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銅渣資源化利用方法及其高效化利用探討

銅渣中含有約1%的銅、40%左右的鐵,以及大量的氧化硅等無機材料,若能全部資源化利用,將產生巨大的經濟效益。為此,我們紅星銅礦選礦設備廠家就銅渣的資源利用問題進行了深入研究。

銅渣

銅渣中有價金屬的提取

銅渣中有價金屬的提取主要關注于銅、鐵兩種金屬的提取,提取方法主耍有選礦法、火法冶煉和濕法浸出。

選礦法

選礦法主要是通過物理方法對鋼渣的組分進行分選,目前應用較為普遍的是磨浮法選礦工藝。該方法主要包括銅渣緩冷處理、磨礦處理,浮選選銅以及磁性選鐵四個工序圖。圖1為國內某廠選礦法處理銅渣工藝流程圖。

選礦法處理通知工藝流程

銅冶煉渣出渣后首先進行緩冷處理,促進銅渣中銅礦物品粒的長大。圖1中緩冷處理時間為96h,之后再進行細磨使銅液中的礦物物理解離,細磨后的銅渣使用 劑進行精選和掃選獲得銅精礦,剩余的礦物再通過磁選機進行磁選得到鐵精礦。銅渣通過選礦法處理最終獲得鋼精礦、鐵精礦、以及鐵精選尾礦和最終尾礦混合物三種物料。

磁選機

采用該方法處理銅渣,銅的回收率約為70.46%,鐵的回收率為21.24%,所得鋼精礦返回鋼冶煉流程,鐵精礦以低廉的價格進入鋼鐵生產流程,但80%多的尾礦仍然無法利用。

細磨浮選的選礦方法是針對選銅設計的工藝,對于鎳鈷含螢高的銅渣,鎳鈷元素會進人尾礦中,因此應用上具有一定的局限性。此外,選礦法處理銅渣流程復雜,廠房占地面積大,設備多,基建投資大。

火法冶煉

火法冶煉處理鋼渣有熔融狀態下還原貧化處理和半熔態條件的直接還原處理。

還原貧化法應用較為普遍的是電爐貧化法、反射爐貧化法等。國內某廠采用還原貧化法處理鋼液,尾渣銅含貴為0.6%,足渣量高達85%。張林楠等人研究了銅渣加炭粉、通惰性氣體攪拌選擇性還原貧化,銅渣中殘余銅置可由5%降低到0.35%以下。目前電爐貧化法處理銅渣應用較為普遍,但處理后的銅渣含銅一般在0.6%左右,且能耗較高,大量尾渣也不能資源化利用。

目前半熔融態直接還原是針對冷態鍋洧進行處理。冷態銅渣和焦炭或煤等還原劑、添加劑破碎到一定粒度混勻后制成球團等塊狀,用專門的設備在半熔態溫度下進行還原,還原后破碎進選回收鋼鐵等有價金厲。其相關技術還處于工業化探索試驗階段。

直接還原處理工藝針對的是冷渣處理,但冷態銅渣升溫至1100℃尤左右的溫度需要大量熱能,能耗成本高。同時破碎磁選篩分后,大量的足渣仍然不能有效利用。

濕法浸出

濕法冶金處理銅渣主要有添加酸堿類沒出劑直接浸出,采用硫酸化、氯化等的間接沒出,以及細菌冶金方法。濕法處理主要是考慮銅渣中有價金屬種類多,回收價值商,可以在常溫條件下 多種有價元索的提取。

但是濕法處理流程中涉及大量的酸堿廢水,工藝復雜,操作環境惡劣,效率低,存在潛在的二次污染問題,環保成本高。雖然相關研究較多,但沒有大規模的工業應用。

銅渣資源的再認識和高效化利用探討

銅渣資源化利用存在的問題

對于銅渣中金屬的提取,選礦法應用較廣,但資源化利用率低;火法冶煉金屬回收率高,但處理成本高;濕法處理潛在二次污染且費用高。銅渣尾渣的資源化利用途徑也較多,充當建筑用砂石等低附加值產品雖然消耗量大,但利用價值低,且缺乏市場認可;制備微晶玻璃、礦棉等高附加值產品相關技術還處于實驗室研究階段。雖然對銅済各種性能的開發利用有許多研究,但涉及的技術較多,銅渣資源利用缺乏系統開發。

銅渣高效化利用探討

銅渣資源的再認識是將銅渣視作寶貴的資源,從資源化利用的角度挖掘銅渣的時利用價值。銅渣可視為一種含有鋼鐵金屬原料、高氣化硅無機材料、以及富含高熱值的資源,具有很高的經濟開發價值。

全面利用鋼渣物質特性,將鋼済視為一種可回收銅鐵金屬、高氧化硅無機材料兩種產品的高熱值物料。熔融態下進行鋼鐵的回收,并制備高氧化硅類別的無機材料是充分利用鋼渣有價組分及余熱的有效途徑。銅渣可采用電爐等常規設備進行處理回收銅、鐵,尾渣可考慮直接制備礦棉、微晶玻璃等附加值離且具備一定市場空間的產品,使渣中大量的氧化硅物質獲得高效利用。

按照上述思路,在熔態的條件下對銅渣進行直接處理,熱渣烙融冶煉處理生產效率高,可望 銅渣中金屬、氧化硅以及熔渣余熱全部資源的利用。此外,該方法所制備產品附加值高,收益將大福超過電爐等高溫冶煉處理設備的運行成本。該思路是對銅渣的高效利用,應加快相應技術的開發,以推動銅渣的資源化利用。

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