铜尾矿渣回收提纯铜的工艺流程及设备配置介绍ry

       矿产资源是国民经济持续增长的重要物质基础,人类社会发展对矿产资源的大规模需求与矿产资源的日益枯竭、贫乏的矛盾正日益尖锐。固体废物是目前世界上一不断增长的潜在资源和财富。因此,开发与利用固体废物(二次资源)已成为人们的共识。我国铜炉渣数量大,每年产出400万～500万t,至今累计达5000多万t,其中含有50多万t铜及相当数量的贵金属和稀有金属,长期堆存,占用大量耕地,严重污染环境。随着冶炼技术的发展,高效率熔炼炉的应用,炉渣含金属量还有上升趋势。开发利用铜炉渣资源具有重要意义和十分可观的经济效益。
 
1、 铜炉渣的物质组成概况
       一般来说,炼铜炉渣主要成分是铁硅酸盐和磁性氧化物,如铜硫化物、磁铁矿、磁黄铁矿、少量金属铜、硅酸盐类矿物、玻璃体等。硅酸盐类矿物以铁橄榄石为主,辉石类次之。反射炉和闪速炉熔炼炉渣中,铜主要以锍夹渣存在,只有约0.3%Cu存在于橄榄石和透明的硅酸盐中。转炉渣是冰铜经转炉吹炼而产出并由铸渣机缓冷铸出的渣分。转炉渣外观呈黑色和黑中透绿,性脆、坚硬、结构致密,密度约为4～4.5kg/m3,渣中元素含量较多的是铁和硅,它们都以化合物形态存在于渣中,主要成分是铁橄榄石、磁铁矿。水淬铜渣是一种黑色、致密、坚硬、耐磨的玻璃相,外观呈粒状和条状,夹杂有少量的针片状,表面有金属光泽,颗粒形状不规则,棱角分明,密度3.3～4.5kg/m3,松散密度为1.6～2.0kg/m3,孔隙率50%左右,细度模数3.37～4.52,属粗砂型渣。此外,炉渣中微量的有毒元素,毒性**物,放射性物质,不具有浸出毒性、腐蚀性、放射性及急性毒性中的任何一种以上,为一般工业固体废物,可以开发研究。
    
2、 铜炉渣的冷却方式与综合利用的关系
       冷却速度对炉渣的结晶和铜相分子聚集长大有着密切的关系,从而影响铜炉渣的综合利用方式和程度。目前,国内外铜炉渣的冷却有急冷和缓冷2种方式。冷却速度快,就会使炉渣形成非晶质构造,而且,铜矿物结晶粒度细小而分散,并嵌布在呈树状或针状的其他矿物中,给磨选作业带来一定的影响,使炉渣中的铜难以浮选回收。冷却速度慢,炉渣中熔体的初析微晶可通过溶解-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,聚集长大成相对集中的独立相。这将有利于矿物的单体解离,使得炉渣中的铜及其他有价金属易于回收。冷却速度过快会导致炉渣中的铜结晶粒度过细,给磨矿和选别作业带来一定的影响。因此,在综合利用铜炉渣时,要先对其成分进行分析,若铜炉渣中的金属元素有提取利用的价值,就应对炉渣进行缓冷处理,以有利于有价金属的回收,经过有价金属提取后的尾渣再进行其他方面的综合利用;否则,可直接进行急冷处理,以减少综合利用的成本。
    
3、铜炉渣选矿
      
3.1 铜炉渣的碎矿与磨矿
 
        作为炉渣选矿的准备作业,目前有2种碎磨流程,即常规流程和半自磨流程:(1)三段(两段)———闭路碎矿+两段(三段)球磨流程(常规流程);(2)粗碎+半自磨(全自磨)+球磨流程(半自磨流程)。由于矿石破碎和磨矿的费用占了矿石处理总费用的60%～80%,与传统的多段破碎机和球磨机或棒磨机组成的碎矿流程相比,自磨和半自磨流程被认为是一项先进的技术。
 
3.2 铜炉渣分选
       概括起来,目前铜炉渣的选矿方法主要有浮选法,但有时也采用磁选法和重选法。
       浮选法是在选矿领域中应用较广泛的一种方法。目前从富氧熔炼渣(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的应用。浮选法具有铜收率高、能耗低(较电炉贫化)的特点,与炉渣返回熔炼相比,可以将Fe3O4及一些杂质从流程中除去,吹炼过程的石英用量将大为减少。铜浮选回收率一般在90%以上,所得铜精矿含铜大于20%,尾渣含铜在0.3%～0.5%。
 
       重选法可用于含有一定量的粒度较粗的单体金属铜的炉渣中的,在磨矿过程中可以很好地单体解离,但这部分金属铜粒子无法磨碎,浮选方法对这部
分金属铜是无效的。而粗粒金属铜粒子与炉渣中脉石矿物的比重差异很大,根据比重差异特性,可用重选法对粗粒金属铜粒子进行有效的回收。
     
       浮选过程中炉渣选矿的矿浆浓度一般为30%～60%,pH值一般为8～9,中间浮选一般为1～4min,粗、扫、精时间一般控制在15～40min,浮选药剂采用Z-200、乙黄药、2#油等。炉渣的冷却速度控制对浮选法回收铜并得到较高回收率是至关重要的。在缓冷条件下,硫化铜颗粒>44μm的占55%～60%,而通常条件下,单体解离粒度在25～87μm。因此及早回收这部分粒度粗、品位高的铜矿物就显得十分重要。中间浮选既可达到这一目的,又能使回收率提高和尾矿品位降低,同时使磨矿成本下降。
 
       铜炉渣浮选药剂和设备
 
      (1)铜炉渣浮选药剂铜渣选矿常用的捕收剂是Z-200、黄药。Z-200对铜矿物有较强的选择性,在相同条件下,丁基黄药的选择性比Z-200差,但捕收能力比Z-200强。但是丁基黄药有刺激性,且使用丁基黄药泡沫黏度大,在使用时应该综合考虑各种因素。此外还有将2种捕收剂联合使用的,将BK301和丁基黄药联合使用作为捕收剂,使得铜回收率比较理想。Na2S既可作为炉渣浮选的调整剂,也可作为活化剂。适量的Na2S调浆能改善炉渣中铜矿物的浮选特性,有利于提高精矿品位和选矿回收率。其主要是改善炉渣中的金属铜和冰铜的浮游特性。Na2S还可以活化氧化铜。在目前转炉渣中以氧化物形式存在的铜大幅度上升的情况下,适量添加活化剂可以提高氧化铜的回收率。如添加Na2S对铜的收率及品位的提高都有帮助。但应该指出的是,由于Na2S抑制金、银,实践中应控制其用量。水玻璃是良好的分散剂和硅酸盐脉石矿物的有效抑制剂。若炉渣要求的浮选粒度很细,添加适量的水玻璃可以减弱颗粒间的电性,从而分散矿粒,消除矿粒间的相互团聚。若炉渣中含有一定量的硅酸盐脉石,水玻璃能够对其抑制,从而提高精矿品位和回收率。
 
      (2)铜炉渣选矿设备。
        破碎机:目前用的较多的是颚式破碎机,高效率、大破碎比的碎矿效果是颚式破碎机的优势。自磨机:自磨机可分长筒型和短筒型2种。在相同的自磨功率(或产量)下,短筒型自磨机较长筒型冲击作用强,但由于物料在磨机中停留时间短所以生产易波动,操作较困难。长筒型自磨机物料在磨机中停留时间相对较长,物料性质变化影响小,生产较稳定,适于细磨。
        浮选设备:根据炉渣相对密度,选择合适的浮选设备对浮选技术经济指标有较严重的影响。
 
   4 国内外铜炉渣选矿典型实例
 
   4.1 贵冶渣选厂
 
       我国江西铜业集团公司贵溪冶炼厂近年来通过技术改造已形成了30万t/a的矿铜生产能力,其闪速炉渣处理方式为电炉贫化,因此电炉弃渣中含铜较高,贵冶借鉴国外炉渣处理的经验并通过缓冷电炉渣的浮选试验,较终确定了转炉渣和电炉渣混选工艺流程。该混合渣选厂的碎磨工艺为一段粗磨、半自磨加球磨工艺流程。渣选厂的选别工艺流程为两段磨矿、两段选别,选别中矿再磨返回二段磨矿。破碎设备采用北京华诺维公司PEWD75150型外动式低矮颚式破机机,磨矿设备为1台奥托昆普公司生产的??5.2m×5.2m半自磨机和2台国产??5.03m×8.3m球磨机,浮选设备为40m3和8m3CLF系列粗颗粒充气机械搅拌式浮选机。精矿和尾矿的脱水采用浓缩、过滤两段脱水工艺。该项目投产后预计每年可从废弃的电炉渣中回收5000t铜金属。
   
  4.2 大冶有色金属公司铜渣选矿厂
        大冶有色金属公司冶炼厂采用加拿大诺兰达炼铜法炼铜,得到的炉渣含Cu品位高达4%左右,采用“冷-选矿”工艺进一步贫化。炉渣中的有价金属为Cu、Fe、Au、Ag等,缓冷渣中主要金属矿物有金属铜、斑铜矿、黄铜矿、磁铁矿等,其中铜主要以硫化铜的形式存在,占73.8%,其次为金属铜占20.31%,冰铜和金属铜是铜回收的主要目的矿物。
       大冶公司炉渣选厂原设计采用“两段-闭路破碎、两端磨矿两段选别”的工艺流程回收铜,金、银则随同矿物自然富集到铜精矿中。在生产实践中,又根据实际情况对选矿工艺流程做了局部调整,在原有设计的基础上,取消了Ⅱ段精选,将Ⅱ段两次扫选精矿(即中矿)返回旋流器分级后,进行Ⅱ段磨矿;当入选炉渣品位太低时,改“阶磨阶选”为“两段细磨后一段浮选,粗选直接得精矿”。研究表明,在适当的浮选时间条件下,设置独立作业或采用两段粗选直接得精矿的灵活流程,实现“早收多收”,选铜回收率明显提高,铜精矿中Cu、Au、Ag的回收率分别达到94.18%、80.67%和69.89%,品位分别为29.84%、8.47g/t和164.22g/t。
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