铜渣资源化利用现况及高效化利用探讨.pdf

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资源描述
2015年4月第2期
吴龙等:铜渣资源化利用现况及高效化利用探讨
铜渣资源化利用现况及高效化利用探讨
吴龙,郝以党
(中治建筑研究总院有限公司,北京10008)
[摘要]2013年我国铜渣产生量约1500万1,堆存量在5000万t以上,铜渣的资源化利用十分迫
切。铜渣主要物料的应用是铜渣资源化利用的关键,以往研究多关注于有价金属的提取。目前,选矿法
提取钥渣中有价金属的应用较为普遍,但缺乏尾渣处理的エ业化技术,大部分尾渣丢弃,资源利用水平
有待于提高。本研究将铜渣视为含有铜铁金属、高氧化硅无机材料且富含高热值的资源,对铜渣的高效
化利用进行探讨,提出了新的思路,以推动铜渣的资源化利用。
[关键词]铜渣;资源;金属提取;尾渣
[中图分类号]TFO9;X756[文献标志码]B[文章编号]1672-6103(2015)02-0061-04
中的铜尽可能富集到铜锍中,铜精矿中伴生的铁氧
0前言
化物和脉石富集到炉渣中“。造锍过程发生着复
2013年全球铜产量为2085万t,其中我国精炼杂的物理化学反应,造渣反应是造镜熔炼的一部分。
铜产量达625万t,同比增长10.78%,为世界产
铜精矿中往往含有比铜含量还要高的铁,这些
量的29.98%。我国火法炼铜生产的铜占铜产量的铁主要以氧化亚铁的形式存在,含量在25%~
95%以上,每生产1t铜平均产渣2~3t,2013年我30%S。造渣过程中氧化亚铁和添加的石英石熔
国铜渣产生量约1500万t。我国铜渣堆存量已超剂反应产生硅酸铁,因此炉渣中主要的矿物组成就
过5000万t1,不仅占用土地,而且污染环境,更造是铁橄榄石(2Feo0·SiO2)。此外,铜渣中还有添加
成资源的巨大浪费。
的石灰石等造渣剂以及锏精矿中其他的少量物质。
我国资源紧缺,2013年电铜进口量为320万t,1.2铜渣的成分和结构
废铜进口量437.2万t,铜精矿产量约为150万t,进
铜渣的典型成分为:Fe30%~40%、SiO235%
口量高达1007万t;2013年我国钢铁产量为~40%、A120。≤10%、Ca0≤10%、Cu0.5%~
7.79亿t,但铁矿石产量仅1.45亿t,进口铁矿石2.1%,不同治炼方法其组成略有差别,常见铜渣冶
8.13亿];矿石资源的对外依存度均高达85%左炼方法及铜渣成分如表1所示。
右。铜渣中含有约1%的铜、40%左右的铁,以及大
铜渣的主要矿物成分是铁橄榄石(Fe2Si04)、磁
量的氧化硅等无机材料,若能全部资源化利用,将产铁矿(Fe:O2)及一些脉石组成的无定形玻璃体,其
生巨大的经济效益。
中铜主要以辉铜矿(Cu2S)、氧化铜、金属铜形式存
在,铁主要以硅酸盐形式存在,钴、镍主要分布在磁
1铜渣的产生及矿物特征
性铁化合物和铁的硅酸盐中?。
1.1銅渣的产生
由铜渣的成分可知,铜渣中铁氧化物和氧化硅
铜渣主要是在铜精矿造锍熔炼过程产生的,造两种类型的物质总量约占铜渣的80%。因此,有效
锍熔炼是世界上广泛采用的工艺。该工艺是在地利用铜渣的主要物料是解决铜渣资源化利用的关
1150~1250℃的高温氧化气氛条件下,使铜精矿键。以往研究更多地关注于铜渣中铜铁等有价金属
的提取,而对其中寫含的氧化硅无机材料的利用研
作者简介」是龙(1985ー),男,工学博士,主要从事治金废造资源究较少。本文将对铜渣中有价金属提取和尾渣资源
循环利用研究。
化利用进行论述
[收稿日期]2014-03-28
62
中国有色冶金A生产实践篇?综合利用与环保
表1不同熔炼方法产出的典型炉渣成分“-?
%
熔炼方法
Sio
Mgo
密闭鼓风炉熔炼
7.5
0.74
奧托昆普闪速熔炼(渣不贫化)
奥托昆普闪速熔炼(电炉贫化)
Ineo闪速炉熔炼
44,0
4.72
诺兰达熔炼
25.1
瓦纽克夫熔炼
白银法熔炼
0.45
0.7
3.3
特尼恩特转炉熔炼
4.6
26.5
溪斯麦特熔炼
0.65
31
7.5
5.0
三菱法熔炼
0.6
32.2
云南治炼厂艾萨熔炼(电炉贫化)0.73741.2
8.25
29.05
0.001
3.86
3.74
处理最终获得铜精矿、铁精矿、以及铁精选尾矿和最
2铜渣中有价金属的提取
终尾矿混合物三种物料。
铜渣中有价金属的提取主要关注于铜、铁两种
该铜渣含铜1.078%,含铁35.09%,经上述流
金属的提取,提取方法主要有选矿法、火法冶炼和湿程处理后获得3.37%的铜含量为22.52%的铜精
法浸出。
矿,15.92%的铁含量为45.70%的铁精矿,剩余
2.1选矿法
80.71%的尾矿中含铜0.29%、含铁33.58%。采用
选矿法主要是通过物理方法对铜渣的组分进行该方法处理铜渣,铜的回收率约为70.46%,铁的回
分选,目前应用较为普遍的是磨浮法选矿エ艺。该收率为21.24%,所得铜精矿返回铜冶炼流程,铁精
方法主要包括铜渣缓冷处理、矿处理,浮选选铜以矿以低廉的价格进人钢铁生产流程,但80%多的尾
处理铜渣工艺流程。图1为国内某厂选矿法矿仍然无法利用。
及磁性选铁四个工序-?
细磨浮选的选矿方法是针对选铜设计的工艺,
对于镍钴含量高的铜渣,镍钴元素会进入尾矿中,因
熔炼铜渣
此应用上具有一定的局限性。此外,选矿法处理铜
缓冷处理
渣流程复杂,厂房占地面积大,设备多,基建投资大
细磨
2.2火法治炼
粗选
火法冶炼处理铜渣有熔融状态下还原贫化处理

和半熔态条件的直接还原处理。
铜冶炼造锍过程是在氧化气氛条件下进行的

造锍结束后,铜渣过氧化,渣中Fe204含量较高,铜
磁选粗选
含量也较高。降低炉渣的氧化性,添加焦炭等还原
剂,可使铜渣中的Fe30向FeO转变,从而使铜渣中
铜精矿
粗精矿再
最终尾矿
磁选精选
夹杂的铜锍颗粒汇聚长大更多地进入贫锍相中[。
还原贫化法应用较为普遍的是电炉贫化法、反
最终铁精矿
铁精选尾矿
射炉贫化法等。国内某厂采用还原贫化法处理铜
图1选矿法处理铜渣工艺流程图
渣,尾渣铜含量为0.6%,尾渣量高达85%。张
林楠等人】研究了铜渣加炭粉、通惰性气体搅拌选
铜治炼渣出渣后首先进行缓冷处理,促进铜渣择性还原贫化,铜渣中残余铜量可由5%降低到
中铜矿物晶粒的长大。图1中缓冷处理时间为960.35%以下。目前电炉贫化法处理铜渣应用较为普
h,之后再进行细磨使铜渣中的矿物物理解离,细磨遍,但处理后的铜渣含铜一般在0.6%左右,且能耗
后的铜渣使用药剂进行精选和扫选获得铜精矿,剩较高,大量尾渣也不能资源化利用。
余的矿物再进行磁选得到铁精矿。铜渣通过选矿法
目前半熔融态直接还原是针对冷态铜渣进行处
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