铜渣是铜冶炼过程中产生的尾渣,没生产1吨铜,就会产生2.2吨铜渣。铜渣中的部分有价元素仍然具有回收的价值,例如铜渣中的主要元素有Fe和Si,还有少量的Zn、Ni、Co、Pb、Se等金属元素,主要成分是铁硅酸盐化合物和磁铁矿。铜渣回收主要有三种方法,即浮选、焙烧后磁选和湿法浸出。
1、铜渣浮选
浮选是利用矿物表面不同理化性质引起的矿物可浮性差异,进而实现矿物分离。
(1)利用联合捕收剂回收铜渣中的铜和砷,联合捕收剂由O-异丙基乙硫氨酯和丁基黄原酸钠混合而成;
(2)从铜渣中浮选铜,可利用两亲性纤维素基表面活性剂作为浮选起泡剂,提高闪速熔炼炉炸中铜的回收率;
(3)在磨矿细度-0.074mm占比90%的前提下,以丁基黄药作为捕收剂,硫化钠作为活化剂,采用一粗一扫的浮选工艺,可获得铜品位为29.22%,回收率92.10%的铜精矿,尾矿铜品位为0.18%,损失率为4.21%。
浮选法处理铜渣,回收效率高、能耗低、应用广、药剂用量小,但是铜渣中的有价金属种类较多,浮选回收效果不稳定。
2、铜渣焙烧后磁选
直接用磁选法很难回收铜渣中的铁,这是因为铜渣中的铁主要以铁橄榄石等复杂氧化铁的形式存在,需要经过焙烧,将复杂氧化铁转化为容易磁选的Fe3O4或Fe,然后在利用磁选法,将铁与铜分离。焙烧方法有氧化焙烧和还原焙烧两种。
(1)氧化焙烧:铜渣中的复合氧化铁可以通过氧化焙烧工艺转化为磁性氧化铁,然后再通过磁选回收铁。
(2)还原焙烧:可以将铜渣中的复合氧化铁转化为金属铁或氧化铁,这种方法可使用煤、焦炭、氧化钙等作为还原剂,以氧化钙为例,氧化钙可以显著降低铜渣还原体系的反应初始温度、破坏铜渣中铁橄榄石结构、促进渣相中氧化亚铁的释放、降低铁晶粒的成核势垒,并加速铁晶粒的成核,添加氧化钙可以显著提高铜渣的还原性能。
3、铜渣湿法浸出
湿法浸出具有较好的选择分离性,更适用于低品位铜渣,浸出法分为化学浸出和生物浸出两种,化学浸出包括氯体系浸出、氨体系浸出、碱液浸出和酸液浸出等。
(1)氯体系浸出:利用氯化物体系在酸性或中性条件下将铜渣中的有价金属成分溶解出来的方法。氯化浸出的特点是浸出速度快、回收率高、操作简单、控制条件相对容易。但铜渣中的氧化铜基本无法浸出,有很大的局限性,同时会产生氯气,控制不当可能会污染环境。
(2)氨浸出法:浸取剂氨水可以通过蒸氨而得以重复利用。氨浸出法的操作相对简单、回收率高,且浸出剂可以循环使用,但是氨挥发性大,需密闭操作以避免污染环境。
(3)碱液浸出:碱液浸出高效回收铜、铁、锌等有价金属,提高了资源利用率,但碱液浸出需要较长的浸出时间,生产效率较低,这些限制了其大范围推广。
(4)酸液浸出:酸液浸出主要原理是利用酸性溶液中的氢离子与铜渣中的金属离子发生置换反应,使有价金属从铜渣中溶解出来。
(5)生物浸出:指利用微生物(如细菌、真菌、放线菌等)对矿石、渣等进行浸出,将目标有价金属溶解出来的一种方法。
铜渣具有优良的物理特性,包括优良的稳固性、耐磨性和稳定性,使得铜渣可应用于配制沥青、配制混凝土和铺路等。
铜渣在选择合适的粒度时,可以作为沥青混合料的骨料替代。用含铜矿渣替代沙子,钢纤维混凝土的抗压强度得到提高。
以上就是铜渣回收的三种方法及综合利用领域。对铜渣的回收和利用避免了资源浪费,是减少环境污染、提高资源利用率的好举措。