新疆某古炼铜炉渣回收铜探索试验研究.pdf

7 2 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第1 期 d o i 1 0 0 9 6 9 ／j A s s m l 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 1 5 ．0 1 ．0 1 7 新疆某古炼铜炉渣回收铜探索试验研究 刘慧，王路平，臧文优，杨培根，董柳鑫，宫在阳 招金矿业股份有限公司技术中心，山东招远2 6 5 4 0 0 摘要针对新疆某古炼铜炉渣开展了有价金属回收试验研究，应用扫描电镜等方法确定主要有价金属为铜，含量 o ．6 5 ％，多以3 斗m 的极细粒度均匀包裹予钙、铁硅酸盐等人造矿石稆中，试验采j 隋重选一浮选联合流程、重选酸漫联合 流程及重选氨浸联合流程的多种探索性试验，获得精矿品位均在2 0 ％左右，整体回收率分别为3 8 ．1 8 ％、5 7 ．0 9 ％、6 1 ．5 4 ％， 为尚未开发的古炼铜炉渣的资源化探索提供一定的研究参考。 关键词古铜渣；重选；浮选；酸浸；氨浸 中图分类号T D 9 5 2 ；T D 9 2 3 ．7文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 5 o l 一0 0 7 2 0 4 R e s e a r c h0 1 1R e c o v e r i n gt h eC o p p e rf r o mA n c i e n tC o p p e rS m e l t i n gS l a gi nX i n j i a n g L I 【 H u i ，W A N GL u p i n g 。拙GW e n y o u ，Y A N GP e i g e n 。D O N GL i u x i n ，G O N GZ a i y a n g T e c h n i c a lC e n t r eo fZ h a o j i nM i n i n gI n d u s t r yC o ．，L t d ．，Z h a o g u a nS h a n d o n g 2 6 5 4 0 0 ．C h i n a A b s t r a c t R e s e a r c h e sw e r ec o n d u c t e dO i lt h e X i n j i a n ga n c i e n tc o p p e rs m e l t i n gs l a g w i t h0 ．6 5 ％ c o p p e rg r a d ea n di nw h i c ht h ec o p p e rp a r t i c l e sa r e3 恤mf i n e - g r a i n e dd i s s e m i n a t e di nc a l c i u m i r o ns i l i c a t e p h a s et h r o u g h S E M E D S ．S e v e r a l p r o c e s s m e t h o d sh a v e b e e n i n v e s t i g a t e d s u c ha sc o m b i n e d g r a v i t y c o n c e n t r a t i o nw i t hf l o t a t i o n ，a c i dl e a c h i n ga n da m m o n i aR e a c h i n gm e t h o d s ，a n dt h e g r a d e o f c o p p e r c o n c e n t r a t eo b t m n e db yt h ea b o v ep r o c e s sw a sa b o u t2 0 ％，a n dt h ec o m p r e h e n s i v er e c o v e r yw a s3 8 ．18 ％， 5 7 ．0 9 ％a n d6 1 ．5 4 ％r e s p e c t i v e l y ．r 1 1 1 i ss t u d yc o u l dp r o v i d eav a l u a b l er e f e r e n c ef o rr e c y c l i n ga n c i e n tc o p p e r s m e l t i n gs l a g ． K e yw o r d s a n c i e n tc o p p e rs l a g ；g r a v i t yc o n c e n t r a t i o n ；f l o t a t i o n ；a c i dl e a c h i n g ；a m m o n i al e a c h i n g 近年来铜矿资源的严峻形势，已大幅制约国民 经济的发展，为此寻求新的原料来源已经迫在眉 睫。目前发现湖北铜绿山、南京九华山、新疆奴拉 赛等多地堆存有巨量的明清及更早时期的古代炼铜 炉渣⋯，如果能将其进行二次开发利用，综合回 收铜及伴生金属，不仅有助于当地经济的发展，实 现废铜渣的资源化，对探索矿山行业的持续发展也 有潜在的价值[ 2 】。 现阶段铜渣的资源化处理主要是有价金属的回 收，集中在火法贫化、选矿回收和湿法分离方面。 火法贫化是针对转炉熔炼渣进行返回重熔和还原造 表1 7 m I el 锍的传统方法[ 3 ] ，处理土法炼铜的古铜渣成本较 高；单独浮选法回收吹炼渣及多金属铜颗粒的收益 较低；湿法分离因其成本低廉而逐渐被投入生产实 践。本文通过对新疆某地古炼铜炉渣 简称古铜 渣 进行工艺矿物学的分析后，选用常规浮选、重 选一浮选、重选一酸浸及重选一氨浸的对比工艺开 展了古铜渣可选性试验的探索研究。 1 古铜渣工艺矿物学性质分析 对古铜渣进行了多元素分析，结果见表1 。 分析可知，该古铜渣中有回收价值的金属主要 古铜渣多元素分析结果 M u l t i e l e m e n ta n a l y s i sr e s u l t so fa n c i e n tc o p p e rs l a g ／％ 成分A u l ’ C u A g 0 3 5微量 SA sS bP bF eZ n S i 0 2A 1 2 0 3 竺受 旦婴 0 ．6 71 1 ．0 4 1 ．1 8含量0 ．0 7 0 ．0 2微量微量微量2 ．90 ．0 l3 1 ．2 48 ．0 l 1 单位为虮。 择薯器羿i2 刘0 1 3 - 慧0 8 1 - 9 1 8 4 5 一 ，女’胃暴罂．巴翟嚣录欠1 硕士，助理工程师，主要从事选矿方面的研究工作。 万方数据 2 0 1 5 年第1 期刘慧等新疆某古炼铜炉渣回收铜探索试验研究 7 3 为铜，品位0 ．5 6 ％，金、银等贵金属及砷、硫等杂 质含量极少，矿物组成简单。渣中铜硫比为2 7 ．5 ， 远大于4 ，且C a O 含量高达11 ．0 4 ％。根据李延祥 的研究[ 4 ] ，推知该古矿样是氧化矿石直接还原冶 炼成铜，原矿脉石为钙铁石榴子石，所以产出含粗 铜颗粒的高钙炉渣。 古铜渣外观呈黑褐色，表面有非晶状的光滑玻 璃体夹面和蜂窝状孔洞，质脆而硬，密度约3 ．5 左 右。通过扫描电镜的分析表明 表2 、图1 ，古铜 渣中有价铜主要以铜颗粒存在、纯度高、以3 “m 左右的微细粒分散嵌布于钙、铁硅酸盐相中㈤， 致使细磨也难以达到单体的充分解离，所以属于低 品位易碎难磨的不均匀难选矿物。 表2 T a b l e2 渣中典型铜颗粒扫描电镜能谱分析结果 S E Ma n a l y s i sr e s u l t so ft y p i c a l p a n i c l e o fc o p p e rs l a g 2 古铜渣选矿工艺研究 古铜渣为易碎难磨矿样，先通过磨矿试验确定 较佳的作业细度，再以常规浮选、重选～浮选、重 选一酸浸及重选一氨浸的多种工艺展开对该矿样有 价金属铜可回收性的探索试验。 2 ．1 磨矿细度试验 采用如图2 所示的常规浮选条件对磨矿细度变 量进行试验，试验结果见表3 ，根据尾矿品位及总 回收率的效果，确定试验条件下古铜渣最佳的磨矿 细度为一3 7 斗m 占7 5 ．4 3 ％。 原矿 磨矿细度变量 药剂用量单位s ／t ； 搅拌及浮选时间r a i n ； 下同 3 水水玻璃10 0 0 6 | 硫化钠4 0 0 3 爿 乙硫氨酯3 0 0 ，松醇油2 0 粗l 选 F 2 2 I2 2 I 4 3 木水玻璃5 0 0 6 木硫化钠2 0 0 J ， 3 丰乙硫氨酯1 5 0 ，松醇油1 5 粗精矿 塑垄l 4 3 木水玻璃2 5 0 6 I 硫化钠1 0 0 山3 I 乙硫氨酯7 5 ，松醇油l o 中矿l扫选I 二 尸宁1 中矿2尾矿 图2 磨矿细度条件试验流程 F i g ．2 F l o w s h e e to fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t 2 ．2 常规探索试验 采用图2 所示的原则流程对古铜渣进行了4 种 工艺的常规探索试验，在磨矿细度一3 7 斗m7 5 ．4 3 ％ 图1 金属铜 闪光点 分布粒度 F i g ．1 P a n i c l es i z ed i s t r i b u t i o no fm e t a l l i c c o p p e r f l a s hp o i n t 万方数据 7 4 有色金属 选矿部分2 0 1 5 年第1 期 表3磨矿细度试验结果 T a b l e3R e s u l t so fg r i n d i n gf i n e n e s st e s t，％ 磨矿细度 粗精矿尾矿 产率品位产率品位 总回收率 - 7 4t u n7 3 ．7 8 ％8 ．3 62 ．0 3 8 0 ．7 80 ．3 64 5 ．0 6 - 3 7l u I l5 0 ．1 5 ％1 2 ．1 81 ．7 7 7 8 ．4 80 ．3 45 0 ．6 1 蔓 坐 i 塑 i 塑 i 垒 箜 的前提下，获得各试验结果如表4 所示。 表44 种不同工艺的效果对比 T a b l e4C o n t r a s tr e s u l t so ft h ef o u rp r o c e s s e s | ％ - r Z 髫篆等篆菩‰回粹产率品位产率品位产率品位～“ 单一浮选条件下尾矿残留大颗粒铜，整体回收 率较低；在粗选尾矿再磨到一3 7 斗m8 3 ％时进行再 选的髟卜段磨矿阶段选别流程下回收率略有提高，但 是长时间的再磨加大了选矿成本；选用增加重选的 方案进行试验，结果显示浮选尾矿重选比原矿重选 效果好，同比4 种工艺尾矿品位低、回收率又最高， 对现场工艺改造也较易实行，所以选定浮选 浮选 尾矿重选的重浮选联合工艺继续开展探索试验。 通过条件试验探索出浮选 浮选尾矿重选工艺 简称重浮选联合工艺 下的磨浮条件、选别流程、 药剂制度如图3 所示。 重浮选联合工艺的闭路试验结果如表5 所示， 试验获得浮选铜精矿品位1 5 ．6 5 ％，浮选尾矿重选的 精矿品位2 2 ．5 9 ％，该工艺的整体回收率为3 8 ．1 8 ％。 表5重选一浮选联合工艺闭路试验结果 T a b l e5C l o s e d - c i r c u i tt e s tr e s u l t so f g r a v i t y c o n c e n t r a t i o na n df l o t a t i o n／％ 2 ．3 重选一酸浸联合流程 根据古铜渣的铜矿物组成，采用硫酸和硝酸进 重选精矿尾矿 图3 重选一浮选联合工艺闭路试验流程 F i g ．3 T h ef l o w s h e e to fc l o s e d - c i r c u i tt e s to fc o m b i n e dp r o c e s so fg r a v i t ya n df l o t a t i o n 万方数据 2 0 1 5 年第1 期刘慧等新疆某古炼铜炉渣回收铜探索试验研究 7 5 行酸浸对比，结果选定硝酸继续开展铜渣的浸出探 索试验。由系列条件试验确定的工艺流程及药剂制 度如图4 所示。 原矿 酸浓度2m o l ／L 抚般授渣 图4 重选一酸浸联合工艺流程 F i g ．4 F l o w s h e e to fc o m b i n e dp r o c e s so f g r a v i t y c o n c e n t r a t i o na n da c i dl e a c h i n g 表6重选一酸浸联合工艺的结果 T a b l e6R e s u l t so fc o m b i n e dp r o c e s so f g r a v i t y c o n c e n t r a t i o na n da c i dl e a c h i n g，％ 由表6 可知，重选一酸浸联合工艺的整体回收 率为5 7 ．0 9 ％，较重浮选联合提高了近2 0 ％。酸浸 的不足之处是易与渣中硅酸盐、镁、铝等形成硅酸类 的胶状物，浸液黏稠，难以实现固液的有效分离[ 6 ] ， 所以重选一酸浸联合不是该古铜渣的最优工艺。 2 ．4 重选一氨浸联合流程 氨浸配合助剂的恰当使用可与铜及其氧化物发 生反应，生成铜氨络合物[ 7 】，使铜进入氨溶液而 避免被铁质设备置换，并在下游作业中通过蒸馏、 萃取、反萃取及电解E s - l o ] 等工艺回收氨和铜。古 铜渣重选氨浸工艺及结果分别如图5 和表7 所示。 重选一氨浸配合助剂的使用，整体回收率达到 6 1 ．5 4 ％，较重选一浮选和重选一酸浸工艺分别提高 2 3 ％和3 ％，同时避免了酸浸中大量碱性矿物的酸 耗等不足，可为该地区铜渣的资源化利用提供切实 可行的试验依据。 3 结论 1 研究发现古铜渣多为土法冶炼的产物，有 价金属以铜、金、银等见长，可作为二次资源开发利 用，是缓解铜资源紧张的条有发展潜力的道路。 2 新疆某地古铜渣的研究结果表明，渣样含 原矿 滤液浸渣 图5 重选一氨浸工艺流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fc o m b i n e dp r o c e s so fg r a v i t y c o n c e n t r a t i o na n da m m o n i al e a c h i n g 表7重选氨浸联合工艺的结果 T a b l e7R e s u l t so fc o m b i n e dp r o c e s so fg r a v i t y c o n c e n t r a t i o na n da m m o n i al e a c h i n g | ％ 铜0 ．6 5 ％，多以3I J ．m 的细小金属铜颗粒为主，分 散嵌布于钙、铁的硅酸盐相中，属于低品位易碎难 磨的极不均匀难选矿物。 3 重选一浮选联合流程、重选一酸浸联合流 程及重选一氨浸联合流程的整体回收率分别为 3 8 ．1 8 ％、5 7 ．0 9 ％、6 1 ．5 4 ％，以重选一氨浸的处理 效果最好，但应注意氨气挥发可能带来的影响。 参考又猷 [ 1 ] 李延祥．九华山唐代铜矿冶遗址冶炼技术研究E J ] ．有色 金属，2 0 0 0 ，5 2 4 9 5 - 9 9 ． [ 2 ] 王红梅，刘四清，刘文彪．国内外铜炉渣选矿及提取技术 综述[ J ] ．铜业工程，2 0 0 6 4 1 9 2 2 ． [ 3 ] 凌云汉．从炼铜炉渣中提取有价金属[ ．1 ] ．化工冶金． 1 9 9 9 。2 0 2 2 2 0 - 2 2 4 ． [ 4 ] 李延祥，卢本珊．铜绿山x l 矿体古代炉渣冶炼冰铜说 [ J ] ．有色金属，1 9 9 8 ，5 0 3 1 2 0 - 1 2 8 ． [ 5 ] 张锦林．铜炉渣的可磨性及综合回收性能的影响因素分 析研究[ J ] ．甘肃冶金，2 0 1 0 ，3 2 1 2 8 3 C J ． [ 6 ] 王巍，徐政，李岩，等．废杂铜冶炼渣两段浸出铜 锌试验研究[ J ] ．中国有色冶金，2 0 1 2 4 6 7 - 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