(zhàn)略思路和政策建議，分析回收銅渣方法的經(jīng)濟(jì)性和可行性，形成基于銅渣固廢的高附加值開發(fā)利用技術(shù)，推動我國銅渣二次資源高效利用。