淺析轉(zhuǎn)爐渣緩冷時(shí)間對(duì)浮選回收銅的影響

景 宇，崔 強(qiáng)，宋振國(guó)

（1.江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪335424；2.礦冶科技集團(tuán)有限公司 礦物加工科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京102628）

1 引言

銅渣是煉銅過程中產(chǎn)生的渣，屬有色金屬渣的一種。在我國(guó)以火法為主的銅生產(chǎn)中，每生產(chǎn)1t銅將產(chǎn)出2～3t渣，數(shù)量大且品位比多數(shù)銅礦山開采品位要高，開展合理的銅渣回收技術(shù)研究對(duì)促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。

影響銅渣浮選回收的因素有很多，如冶煉工藝、設(shè)備、銅渣冷卻方式及原礦性質(zhì)等。已有的研究表明，冷卻對(duì)銅渣的選礦回收指標(biāo)起到?jīng)Q定性作用，急速冷卻會(huì)使?fàn)t渣形成非晶質(zhì)構(gòu)造，而且銅礦物結(jié)晶粒度細(xì)而分散，致使?fàn)t渣中的銅難以回收，而緩冷制度有利于銅相粒子長(zhǎng)大，這是爐渣浮選的關(guān)鍵［1-4］。

貴溪冶煉廠目前采用緩冷后噴淋的冷卻制度處理銅渣，可以通過浮選回收其中的銅，但是指標(biāo)有待優(yōu)化。本研究針對(duì)貴溪冶煉廠的轉(zhuǎn)爐銅渣，采用五種不同的緩冷時(shí)間得到不同性質(zhì)的銅渣，從化學(xué)成分、化學(xué)物相、礦物組成、粒度組成、浮選指標(biāo)五個(gè)方面考察，旨在得出適合浮選的轉(zhuǎn)爐渣緩冷時(shí)間，從而進(jìn)一步指導(dǎo)生產(chǎn)。

2 試驗(yàn)樣品

將同一批次的轉(zhuǎn)爐爐渣分別倒入5個(gè)不同的渣包，分別自然冷卻15h、20h、25h、30h、40h，再進(jìn)行噴淋，噴淋后的礦樣依次經(jīng)過顎式破碎機(jī)、對(duì)輥破碎機(jī)，得到-2mm樣品五種，以下分別簡(jiǎn)稱T15、T20、T25、T30、T40樣品。

2.1 化學(xué)成分分析

對(duì)五種樣品進(jìn)行多元素分析，分析結(jié)果見表1。

表1 礦樣化學(xué)多元素分析結(jié)果

表1 數(shù)據(jù)表明，五個(gè)轉(zhuǎn)爐渣樣品的銅品位2.95%～7.98%之間，存在較大差異，這主要由給入渣包的原料的差異導(dǎo)致，這部分差異在工業(yè)中較難消除。

2.2 化學(xué)物相分析

對(duì)五種樣品進(jìn)行化學(xué)物相分析，分析結(jié)果見表2。

表2 礦石中銅化學(xué)物相分析結(jié)果

表2 數(shù)據(jù)表明，5個(gè)轉(zhuǎn)爐渣樣品中的銅主要以金屬銅和硫化物中銅的形式存在，這部分銅礦物具有較好的可浮性。鐵礦物中的銅和硅酸鹽中的銅屬于較難回收的銅礦物相，T40樣品中兩種難選銅的含量遠(yuǎn)高于其他樣品。

3 礦物組成

為了了解緩冷時(shí)間長(zhǎng)短帶來爐渣性質(zhì)的改變，先對(duì)不同冷卻時(shí)間的爐渣礦物組成做了研究，表3是5個(gè)不同冷卻時(shí)間轉(zhuǎn)爐渣中主要礦物組成及相對(duì)含量表。

表3 不同爐渣的礦物組成

表3 顯示T40中石英含量遠(yuǎn)高于其余4個(gè)樣品，在冶煉渣的冷卻過程中不會(huì)新生成石英，結(jié)合物相分析結(jié)果中T40異常高的“鐵礦物中銅”和“硅酸鹽中銅”含量可知T40渣樣的性質(zhì)與其他渣樣存在較大差異，而這種差異是由冶煉過程或原料性質(zhì)決定而與冷卻時(shí)間關(guān)系較小。

由表3可以看出，除T40外的其它轉(zhuǎn)爐渣，總體上隨著冷卻時(shí)間的增加，鐵橄欖石減少，鐵酸鹽增加，其他硅酸鹽相變化較小。隨著冷卻時(shí)間的增加，轉(zhuǎn)爐渣中的部分鐵橄欖石中的鐵轉(zhuǎn)變?yōu)殍F酸鹽，從而造成鐵橄欖石減少、鐵酸鹽增加的現(xiàn)象。在轉(zhuǎn)爐渣中可見部分鐵橄欖石邊緣被鐵酸鹽交代，生成有鐵酸鹽反應(yīng)邊的鐵橄欖石顆粒，如圖1。

圖1 轉(zhuǎn)爐渣光學(xué)顯微鏡照片放大20倍

4 主要銅礦物嵌布粒度

關(guān)于爐渣緩冷的研究報(bào)道中，有多位學(xué)者研究表明緩冷能夠促進(jìn)含銅礦物結(jié)晶長(zhǎng)大，對(duì)后續(xù)浮選回收有利［5-6］。

根據(jù)化學(xué)物相及礦物組成結(jié)果可知，此次五種轉(zhuǎn)爐渣中主要含銅礦物為金屬銅及冰銅，對(duì)這兩種礦物的嵌布粒度進(jìn)行分析研究。

4.1 金屬銅

金屬銅的嵌布粒度表見表4，由表中結(jié)果可見，T15樣品中在+0.833mm粒級(jí)含量較高，為32.06%，原因是該粒級(jí)存在一個(gè)大的金屬銅顆粒，剔除該數(shù)據(jù)后，T15整體粒度情況與其他4個(gè)樣品相差較小。對(duì)比其余4個(gè)樣品，金屬銅的在該緩冷時(shí)間范圍內(nèi)平均粒度變化不大，粒度分布范圍也沒有明顯的改變?？梢哉J(rèn)為在試驗(yàn)的5個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)，金屬的嵌布粒度沒有隨著時(shí)間變化而有明顯變化。

表4 不同爐渣的金屬銅嵌布粒度

4.2 冰銅

冰銅的嵌布粒度見表5，由表中結(jié)果可見，冷卻時(shí)間超過15h后，冰銅的平均粒度有較大提高。T25樣品中的粗粒級(jí)冰銅較多，因此平均粒度較大?？偟膩砜次宸N樣品中細(xì)粒級(jí)（-0.010mm）冰銅都比較少，可以認(rèn)為幾種樣品的冰銅粒級(jí)都達(dá)到了選礦的要求。

表5 不同爐渣的冰銅嵌布粒度

5 浮選試驗(yàn)

根據(jù)選廠目前所用藥劑制度，按照?qǐng)D1流程對(duì)5種樣品分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室浮選試驗(yàn)，所得試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 全流程閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖2 浮選試驗(yàn)流程

由表6數(shù)據(jù)可見，該流程適應(yīng)性較好，不同冷卻時(shí)間的銅渣均可獲得高品位銅精礦。除T40樣品外其余樣品浮選回收率都較高，T25樣品尾礦中Cu損失率最低，為4.48%，而T20樣品尾礦Cu品位最低，為0.22%。T40樣品原礦含銅遠(yuǎn)高于其他樣品，可能存在藥劑用量不足的情況，將捕收劑提高50%后進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，得到結(jié)果見表7。

表7 T40樣品對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表7可見，T40樣品在大幅度提高藥劑用量后尾礦品位未進(jìn)一步降低，說明尾礦中的銅在該條件下難以有效回收。由表2，T40樣品物相分析結(jié)果可知，該樣品中鐵礦物中銅和硅酸鹽中銅的分配率分別為8.39%和5.26%，其中硅酸鹽中銅基本無法回收，而鐵礦物中銅可部分回收，這是表2中T40樣品尾礦難以降低的主要原因。

通過浮選結(jié)果可知，在試驗(yàn)的幾種緩冷時(shí)間內(nèi)，浮選尾礦品位變化較小，15h的緩冷時(shí)間即可滿足。而T40樣品的尾礦銅品位為0.60%，遠(yuǎn)高于其他4個(gè)樣品，這主要是由于其中的難選銅（鐵礦物中的銅和硅酸鹽中的銅）較多引起的，硅酸鹽中銅、鐵礦物中銅是無法隨冷卻時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的，由此可推斷該樣品與其他樣品在礦物組成上的差異主要是在冶煉過程中造成的。結(jié)果表明，冶煉過程對(duì)冶煉渣性質(zhì)的影響在一定程度上高于緩冷時(shí)間。在一定條件下優(yōu)化冶煉過程，控制冶煉渣的性質(zhì)，并采用合理的緩冷時(shí)間，有望獲得更佳的渣選指標(biāo)。

6 結(jié)論

（1）通過控制緩冷時(shí)間得到的T 15、T 20、T25、T30、T40五 種 轉(zhuǎn) 爐 渣 樣 品，銅 品 位 在2.95%～7.98%之間，這主要是給入渣包的原料有所差異導(dǎo)致，這部分差異在工業(yè)中較難消除。

（2）不同冷卻時(shí)間的爐渣之間礦物組成有所差別，增加爐渣的緩冷時(shí)間，爐渣中的鐵橄欖石有向鐵酸鹽轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象；而T40樣品中的石英較多主要原因是冶煉過程不充分導(dǎo)致的。不同冷卻時(shí)間的緩冷轉(zhuǎn)爐渣粒度差異較小，且銅相粒度在-0.010mm以下含量很少。

（3）在試驗(yàn)范圍內(nèi)，冷卻時(shí)間15h已可滿足浮選要求，進(jìn)一步延長(zhǎng)冷卻時(shí)間浮選指標(biāo)無明顯提高。

（4）T40工藝礦物學(xué)與選礦試驗(yàn)結(jié)果表明，浮選指標(biāo)主要受銅的賦存狀態(tài)的影響，冶煉過程對(duì)冶煉渣性質(zhì)的影響在一定程度上高于緩冷時(shí)間，在一定條件下優(yōu)化冶煉過程，控制冶煉渣的性質(zhì)，并采用合理的緩冷時(shí)間，有望獲得更佳的渣選指標(biāo)。