于建忠， 王德海， 殷勤生

(1.白銀有色集團(tuán)股份有限公司 第三冶煉廠， 甘肅 白銀 730900；2.白銀有色紅鷺資源綜合利用科技有限公司 甘肅 白銀 730900)

0 引言

某冶煉廠采用ISP工藝冶煉鉛鋅，該工藝最大的優(yōu)勢是可以處理高含雜鉛鋅精礦、鉛鋅氧化物料等。近年來，隨著原料范圍的擴(kuò)展，所處理原料中的Cu含量有了較大幅度的提高，使ISP工藝綜合回收銅的課題逐顯突出。進(jìn)入ISP生產(chǎn)流程的Cu大部分溶于粗鉛中，在粗鉛精煉時(shí)得以回收。但是，還有部分Cu損失在最終棄渣——煙化爐渣中，本文對(duì)ISP工藝過程中Cu的走向、分布及損失進(jìn)行了研究，并對(duì)煙化爐渣進(jìn)行了浮選回收Cu的試驗(yàn)研究。

1 ISP工藝銅的走向、分布及綜合回收

1.1 ISP工藝銅的走向

Cu在ISP工藝粗煉段的走向主要有三個(gè)，分別是粗鉛、貧化渣和煙化爐渣(含前床渣)，在鉛精煉段Cu的走向?yàn)榉瓷錉t銅鉛合金和電解陽極泥，具體見圖1。

1.2 ISP工藝銅的分布

2016年該廠Cu金屬平衡結(jié)果見表1。

從銅金屬平衡可看出，系統(tǒng)中的Cu主要損失在熔煉工序的煙化爐渣中。煙化爐渣中含銅品位達(dá)到1.0%左右，損失率高達(dá)15%。

1.3 ISP工藝銅的綜合回收現(xiàn)狀

近年來，該廠加大了對(duì)ISP系統(tǒng)副產(chǎn)物的銅鉛合金、貧化渣等次生含銅物料的綜合回收力度。利用自主創(chuàng)新的銅鉛分離爐實(shí)現(xiàn)了銅與鉛的高效分離和綜合回收，年產(chǎn)粗銅在4 000 t以上，銅的冶煉總回收率提高到78.65%以上，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

但是，ISP工藝最終棄渣——煙化爐渣中的銅尚未得以回收利用。由Cu的走向及分布結(jié)果來看，煙化爐渣中Cu的損失較大、品位較高，比當(dāng)前許多銅礦山的出礦品位還高，具有較高的回收價(jià)值。

2 煙化爐渣選銅試驗(yàn)研究

2.1 爐渣性質(zhì)

煙化爐渣是ISP鼓風(fēng)爐前床渣經(jīng)煙化爐煙化回收鉛鋅后產(chǎn)出的終渣，煙化爐渣多元素分析結(jié)果見表2。

圖1 ISP工藝Cu元素走向

表2 煙化爐渣多元素分析 %

注：*元素含量單位為g/t。

2.2 爐渣回收銅的方法

目前，從有色冶煉爐渣中回收有價(jià)成分的方法大致有火法、濕法和選礦三種。對(duì)于含銅較低的爐渣，綜合回收效果最好的是浮選法[1-3]。緩冷渣浮選回收銅的方法也是當(dāng)前國內(nèi)外普遍采用的方法。

本研究亦采用緩冷- 浮選的方法對(duì)ISP煙化爐渣中的銅進(jìn)行回收。

2.3 冷卻方式及緩冷時(shí)間對(duì)銅回收的影響

國內(nèi)外爐渣選銅的研究及生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，不同的冷卻方式導(dǎo)致銅在爐渣中的結(jié)晶粒度、存在形式不同，致使浮選的難易程度也不同，因此有必要對(duì)爐渣進(jìn)行冷卻方式與浮選效果進(jìn)行相關(guān)研究[1-4]。本研究首先對(duì)冷卻方式和冷卻時(shí)間對(duì)選別效果的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究，試驗(yàn)流程見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

圖2 煙化爐渣選銅試驗(yàn)流程

試驗(yàn)結(jié)果表明：采用水淬急冷方式產(chǎn)出的爐渣中的Cu較難浮選；采用緩冷方式后Cu的可選性明顯改善，而且隨著冷卻速度的降低，渣中Cu的可選性隨之提高。自然緩冷達(dá)到48 h以上，可得到較好的技術(shù)指標(biāo)。

2.4 爐渣礦物學(xué)性質(zhì)對(duì)銅回收的影響

2.4.1 爐渣的礦物組成

通過顯微鏡下鑒定，煙化爐渣中可分辨的金屬礦物相主要有磁鐵礦、銅锍，脈石相有鐵橄欖石、鈣鐵輝石、含鐵硅灰石、石英及玻璃質(zhì)等。煙化爐渣中礦物含量分析結(jié)果見表4。

2.4.2 銅的賦存狀態(tài)

工藝礦物學(xué)研究結(jié)果表明,煙化爐渣組成較為簡單，渣中銅以銅锍形式產(chǎn)出，銅锍中可分辨的主要物相為金屬銅，少量硫化銅、銅锍礦物以單顆粒形式存在于鐵橄欖石、鈣鐵輝石及玻璃質(zhì)基底中。銅礦物賦存狀態(tài)見圖3～6。

表3 冷卻方式和冷卻時(shí)間對(duì)選別效果的影響

表4 煙化爐渣主要礦物相對(duì)含量 %

2.4.3 銅的賦存狀態(tài)對(duì)選別指標(biāo)的影響

在試驗(yàn)研究過程中發(fā)現(xiàn)，煙化爐渣中銅的賦存狀態(tài)在實(shí)際生產(chǎn)中會(huì)有較大幅度的變化，而且銅物相的變化對(duì)渣選銅指標(biāo)也會(huì)產(chǎn)生較大的影響。煙化爐渣中銅物相分析見表5。表5中試樣的煙化爐渣選銅試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表5 煙化爐渣中銅物相分析 %

表6 煙化爐渣選銅試驗(yàn)結(jié)果 %

試驗(yàn)結(jié)果表明，煙化爐渣中銅物相以硫化銅為主時(shí)，尾礦含銅可降到0.3%左右，銅回收率可達(dá)到70%左右。當(dāng)煙化爐渣中銅物相以金屬銅為主時(shí)，銅的可選性非常好，浮選尾礦中的銅可以降低到0.1%以內(nèi)，銅回收率可達(dá)到90%以上。

因此，控制前期冶煉環(huán)節(jié)的工藝技術(shù)條件，提高燒結(jié)脫硫率，降低燒結(jié)塊含硫，降低渣中硫化銅含量可有效改善渣選銅效果。

圖3 具有紡錘狀塑性流動(dòng)特點(diǎn)的金屬銅

圖5 沿金屬銅邊部產(chǎn)出的似輝銅礦

圖4 磁鐵礦包裹的金屬銅

圖6 分散在脈石中的細(xì)粒似藍(lán)輝銅礦

2.5 磨礦細(xì)度試驗(yàn)

按圖2所示流程及條件進(jìn)行磨礦細(xì)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果列于表7。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著磨礦細(xì)度的增加，粗精礦品位逐漸升高，回收率也逐漸增加，試驗(yàn)確定磨礦細(xì)度為90%-325目。

表7 粗選磨礦細(xì)度試驗(yàn)結(jié)果 %

2.6 煙化爐渣綜合樣選銅閉路試驗(yàn)

取煙化爐渣48 h緩冷綜合樣進(jìn)行閉路試驗(yàn)，銅精礦品位達(dá)到19.31%，回收率達(dá)到81.13%。閉路浮選試驗(yàn)工藝流程見圖7，試驗(yàn)結(jié)果見表8。

圖7 綜合樣閉路試驗(yàn)工藝流程及條件

3 結(jié)論

s1)ISP工藝中的Cu主要損失在冶煉終渣——煙化爐渣中，煙化爐渣含銅達(dá)到1.0%左右，有較高的綜合回收價(jià)值。

表8 煙化爐渣緩冷綜合樣選銅閉路試驗(yàn)結(jié)果 %

2)煙化爐渣的冷卻方式及冷卻時(shí)間對(duì)渣選銅指標(biāo)有較大影響，試驗(yàn)證明煙化爐渣采用48 h以上的緩冷方式，可取得較好的選別指標(biāo)。

3)煙化爐渣中銅的賦存狀態(tài)對(duì)渣選銅指標(biāo)有較大影響。渣中金屬銅含量占比的增大，對(duì)選別指標(biāo)有顯著改善。在冶煉工序，通過控制工藝技術(shù)條件，降低燒結(jié)塊含硫，可提高煙化爐渣中金屬銅含量占比，可提高渣選銅技術(shù)指標(biāo)。

4)緩冷- 浮選法是ISP工藝煙化爐渣回收銅可行的工藝方法。