某銅冶煉渣回收銅鐵試驗研究

王海亮 高春慶

（中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司）

銅渣是銅冶煉過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，中國95%以上的銅是通過火法冶煉生產(chǎn)的［1］，每生產(chǎn)1 t銅平均產(chǎn)出2～3 t銅渣，每年產(chǎn)出的銅渣超過2 000 萬t［2-4］?；鸱ㄒ睙掋~渣中富含銅和鐵等有價成分［5-6］，是重要的二次資源，但目前銅渣中銅、鐵的利用率都不高（銅利用率＜12%、鐵利用率＜1%），如何有效的回收利用銅渣中的有價金屬，一直是國內(nèi)選礦工作者的研究熱點［7-9］。

福建省某閃速爐法冶煉銅尾渣中富含銅、鐵等有價元素，其銅、鐵含量分別為0.363%、41.35%。為了銅渣的綜合回收利用，采用了更為經(jīng)濟、合理的常規(guī)選礦工藝，為該類銅渣二次資源回收利用提供參考。

1 銅渣性質(zhì)

1.1 化學(xué)多元素分析

銅渣化學(xué)多元素分析結(jié)果（表1）表明，銅渣中主要的有價金屬元素是銅和鐵，其中銅含量0.363%，鐵品位41.35%；主要有害組分硫、磷含量均較低，但SiO2、Al2O3、As、Zn、K2O含量均較高。

表1 化學(xué)多元素分析結(jié)果%

1.2 物相分析

銅渣鐵、銅物相分析結(jié)果見表2、表3。

表2 銅渣鐵物相分析結(jié)果 %

表3 銅渣銅物相分析結(jié)果%

由表2、表3可知，該銅渣中的鐵除了以磁性鐵的形式存在外，還有大量的硅酸鐵，二者占有率分別為43.15%、47.02%；銅渣中的原生硫化銅含量占10.31%、次生硫化銅含量占20.06%，其余以氧化銅的形式存在。

1.3 X射線衍射分析

X 射線衍射分析（XRD）結(jié)果（圖1）顯示，銅渣中的主要鐵礦物是磁鐵礦和硅酸鐵，其他礦物特征衍射線不明顯。

1.4 粒度組成分析

銅渣粒度篩水析結(jié)果（表4）表明，銅渣中的銅主要分布在+0.019 mm 粒級，其分布率達85.00%，銅渣中的鐵主要分布在0.010～0.043 mm，其分布率達71.31%；銅渣中的銅粒度稍粗，鐵粒度相對較細。

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 磨礦—浮選工藝回收銅試驗研究

2.1.1 不同磨礦細度浮選選銅試驗

固定粗選藥劑CaO用量500 g/t、Na2S用量500 g/t、丁基黃藥用量60 g/t、松醇油用量40 g/t，浮選工藝為1粗3精，試驗結(jié)果見圖2。

由圖2 可見，隨著磨礦細度的提高，精礦銅品位與回收率均上升；當磨礦細度為-0.030 mm90%時，可獲得銅品位13.69%、銅回收率15.34%的銅精礦；繼續(xù)提高磨礦細度，銅回收率略有降低，說明銅渣中的銅嵌布粒度微細，要獲得較高的銅品位必須細磨。

2.1.2 浮選選銅閉路試驗

在條件試驗的基礎(chǔ)上，制定了較佳的浮選選銅藥劑制度，最終確定浮選工藝為1粗3精2掃，中礦順序返回，試驗條件及閉路試驗結(jié)果見圖3。

由圖3 可見，當銅渣磨礦細度為-0.030 mm90%時，經(jīng)浮選閉路流程可獲得產(chǎn)率0.72%、銅品位12.34%、回收率24.79%的合格銅精礦。

2.2 浮銅尾礦選鐵試驗研究

以浮銅閉路試驗尾礦為研究對象，進行單一弱磁選工藝和弱磁選—重選（離心選礦機）工藝回收鐵試驗研究，并進行方案對比研究。

2.2.1 弱磁選鐵工藝試驗

通過弱磁粗選、弱磁精選不同磁場強度選鐵試驗，當弱磁粗選、弱磁精選磁場強度分別為159.24，79.62 kA/m時，可獲得鐵品位51%以上的鐵精礦。結(jié)合試驗結(jié)果計算得出，磨礦—浮選選銅—弱磁選鐵試驗數(shù)質(zhì)量流程（流程1）見圖4。

由圖4可見，浮銅尾礦經(jīng)弱磁1粗2精分選后，可獲得產(chǎn)率16.54%、鐵品位51.56%、鐵回收率20.61%的鐵精礦。

2.2.2 弱磁選—重選（離心選礦機）選鐵工藝試驗

以浮銅閉路試驗所得尾礦為給礦，進行弱磁選—重選（離心選礦機）分選試驗。首先進行了弱磁選拋尾試驗，然后對弱磁精礦進行重選（離心選礦機）得精試驗。當弱磁選磁場強度為159.24 kA/m、離心選礦機漂洗水量為400 mL/s 時，可獲得作業(yè)產(chǎn)率16.08%、鐵品位53.47%的鐵精礦。結(jié)合上述試驗結(jié)果綜合計算得出，磨礦—浮選選銅—弱磁選—重選（離心選礦機）試驗數(shù)質(zhì)量流程（流程2）見圖5。

由圖5 可見，浮銅尾礦經(jīng)弱磁選—重選（離心選礦機）1 粗1 精分選后，最終可獲得產(chǎn)率16.08%、鐵品位53.47%、鐵回收率20.79%的鐵精礦。

3 結(jié) 論

（1）福建某銅渣中主要的有價金屬元素是銅和鐵，其中銅品位0.363%，鐵品位41.35%；主要有害組分硫、磷含量均較低。原渣中的鐵除了以磁性鐵的形式存在，另外還有大量的硅酸鐵；原渣中的硫化銅含量占30.37%，其余以氧化銅的形式存在。該銅渣中的銅粒度稍粗，鐵的粒度較細。

（2）試驗首先進行了磨礦浮銅試驗研究，然后對浮銅尾礦進行了選鐵（包括磁選選鐵、重選選鐵）試驗研究。試驗結(jié)果表明，在磨礦細度為-0.03 mm90%的情況下，可獲得銅品位13.69%、銅回收率15.34%的合格銅精礦，其浮選尾礦經(jīng)直接弱磁選，可獲得鐵品位51.56%的鐵精礦；浮銅尾礦經(jīng)弱磁選—離心選礦機選別，可獲得鐵品位53.47%的鐵精礦。

（3）試驗采用磨礦—浮選—弱磁選（流程1）、磨礦—浮選—弱磁選—離心重選（流程2）2 個工藝流程方案回收銅渣中的有價組分銅和鐵。流程1可獲得產(chǎn)率0.72%、銅品位12.340%、銅回收率24.72%的銅精礦和產(chǎn)率16.54%、鐵品位51.56%、鐵回收率20.61% 的鐵精礦；流程2 可獲得產(chǎn)率0.72%、銅品位12.340%、銅回收率24.86%的銅精礦和產(chǎn)率16.08%、鐵品位53.47%、鐵回收率20.79%的鐵精礦。

（4）采用流程1 雖然獲得的鐵精礦指標較流程2的差，但其流程簡單、選礦成本相對較低且流程更順暢，因此，最終推薦原礦磨礦—浮選—弱磁選工藝流程作為該銅渣較佳的選礦工藝流程。