铜渣贫化回收铜的研究现状及展望

铜是现代工业不可或缺的原材料,然而我国铜资源对外依存度高,是典型的“卡脖子”资源。铜主要通过火法冶炼铜精矿制得,冶炼过程渣量大、渣含铜量高达0.5%~5%,远高于我国铜矿的可采品位(0.2%)。因此,研究铜渣贫化回收铜的工艺对提升我国资源保障能力具有重要意义。基于铜/铜锍在渣中的赋存状态、铜损的主要形式,重点综述了现阶段铜渣贫化回收铜的工艺技术,包括火法贫化法、浮选法、湿法处理等,并对未来的研究重点进行了展望。目前,电炉贫化处理量大,技术成熟,但其通常使用煤炭等作为还原剂,由于其密度小于铜渣,反应时大多漂浮渣层表面并燃烧,反应不充分,也不利于大气环保。另外,工业上常使用金属铁棒还原炉底结瘤的磁铁矿,但其密度大于铜/铜锍,在渣液中沉降速度快,对渣层的还原不彻底。因此,开发环保、高效的还原剂逐渐成为火法电炉贫化研究的重点。浮选法是处理天然铜矿的常用手段,但铜渣存在硬度高、伴生关系复杂、粒度分布不均、微细粒多等浮选难点,同时铜渣高温浮选导致捕收剂失活的问题也亟待解决。在处理低品位铜渣时,湿法浸出是常用手段,但化学试剂和废液环保问题难以解决;生物浸出具有性质稳定、对环境无污染,且浸出后金属含量较低等优点,但其浸出周期长、效率低。根据目前贫化工艺的难点,对未来贫化工艺开发与优化进行了展望,如增加外场聚集四氧化三铁以改善铜/铜锍沉降环境、开发环保高效的火法贫化还原剂、探究还原剂对不同铜渣渣型的作用机制以及开发耐高温的铜渣浮选新药剂等。

超重力强化分离铜渣中铜的数值模拟及辅助工业设计

由于当前铜冶炼工艺产生的铜渣铜含量比较高,采用传统的电炉贫化技术分离铜液滴时间长、回收率低,因此引入超重力技术对贫化过程进行改善。采用数值模拟的方法,以卧式离心机为模型基础,选用转炉铜渣作为试验对象进行研究,借助COMSOL Multiphysics软件构建模型,模拟铜渣中铜液滴的沉降过程。根据计算结果分析重力系数(G)、温度(T)对不同粒径铜液滴沉降行为的影响。结果表明,在T=1300℃、G=1的条件下,粒径低于80μm的铜液滴无法自由沉降;在恒定温度下,重力系数以及铜液滴粒径的增加均有利于铜液滴在铜渣中的沉降;温度升高会降低铜渣和铜的黏度,促进二者分离。最后,根据铜液滴的沉降数据,对离心机半径、给料速度等工业参数提出优化建议,以提升铜的回收率,降低企业生产成本。

铜渣贫化及其高值化利用

随着经济的发展和铜年产量的不断增加,铜渣的大量堆存制约着铜产业的绿色可持续发展,铜渣的处理已成为一个越来越重要的问题。铜渣因含有铁、铜等有价元素,具有极高的回收利用价值。本文介绍了从铜渣中回收有价金属的物理法、湿法冶金法和火法冶金法。此外,还介绍了东北大学特殊冶金创新团队提出的一项铜渣高值化利用新技术,该技术可以回收铜渣中Cu, Fe, Pb, Zn,还可以利用尾渣制备水泥熟料,实现铜渣的高值化和无渣化综合利用。对铜渣的综合利用进行了综述,并对今后铜渣的规模化、绿色化、无渣化综合利用提出了建议。

含砷铜渣中砷的分离与固化

砷是锌冶炼过程中的有害杂质元素,不仅制约着锌冶炼的顺利和安全生产,同时也影响企业的经济效益。云南某锌冶炼企业采用“SO_(2)还原浸出—铁粉沉铜”工艺处理锌冶炼浸出渣后所得铜砷渣砷含量高,为降低铜砷渣中砷的含量和提高铜渣的计价系数,采用“SO_(2)还原浸出—铁粉沉铜”工艺铁粉沉铜后的溶液为浸出剂,将含砷铜渣与含有一定浓度H_(2)SO_(4)及Fe^(2+)的铁粉沉铜后溶液以一定的液固比混合,用氧压浸出工艺进行处理,开展砷的分离与固化,深入研究关键技术参数对含砷铜渣中铜、砷浸出率,砷固化率以及固砷渣品质的影响规律。结果表明:含砷铜渣在初始硫酸浓度50 g/L、液固比5∶1、氧分压0.4 MPa、反应温度120℃、反应时间3 h的工艺条件下,可实现含砷铜渣中99%以上的铜和砷被浸出;含砷铜渣在铁砷质量比2.0、初始pH值1.0、液固比5∶1、氧分压0.4 MPa、反应温度120℃、反应时间3 h的固砷工艺条件下进行固砷处理,有价金属损失小,砷以稳定的臭葱石晶体固化,砷固化率98.23%,且臭葱石晶体结构良好、晶粒清晰、表面光滑、边缘整齐;固砷后的溶液经过锌粉置换沉铜,可产出含铜质量分数在70%以上的富铜渣,铜渣中铜的计价系数较除砷前提升13%,既实现了含砷铜渣中砷的分离与固化,降低了砷对环境的污染,又实现了企业的经济效益。研究结果可为锌冶炼含砷铜渣的高值化利用和砷的环境污染防治及环境风险防控提供参考。

赤泥和铜渣基功能型陶粒的磷吸附性能研究

利用固体废物赤泥和铜渣作为原料制备功能型陶粒,研究了功能型陶粒对磷的吸附性,考察了陶粒烧制温度、添加剂用量、陶粒投加量、初始pH、吸附反应时间和磷初始质量浓度对除磷率的影响。结果表明,陶粒的最佳配比为:赤泥、铜渣与膨润土的质量比为5∶1∶4,CaCO_(3)添加量为30%。最佳制备工艺为:将原料混合的生球烘干,在400℃下保温10 min后,继续升温至1100℃保温30 min。对于100 mL磷初始质量浓度为2μg/mL磷溶液,在pH为2,陶粒投加量为9 g/L,吸附反应时间为12 h,对磷的吸附效果最佳,除磷率为96.67%。X射线衍射(XRD)和扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)分析结果表明,最佳条件下制备的陶粒主要矿物成分为钙铁榴石、镁黄长石和钙铝黄长石。

铜渣尾矿团粒过程黏结剂筛选及黏结机理

为减少铜渣尾矿资源化利用过程的粉尘和烟气,以铜渣尾矿为原料,以羧甲基纤维素钠(CMC)、膨润土、水玻璃单独或复配为黏结剂制备铜渣球团,通过落下强度、抗压强度和生球爆裂温度考察黏结剂的成球效果,借助扫描电镜、红外光谱和Zeta电位测试分析球团内部微观形貌、吸附特征和表面电位变化。结果表明:3种黏结剂均可实现铜渣尾矿的团粒化黏结;黏结剂单独使用时,CMC配量应大于0.20%,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC与膨润土或水玻璃复配,CMC配量0.1%时,膨润土配量应大于2.0%,水玻璃配量应大于2.5%;CMC配量为0.15%时,膨润土配量应大于1.5%,水玻璃配量应大于2.0%。添加黏结剂后,球团内部结构更加紧凑,空间结构更加牢固;铜渣尾矿颗粒表面Zeta电位降低,亲水性提高,促进了颗粒间的吸附作用进而提高球团质量。

热处理时间对铜渣制备红外辐射涂层结构及性能的影响

铜渣作为炼铜产生的固体废弃物,常被堆放占用土地资源,并且污染环境,其资源化利用日益受到国内外广泛关注。针对此问题,以铜渣为主要原料,松油醇为成膜剂,乙基纤维素为增稠剂,高铝砖为红外辐射涂层基底材料,于1200℃热处理后制备了红外辐射涂层,研究了热处理时间(0.5、2、4和8 h)对涂层显微结构以及其分别在常温和400℃下发射率的影响。结果表明,涂层与高铝砖基底结合良好,且随着热处理时间的延长,涂层逐渐致密;涂层在1200℃热处理8 h后,其在常温下近红外波段(0.8~2.5μm)的发射率最高,为0.862;热处理4 h后,涂层在使用更为广泛的中红外波段(2.5~25μm)的发射率最高,为0.928;涂层经不同时间热处理后,在400℃下1~22μm波段的发射率不断增大且全部大于0.93。结合实际应用,最佳热处理时间为4 h。

顶侧吹双炉连续炼铜渣型优化

利用FactSage软件研究了赤峰双炉连续炼铜过程中不同渣系和造渣剂添加量对熔渣熔点、黏度的热力学影响规律。结果表明:熔炼渣熔点是随CaO、SiO_(2)、MgO以及Al_(2)O_(3)添加量增加而增大的。当吹炼渣中CaO含量超过15%时,吹炼渣的熔点迅速升高。熔炼渣黏度随CaO、SiO_(2)和MgO添加量的增加而降低,随Al_(2)O_(3)添加量增加而增大。结合生产实际得出:随着熔炼温度从1200℃升高至1350℃,熔体黏度由0.3 Pa·s降低至0.128 Pa·s。吹炼渣黏度比熔炼渣黏度小,随CaO和SiO_(2)添加量增加而减小,说明适当升高温度和造渣剂添加量有助于提高渣的流动性。在1340℃熔炼时,最优熔炼渣型组成为CaO 2.5%~3%,SiO_(2)20%~22%,MgO 1.5%,Al_(2)O_(3)4%~4.5%,铁硅比为1.9~2.0。在1280℃吹炼时,最优熔炼渣型组成为CaO 8.5%~9.5%,SiO_(2)1.5%~2.5%,铁含量在30%左右,铁钙比为3.4左右。

某冶炼铜渣综合回收铜铁的实验研究

这是一篇冶金工程领域的论文。某铜冶炼渣浮选尾渣中铁品位为37.42%,铜品位为1.86%,根据其矿石性质特点,采用烟煤作为还原剂,应用直接还原焙烧-磁选工艺回收铜尾渣中铜铁,实验结果表明:将铜冶炼渣、烟煤和生石灰(作为助还原剂)按100∶25∶20的质量比混合,在焙烧温度定1 200℃,时间为80 min,磨矿细度为-0.045 mm 80%,磁场强度为0.139 T条件下可获得铁品位为90.98%,铁回收率为90.13%,铜品位为5.82%、铜回收率为87.38%的含铜铁精矿,实现了冶炼渣铜中铜铁的综合回收。

废铜渣胶凝材料性能研究

该研究将废弃铜渣作为掺合料用于水泥生产,可大规模资源化利用废弃铜渣。铜渣以5%、10%、15%、20%的比例取代水泥制备铜渣-水泥复合胶凝材料。研究表明,随着废铜渣掺量增加,胶凝材料的标准稠度用水量增加,凝结时间延长。强度随着废铜渣掺量增加先增加后降低,最佳掺量为10%, 3 d抗折、抗压强度分别为4.7 MPa和27.4 MPa, 28 d抗折、抗压强度分别为8.6MPa和48.7 MPa。

高温铜渣风淬造粒实验研究及铜渣液滴冷凝过程的数值模拟

为了探究高温铜渣风淬造粒的可行性和分析液体黏度对风淬造粒效果的影响,搭建了风淬造粒实验台,对水、机油和液态石蜡的风淬造粒效果进行对比,得出随着液体黏度的升高,液滴形状更加接近球形且尺寸分布更加均匀;冷凝后的石蜡颗粒粒径分布较窄,有利于对高温颗粒进行二次余热回收。使用流体体积函数模型(VOF)和凝固熔化模型和辐射模型(DO)对单个铜渣液滴的冷凝过程进行了数值模拟。结果表明,初始温度为1355 K,直径为2 mm的铜渣液滴被300 K室温空气冷却时,液滴表面能够快速凝固形成坯壳,经过1.62 s后铜渣液滴完全凝固。冷却过程中迎风面冷却速度较快而背风面较慢,导致液滴凝固不均匀。气流速度越大,对铜渣液滴的冷却能力越强,液滴的冷凝越快;液滴初始粒径越小,换热效率越高,凝固时间越短。

碱激发铜渣-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能及水化机理研究

旨在探讨利用碱激发剂制备铜渣-粉煤灰复合胶凝材料的可行性及其性能表现。选择铜渣和粉煤灰作为主要原料,通过实验确定其最佳配比和激发剂种类及浓度,发现以7.5%的水玻璃为激发剂时,材料的力学性能最佳。过量的碱激发剂会导致返碱现象、增加与模具的粘合度及拆模困难,甚至降低成品强度,因此在生产过程中需严格控制激发剂的掺量。通过实验分析不同变量对材料性能的影响,包括原材料细度、激发剂浓度、养护条件等,确定了优化的制备工艺。实验结果表明,优化后的复合材料在28 d内的强度可达71 MPa,显著优于普通硅酸盐水泥。在早期强度发展迅速的同时,后期强度虽然增长缓慢,但整体性能依然优越。这种表现为其在实际工程应用中提供了理论依据和实践支持。结合微观结构分析和实际应用研究,揭示了硅铝酸盐凝胶的形成机制,进一步优化了配方和工艺。研究结果证明,该材料具有显著的环保效益和经济潜力。其广泛的应用前景不仅可以部分替代传统水泥,还能实现工业废弃物的高效资源化利用,推动建筑行业的可持续发展。通过不断优化技术和降低成本,碱激发铜渣-粉煤灰复合胶凝材料将在绿色建筑和环保材料领域发挥更大的作用。

铜渣资源化回收研究现状

综述了近年来铜渣资源回收研究的现状,并针对铜渣的特性,分析了现有的铜渣处理方法,包括浮选、磁选、浸出和综合利用。阐述了不同方法的优缺点,并对铜渣资源化回收的发展前景进行了展望。

减缩剂对碱激发矿渣-铜渣砂浆的影响及作用机理

通过掺入聚醚型减缩剂(PSRA)改善碱激发矿渣-铜渣砂浆(CSM)的体积稳定性,研究了PSRA掺量对CSM凝结时间、抗压强度和干燥收缩率的影响,并采用等温量热仪、X射线衍射仪、扫描电镜-能谱仪、核磁共振和热重-差示量热分析仪等分析了PSRA对CSM水化进程和微观结构影响,探讨了PSRA的减缩机理.结果表明:PSRA的掺入延长了CSM净浆的凝结时间,延缓了体系的水化进程,且延缓作用随着PSRA掺量的增大而增强;PSRA掺量为0%~2.0%时,CSM的干燥收缩率和抗压强度均随着PSRA掺量的增大而逐渐减小;PSRA降低了孔溶液的表面张力,改变了孔结构,使得毛细管压力下降,进而起到减小CSM干燥收缩的效果.

某堆存铜渣中回收铜金属的选矿试验研究及生产应用

对某堆存铜渣开展了工艺矿物学及选矿试验研究,并确定了回收其中铜金属的选矿工艺流程及参数。在原矿含铜0.81%条件下,以Z-200为捕收剂、2#油为起泡剂,磨矿细度为-0.038 mm粒级占85%,采用快速浮选产出高品位铜精矿,再经一粗两扫两精优先浮选得到低品位铜精矿产品,可获得铜品位26.40%的高品位精矿和铜品位3.58%的低品位精矿,总铜精矿铜品位13.03%、铜回收率76.47%。该回收工艺已成功应用于工程化生产实践,实现了堆存铜渣中铜金属的回收利用。

用铜渣从湿法炼锌污酸两段中和后液中脱除氯

湿法炼锌中产生的污酸经硫化、锌焙砂中和、碳酸钙中和后可去除砷、氟,同时还可有效减少石膏渣产量,但中和后液中氯含量较高,无法返回至湿法系统重复利用。研究了采用铜渣除氯法去除该溶液中的氯,结果表明:在过氧化氢加入量2.3 mL/L、铜渣系数6.8、初始酸质量浓度15 g/L、温度35℃条件下反应2 h,溶液中的氯可由0.62 g/L降至0.17 g/L,氯脱除率为72.58%,溶液铜质量浓度为2.69 g/L,通过锌粉或铁粉回收铜后溶液可返回至湿法系统中重复利用。

80 kVA交流电炉熔分铜渣选尾料金属化球团 提取铁合金

铜渣选尾料是铜冶炼炉渣经过选矿工艺处理后产出的尾料,其中赋存丰富的Fe、Ni、Cu、Cr等有价金属。以回转窑还原焙烧后得到的铜渣选尾料金属化球团为研究对象,采用80 kVA交流电炉进行熔分实验,研究了额定工况下还原剂、助熔剂、沉降时间等不同工艺条件对Fe、Ni、Cu等金属回收率的影响,以及金属化球团熔分过程主要元素的迁移规律。结果表明,经回转窑还原得到的铜渣选尾料金属化球团在1530℃、熔剂率18%、沉降时间30 min工艺条件下进行电炉熔分可有效回收铁、铜等有价金属,获得高品位铁合金产品,Fe回收率达95%以上,镍、铜回收率分别达到38%和71%。元素走向分析表明,S、Pb、As等杂质元素会不同程度进入合金。

铜渣高温烧结制备透水砖的性能研究——以稻壳粉为造孔剂

铜渣排放量大,但难以大规模利用,铜渣的大量堆积不仅是对资源的浪费,还会破坏生态环境。透水砖可以减缓城市热岛效应和城市洪涝。试验以两种铜渣为原料,以稻壳粉为造孔剂,制备高强度多孔透水砖,研究稻壳粉掺量(0.00%、1.25%、2.50%、3.75%和5.00%)对透水砖孔隙度、吸水率、透水性能、力学性能、微观形貌和物相组成的影响。结果表明,随着稻壳粉掺量的增多,样品的孔隙度、吸水率和透水系数逐渐增加,抗压强度逐渐减小。当稻壳粉掺量为0%时,原铜渣透水砖的抗压强度比还原铜渣透水砖高38.9 MPa。当稻壳粉掺量超过1.25%时,抗压强度降低的幅度变小。

铜渣脱除硫酸锌溶液中氯离子的研究

本文以硫酸锌溶液为对象,研究了采用金属盐沉淀法脱除Cl^(-)的技术,结果表明,采用锌铜渣为脱除剂,控制溶液温度65℃、反应时间1.5h、pH值1.5的条件下,除氯效果可达85%以上。同时研究了锌铜渣脱除Cl^(-)后再生循环利用的参数条件,较佳的工艺条件为:使用NaOH进行再生,控制溶液温度95℃、反应时间3h,pH值3的条件下,除氯率可以达到88%。通过试验比较了锌铜渣脱除Cl^(-)后将其开路与将其循环利用的经济性比较,结果表明锌铜渣脱除Cl^(-)后开路成本远远优于将其循环利用的成本。

冶炼铜渣浮选法回收铜的实验研究

通过分析磨矿细度、矿浆pH值、捕收剂用量及浮选流程对浮选指标的影响,采用浮选法从冶炼铜渣中回收铜。实验表明,最佳条件下磨矿细度为-325目的80%、矿浆pH值为7、捕收剂用量为60 g/t,采用一粗二精二扫的浮选流程,闭路浮选实验可获得精矿铜品位为24.88%,回收率为95.48%的浮选指标,有效实现了铜渣中铜资源的高效回收,经济效益显著。