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1、第2。卷第2期化工冶金voL20No.21999年4月ngineeringChestry&etaurgyApril1999EmiMll..综述从炼铜炉渣中提取有价金属凌云汉(中国科学院化工冶金研究所北京10080)摘要介绍了铜、钻、镍金属在铜冶炼炉渣中的损失及其工艺矿物学特征;简述了炉渣选.矿、火法贫化及湿法分离提取这些有价金属的原理与过程关健词炉渣,铜,钻,镍中图分类号TF8111前言随着矿产资源长期开采造成初级资源逐渐贫缺,开发利用二次资源(如各种冶金渣)是实现可持续发展的一条重要途径.我国的一次铜资源缺乏,目前含铜0.4%的矿石仍在开采[l];镍钻资源也同
2、样相对缺乏.,这些金属的供需矛盾一直未得到缓解la,.15长期以来al我国陈年积存了0,,多万吨炼铜炉渣(铜金属量达几十万吨)而且每年还在产出150多万吨[’]这些炉渣除含铜较高,.外还有一定量的钻、镍等战略金属,从中提取和回收这些有价组份具有重要的现实意义2炉渣特征.,铜的冶炼炉渣主要是指冰铜熔炼渣和吹炼渣熔炼渣的成份较复杂随冶炼物料、工艺、操作制度的变化而不同,吹炼渣相对简单一些.2.、、1铜钻镍在炉渣中的损失机械夹带和物理化学溶解是金属在渣中的两种损失形态.一般而言,铜在渣中的损失随炉渣.氧势、底梳品位、造渣Fe/5102比增大而增大在传统方法熔炼中,铜的
3、渣/抗分配系数K约为1,2%、0.5%间.,0.0熔炼渣含铜量随作业类型的不同波动于0.目前铜精矿熔炼日趋向闪速及熔池富氧强化方向发展,K值可达0.03、0.0715]或更高,渣含铜在0.5%、8%[1].冰铜吹炼通常在卧式转炉进行,转炉渣含铜比熔炼渣高得多,大约在2%、15%[61.硫化物氧化过程中,铁、钻、镍、铜与氧的亲和力依次降低,冶炼物料中的大部分钻、镍将随铁分配在渣中,分配量也随氧势增大.Iis[7]统计表明,铜冶炼流程中,精矿中的钻34.3%lir进入熔炼渣,59.8%.进入转炉渣.因此,回收转炉渣中的有价金属占更优先的地位.2.2炉渣的工艺矿物学特
4、征,、铁橄榄石(ZsiOZ磁铁矿(FeO.Fe203炼铜炉渣主要成份是铁硅酸盐和磁性铁氧化物FeO.))及一些脉石组成的无定形玻璃体是显微镜下最易观察到的物相.,,熔炼渣中的铜主要以冰铜或单纯的辉铜矿(CuZs)状态存在几乎不含金属铜多见铜的硫化物呈细小珠滴形式不连续分布在橄榄石和玻璃相间.而吹炼渣中存在少量金属铜,在含铜高的炉渣中,Cu20含量也随之增大[s].:-,:一2收稿日期1998DS一5修回日期199于069:,,,凌云汉男29岁硕士化工冶金专业:2期凌云汉从炼铜炉渣中提取有价金属221.钻、镍在渣中主要以氧化物形式存在单由于其含量低,X射线衍射无法
5、确认其是否存在.单独的矿物扫描电镜能谱或X射线波谱分析可检测到钻、镍主要分布在磁性铁化合物和铁的,.硅酸盐中lv,例可能呈亚铁酸盐或硅酸盐存在由于钻、镍的离子半径与Fe2+相近,离子组态,,相似其氧化物同属岩盐(NaCI)型结构按结晶学观点CO2+及Ni2+可固溶于含Fe2+的氧化物中形成连续固溶体,以类质同像形式取代部分Fe2+晶格,宏观上在铁橄榄石和磁铁矿中相.,.对集中此外少量的钻、镍呈细小合金或硫化物存在Imrislv]分析表明,熔炼渣中的钻45%机械混杂于冰铜颗粒内,余下5%以钻氧化物溶解在渣中;转炉渣则分别为26%和74%.冰铜,.吹炼过程是连续进料
6、多次排渣钻、镍在初、中、末期渣中的含量依次提高炉渣中晶粒的大小、自形程度、相互关系及元素在各相中的分配还与炉渣的冷却方式(热历史)有关.缓冷过程中,炉渣熔体的初析微晶可通过溶解一沉淀形式范性成长,形成结晶良好的自形晶或半自形晶,同时有用矿物藉此扩散迁移,聚并长大成相对集中的独立相.F毛-Ca炉渣缓冷结集表明【l0],镍95,而铜90%分布在ZcaZo3非磁性相中.%富集于磁性铁尖晶石中o.Fe3从渣中提取金属根据过程物化性质及工艺的不同,从渣中提取金属的方法可大致分类为炉渣选矿、火法贫化及湿法分离.3.1炉渣选矿一,根据有价金属赋存相磁吸性能或经改性后表面亲水亲
7、油(坷drophilehpophile)性质的差别可以通过磁选和浮选分离富集.3.1.1磁选.,渣中的强磁成份有铁(合金)和磁铁矿前已述及钻、镍在铁磁矿物中相对集中,铜在非磁相,因而磨细结晶良好的炉渣可作为预富集的一种手段.由于有用金属矿物在渣中分布复杂,常有连生交代,且弱磁性铁橄榄石在渣中占的比例较大,因而磁选效果不尽人意.3.1.2浮选从富氧熔炼渣(如闪速炉渣)及转炉渣中浮选回收铜在炼铜工业上已得到广泛应用1,6】.浮,,34选法除铜收率高及能耗低(较电炉贫化)外与炉渣返回熔炼对比可以将FeO及一些杂质从流程中除去,因而吹炼过程的石英用量将大为减少.炉渣浮选
8、过程与铜矿石的浮选相似,
