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。

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。

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。

As和MgO的加入对铜冶炼渣中砷玻璃化的影响

研究FeO−SiO_(2)−Fe_(2)O_(3)−B_(2)O_(3)−CaO−Al_(2)O_(3)−(MgO)体系铜冶炼渣中砷(As)的玻璃化。通过XRD、SEM、FTIR和XPS分析手段系统地研究As玻璃化机制。结果表明,As与铁硅酸盐炉渣表现出良好的相容性。FTIR和XPS分析结果表明,As可以部分替代硅形成Si—O—As结构,从而提高熔体的聚合度。[BO_(3)]^(3−)结构单元随着As含量的增加而趋于减少,而加入MgO后则观察到相反的行为。此外,MgO增加了熔体的非桥氧数量(NBO)。TCLP、SPLP和pH依赖性测试结果表明,As的浸出毒性随着As含量的增加而增加,但随着MgO的加入而降低。DSC分析结果表明,As和MgO的加入均可以改善含As玻璃的热稳定性。

铝粉还原污酸中砷新工艺研究

由于硫化精矿中砷含量越来越高,致使烟气处理过程产生的污酸中砷含量也越来越高,同时污酸中含有铜、铁等有价金属。目前污酸除砷方法多以除砷为目的,形成的含砷渣属于危废,还需要二次处理。本研究研发了还原除砷新工艺,首先向污酸中加入硫化砷渣进行脱铜预处理并回收铜,然后用铝粉还原脱铜后液中的砷回收砷,最后向脱砷液中加入硫酸钾回收铝,还原后液回收还原剂后采用两段中和法处理。试验研究结果表明,在加入铜离子摩尔量1.1倍的硫化砷渣、反应温度85℃、反应时间3 h的条件下,污酸中的铜含量由2000 mg/L降至196 mg/L,硫化铜渣返熔炼配料系统;在还原温度70℃、还原时间2 h,还原剂用量1.8倍的条件下,砷的还原率大于96%,还原后液中的砷含量低于300 mg/L,得到的砷渣品位大于95%,可用于后续制备高品位单质砷;在硫酸钾用量1.1倍、反应温度常温、反应时间2 h的条件下,溶液含铝3.6 g/L,得到的明矾可达到《工业硫酸铝钾》(HG/T2565—2007)一等品标准。该方法除砷效果好,且能将污酸中的砷转变为具有经济价值的砷产品,还不会产生硫化氢气体,具有应用推广价值。

铜冶炼熔炼渣贫化工艺试验

针对铜冶炼渣性质特点,对渣中铜、铅、锌、铁的赋存状态进行分析,制定了优化试验方案,在小型试验研究的基础上,开展了工业试验研究,实现炉渣原矿品位:Cu 1.699%、Au 0.358 g/t、Ag 29.786 g/t;铜精矿含Cu品位18.662%,含Au 2.81g/t,含Ag 64.705 g/t;铜精矿中Cu实际回收率79.494%,Au实际回收率59.612%,Ag实际回收率71.597%;尾矿中含Cu 0.366%。

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。

含铜污泥搭配发热危废协同处理及综合利用技术

本文介绍了富氧侧吹熔池熔炼炉协同处理含铜污泥和发热危废的技术,该工艺具有金属回收率高、熔炼强度大、一次能源消耗低,实现了含铜污泥的有价金属的综合回收和发热危废的无害化处理。生产实践表明:处理量10万吨/a含铜污泥和发热危废,可降低煤率约10%,节约成本770万/a,产出约4000t/a的多金属合金(其中含铜55%、含镍11.9%),为企业提质增效打开了的突破口。

铜熔炼渣的火法回收工艺与铅锌锑富集规律

铜精矿火法冶金后产生的熔炼渣经浮选回收铜后,尾渣含Pb、Zn和Sb,仍具有一定回收经济价值。浮选法对铜熔炼渣中Pb、Zn和Sb的回收率低,而火法熔炼通过高温和碳热还原可以有效分离这些元素。对直接还原熔炼、造锍还原熔炼和氧化-还原熔炼3种典型的火法回收工艺进行了对比中试试验。结果表明:火法回收工艺可达到理想的铜回收率,但不同工艺对Pb、Zn和Sb的回收效果不同;直接还原熔炼提高了Pb的回收率;造锍还原熔炼提高了Zn的回收率;熔炼法需消耗大量还原剂和能源,经济性需慎重考虑。火法熔炼适合作为铜回收的备用工艺进行研究。

富钴铜冶炼渣预浸—氧压浸出工艺研究

铜冶炼过程中产生的冶炼渣含有较多的铜、钴等有价金属,从冶炼渣中回收这些有价金属具有重要经济价值和环保意义。以Cu含量8.26%、Co含量1.52%的富钴铜冶炼渣为原料,采用预浸——氧压浸出工艺对其进行处理。系统考察了酸矿比、反应温度、反应时间、氧分压、液固比对Co、Cu、Fe浸出率浸出效果的影响,得出最佳工艺条件为:液固比3、反应温度230℃、反应时间1.5 h、酸矿比350 kg t、磨矿细度—0.074 mm占75%、氧分压0.2 MPa,在该条件下,Co、Cu、Fe浸出率分别达到98.38%、95.34%和2.07%。相较于常压浸出,该工艺能有效降低酸耗和浸液中铁离子浓度。

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。

硫酸盐还原菌修复四川某典型铜矿选冶渣复合重金属污染研究

为实现铜矿选冶渣复合重金属污染的修复治理,以四川某铜矿选冶渣为研究对象,采用硫酸盐还原菌为固化/稳定化微生物,探讨了其生长特性、溶液中重金属离子变化规律及修复效果。结果表明,硫酸盐还原菌在修复铜矿选冶渣时生长迅速,适合作为修复复合重金属污染的微生物;由于铁、锌、铜、铅等重金属活性差异较大,因此其固化效果亦有显著差异;修复30 d时,重金属Cu、Pb、Zn、Fe的最佳接种量分别为5%、10%、15%和15%,生物有效性降低率分别为72.36%、98.37%、43.01%和79.31%;随着固化时间的增加,溶液中重金属离子的浓度先增后减,但并不影响其修复效果。因此,硫酸盐还原菌可同时修复多种重金属离子,有效解决某铜矿选冶渣中铁锌铜铅的复合重金属污染。

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。

Fe-Cu-C三元微电解材料的制备及去除苯甲羟肟酸

以铜渣为原料,采用碳热还原法制备了一种Fe-Cu-C三元微电解材料,用于去除选矿废水中的苯甲羟肟酸(BHA)。制备条件试验结果表明,在焙烧温度为1100℃、焙烧时间40 min、无烟煤用量为35%条件下制备的Fe-Cu-C对BHA的去除效果最好。采用XRD、SEM和EDS对Fe-Cu-C进行表征,结果表明该材料呈多孔结构,是一种以Fe-Cu-C合金、Cu-Fe-C合金、游离碳为主要有效成分和以石英为载体的负载型三元微电解材料。反应条件试验结果表明,在溶液温度为28℃条件下,2.50 g/L的Fe-Cu-C对pH为4.0~9.0的50 mg/L的BHA的去除率达86%以上。Pb(NO_(3))_(2)、Na_(2)CO_(3)对Fe-Cu-C去除BHA影响不大,而Na2SiO3对其有一定的抑制作用。

铜冶炼炉渣浮选研究进展及发展趋势

火法炼铜是金属铜资源的主要产出方式,每生产1 t铜将排放约2.2 t铜炉渣。铜炉渣的简单露天堆存不仅造成大量的土地资源浪费,同时也是对资源本身的浪费,并且铜炉渣中所含有的有毒有害组分还会导致土壤污染、水污染等一系列环境问题。因此针对铜炉渣的资源化利用不仅可以回收利用其中的有价金属,而且可以从源头解决由铜炉渣堆存导致的环境问题。在铜炉渣中,铜是最主要的有价金属资源。浮选法也是铜炉渣中铜资源回收最为经济和有效的方法。因此针对铜炉渣浮选领域的研究对实现铜炉渣的高效资源化利用有着十分重要的意义。从铜炉渣的矿物性质、浮选工艺和浮选药剂三个方面综合阐述了目前铜炉渣浮选领域的研究现状。从矿物特性出发,分析了铜炉渣浮选与天然铜矿物浮选之间的差异性,并总结了铜炉渣浮选工艺的独特性,着重介绍了目前常见的铜炉渣浮选药剂,并对其进行了归类总结,指明了不同类型的浮选药剂在铜炉渣浮选中的适用性以及作用机理,最后总结了铜炉渣独特的矿物特性以及目前铜炉渣普遍存在浮选回收率低、精矿品位低和尾矿品位高的原因。铜炉渣浮选仍然沿用传统硫化铜矿物的浮选药剂,药剂种类较少,因此应该根据铜炉渣的矿物特性开发更适用于铜炉渣的高效浮选药剂以及研发独特的铜炉渣磨矿设备和选矿工艺,以促进铜炉渣的高效资源化利用。

含铜硫化渣加压浸出回收有价金属

采用加压浸出工艺处理含铜硫化渣,通过试验探究了初始硫酸浓度、浸出温度、液固比、氧分压和浸出时间等对渣中Co、Ni、Mn、Li、Al及Cu浸出率的影响。结果表明,最优条件为:初始酸浓度120 g/L、浸出温度140℃、液固比5 mL/g、氧分压1.1 MPa、浸出时间3 h。在最优条件下,含铜硫化渣中主要金属Co、Ni、Mn、Li、Al及Cu的一次浸出率分别为99.80%、99.10%、98.42%、98.49%、93.89%和96.91%。表明含铜硫化渣基本完全消解,实现有价金属的综合浸出。此外,通过将一次浸出液经过3次循环加压浸出,实现了Al和Cu的水解脱除。

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。