提要：本文全面总结了国内外铜冶炼厂在铜冶炼渣缓冷和渣选矿生产实践方面的工艺和指标情况，对铜冶炼渣选试验研究、工艺设计以及生产技术管理具有非常重要的参考价值。
关键词：铜冶炼渣渣缓冷渣选矿生产实践工艺参数汽车膨胀水箱
1.引言
在上个世纪五十年代以前，在世界火法炼铜行业中，熔炼炉生产出来的炉渣所采用的贫化技术，多以技术比较成熟的电炉贫化、熔炼炉贫化工艺为主，选矿贫化法还没有出现。选矿贫化铜冶炼炉渣自1930年提出技术思路，上世纪50年代末日本率先工业应用，之后很多国家相继采用，发展很快。日本、芬兰、加拿大、澳大利亚等国铜冶炼厂在上个世纪70年代就已采用选矿方法处理转炉渣。其原因在于选矿贫化在技术、经济以及节能和环保上都是先进的。它不仅普遍用于贫化转炉渣，一些原先火法不宜再贫化的低铜熔炼炉渣和鼓风炉渣，也属它有效应用范围。我国对铜炉渣选矿贫化的研究起步较早，仅比日本晚几年，上世纪60年代初白银有金属公司开始系统研究，随后全国各大铜业公司和研究院所进行的各种规模的试验研究和应用成果相继出现。上世纪80年代后期我国第一座转炉渣选厂在贵溪冶炼厂建成。随着铜冶炼技术引进和技术改造的加快，我国转炉渣的选矿生产实践也越来越多，金隆铜业公司、大冶冶炼厂相继采用选矿方法回收转炉渣中的有价金属，取得良好效果。2007年山东阳谷祥光铜业建成投产， 是国内第一家直接采用选矿贫化技术处理铜闪速熔炼炉渣的冶炼企业。2009年东营方圆有金属有限公司渣选矿建成投产，2010年以后铜陵有金属集团控股有限公司、白银有集团股份有限公司、金川集团股份有限公司等单位陆续采用选矿贫化技术并开工建设。
生产实践证明，选矿贫化法应用效果良好，铜炉渣贫化后含铜达到了0.35%以下，有的能降低到0.3%以下。在冶金中间产物分离（比如金川高硫镍的镍铜分离技术）和炉渣资源化回收铜铁方面，科技人员进行了较为深入的研究，在研究和应用过程中，人们逐渐发现了选矿技术综合回收性能好、绿环保、低成本和效率高的产业优势。在世界资源渣枯竭紧张的大形势下，选矿技术在铜冶炼行业乃至整个冶金行业资源化研究与实践方面，日益得到人们的追捧，我国已经涌现巨大技术研究浪潮，并取得重大研究成果。渣选矿技术的研究与应用必将进入了一个蓬勃发展时期。采访麦克风
由于铜精矿原料、铜冶炼渣的种类以及渣冷却工艺不同，造成铜冶炼渣的性质复杂多样，通过选矿试验研究推荐各种不同的选矿工艺，在生产实践中也会出现同一种铜冶炼渣采用不相同的选矿工艺流程。认真学习和掌握各种铜冶炼渣的性质和相应选矿流程的特点，分析和总结每种流程的先进之处，对于我们做好铜冶炼渣选矿技术研究、工艺设计和生产管理工作，具有非常重要的参考和指导意义。 2. 铜冶炼渣缓冷生产实践
经过长期的试验研究和生产实践证明，最好的渣冷却工艺就是渣缓冷技术。目前，国内外绝大部分铜
冶炼厂采用了渣缓冷技术处理各种用于渣选矿处理前的铜冶炼渣。在此以某铜业的渣缓冷制度为例进行介绍。
某铜业闪速熔炼炉渣冷却工艺原设计，采用自然缓冷2小时，再加水冷却46小时，共计冷却48小时，但是经过生产实践检验，发现渣冷却效果不佳，经常出现红包或在卸渣过程中发生爆炸，而且渣选矿铜回收率指标低。分析发现主要原因是设计渣包冷却时间短，并且自然冷却时间也短，造成渣冷效果差、矿物结晶颗粒小。后来为了保证安全生产和提高选矿回收率指标，经过长时间的探索和研究，在熔炼渣缓冷工艺方面得出了最佳的技术方案。从热熔态的熔炼渣装入渣包被送到渣缓冷场开始，夏季自然冷却18小时，春秋季自然冷却20小时，冬季自然冷却24小时，从渣包的外层到渣包中心区域，炉渣的温度基本保持了1000～1200℃，超
过上述时间后，炉渣的温度才真正降低到1000℃以下，保证了这段时间铜矿物形成最大的结晶颗粒。当达到上述自然冷却时间后，才加入循环冷却水进行水冷，总冷却时间保持在65小时以上。按照上述工艺要求的自然冷却时间和水冷时间处理的炉渣，与自然冷却2小时、水冷46小时、总冷却时间为48小时的炉渣进行比较，经过选矿试验研究发现，可以使铜浮选回收率提高10%以上。
在循环冷却水长期使用过程中发现，超过一定时间后，渣包的冷却效果会变差，当渣包达到冷却时间卸包时会发现炉渣中仍有没有完全冷却的热熔态炉渣，有时会遇水发生爆炸。经过深入分析发现，由
于循环冷却水长期循环使用，大量水蒸发，造成循环冷却水中的离子浓度越来越高，使的水的导热降温效果越来越差，是造成炉渣冷却效果恶化的主要原因。后来根据循环冷却水中的离子种类特点，确定以最为稳定的氯离子作为浓度指标离子，以水中氯离子浓度计算循环冷却水的浓缩倍数，经过试验研究数据分析得出结论，当浓缩倍数超过8时，循环冷却水的冷却效果就明显变差，当浓缩倍数超过10以后，卸渣时炉渣中就会存在热熔态的炉渣，就存在爆炸危险；因此为了保证炉渣的冷却效果和消除爆炸隐患，当循环冷却水的浓缩倍数达到8时，就需要排出约40～60%的循环冷却水，然后加入等量的新鲜水，使循环冷却水的浓缩倍数保持在4以下。通过实践证明，炉渣冷却效果良好。
图3-1 日立矿冶所铜冶炼转炉渣选矿工艺流程
3. 铜转炉渣选矿生产实践
(1)转炉渣的特性
客流监测系统铜冶炼转炉渣中的主要矿物为铁橄榄石、磁性氧化铁及微量的磁黄铁矿，硅除了与氧化铁形成铁橄榄石外，大部分呈硅灰石及无定形、不透明的玻璃体。其次为铜的硫化物（如似方辉铜矿［Cu1.96S］、辉铜矿、黄铜矿、斑铜矿）及部分金属铜和氧化铜。转炉渣含铜一般为1～6%（采用富氧熔炼时转炉渣含铜高），通常硫化铜占60～90%，金属铜占10%左右；含铁一般在50%左右，其中磁性氧化铁占全铁的30～40%，其余主要
是铁橄榄石及其硅酸盐。转炉渣中的铜、铁及其他矿物紧密共生、相互交织在一起。铜矿物多被磁性氧化铁所包裹呈球形滴状结构，有的则铜铁矿物共同形成斑状结构于铁橄榄石基体中，或数种铜矿物相嵌共生；磁性氧化铁在硅酸盐基体中呈自形晶结构和硅酸盐共晶结构，以多边状、树枝状、放射状结构产出；铁橄榄石呈柱状、板状、粒状组成炉渣基体。一般转炉渣密度为4.0t/m3左右，硬度较高，耐磨性强，其相对耐磨性是普通铜硫矿石的1.52倍。渣中可选目的矿物主要是硫化铜、金属铜和磁性氧化铁，转炉渣中铜矿物和磁性氧化铁的粒度大小随炉渣冷却方式和渣中某些组分含量的不同而有较大差异。
铜精矿4
图3-2 足尾矿业所转炉渣选矿工艺流程
(2) 日立矿业所炉渣选矿厂
该厂处理日立矿冶所铜冶炼转炉渣，通过炉渣运输机冷却。炉渣成分：铜6.96%、铁42.42%、金1.6g/t。选矿总回收率：铜95.49%、铁84.54%、金88.69%。铜精矿品位：铜29.44%、铁30.39%、金6.29g/t。铁精矿品位：铜0.4%、铁46.93%、金0.17g/t。中间浓密机溢流为唯一废弃物，含固量产率为1.06%，铜品位0.4%。工艺流程见图3-1，流程有如下特点：
制作交通工具1）磁浮联合、以浮为主。对于粒度小于15毫米的破碎最终产物实行干式磁选，产率5.01%的非磁性产品为高品位白冰铜，其品位：铜45%、铁19.5%、金14.3g/t。磁性产品进入磨浮系统。浮选回收率：铜占总回收率的2/3、金占总回收率的1/2。高放废液
2）阶段磨矿，突出重点。第一段闭路磨矿磨新给矿和一段选别中矿，第二段开路磨矿磨一段选别尾矿，第三段开路磨矿磨第二段选别尾矿。尾矿是铜损失的主要去向，强调磨尾矿抓住了重点。
3）重视分级。重视分级即抓住了磨选的细度和浓度，又及时分离出铜损失受到控制的铁精矿。带圆筒筛的第一段磨矿的产物经螺旋分级机、旋流器和中间浓密机三次分级，第一、二次分级的粗砂产物与一段球磨闭路，浓密机溢流是唯一废弃物，浓缩产物进入一段选别。二、三段磨矿都带有旋流器预先分级，利用磁铁矿易粉碎的特性将旋流器溢流产物当做铁精矿及时脱离流程。这样是一、二、三段选别的细度都在87%-325目，浓度都在45%，保证了渣选矿获优良指标的基本条件。
c4烯烃
4）设中间浮选，及时产精矿。一、二段球磨排矿都设浮选槽，快速浮选出两份铜精矿，加上一段选别
的铜精矿和二、三段粗选的泡沫产品集中精选产出的铜精矿共产四份浮选铜精矿。第三段粗选尾矿是第四份铁精矿。
图3-3 佐贺关转炉渣选矿工艺流程
(3) 足尾矿业所炉渣选矿厂
该厂处理的是地坑自然冷却的转炉渣，炉渣成分：铜6.03%、铁52.39%、金0.1克/吨、银30克/吨，选矿总回收率：铜94.63%、铁76.18%；铜精矿品位16.55%、铁40.59%、金0.7克/吨、银89克/吨。铁精矿品位：铜0.55%、铁57.63%、银1克/吨、金痕量；无尾矿。工艺流程见图3-2，工艺流程的特点是：1）干式磁选、湿式磁选和浮选联合收铜。对粒度小于10毫米的最终破碎产物干式磁选，产出铜品位23.06%、铜回收率24.03%的第一份铜精矿。在第一段磨矿分级回路中插入湿式磁选，产出铜品位29.66%、铜回收率21.48%的第二份铜精矿。三段浮选有产出三份铜精矿，浮选回收率占总回收率的55%。
2）抓住重点、强调细磨。影响浮选作业回收率主要是单体解离不充分。因而二、三段磨矿分别对上段选别的尾矿进行磨矿。所达到的磨矿细度分别是70.8%、90.3%、94.9%-325目。
3）提高磨矿浓度、保证磨矿能力。湿式磁选尾矿用旋流器提高浓度后返回第一段磨矿，第二、三段磨矿均经旋流器分级浓缩后进行磨矿，从而发挥出磨矿能力。
4）提高浮选浓度。第二段磨矿预先和检查分级的溢流经另一个旋流器进行再处理，它的溢流产物和对磁选尾矿进行浓缩处理的旋流器溢流合并再由浓密机进行浓缩后进入第二段选别，它的浓缩产物直接进入第二段选别。第三段磨选的物料由旋流器预先浓缩，其溢流作为铁精矿，不进入第三段选别系
统。
(4)佐贺关转炉渣选矿厂
该厂处理的是佐贺关冶炼厂转炉铸模冷却炉渣和吊包渣壳。炉渣成分：铜4%、铁49.5%、二氧化硅22%。选矿指标：铜精矿品位20%、铜回收率93%；铁精矿铜品位0.345%，无尾矿。据称其先进的铜金银回收率皆在98～99%水平。工艺流程见图3-3，其工艺流程特点是：
1）磨浮前磁选回收高品位冰铜。
2）在第一段磨矿分级回路中插入独立浮选槽快速浮选铜。
3）两段磨选，第一段磨矿产物经两段连续分级保证第一段选别细度质量。第二段磨矿预先分级溢流作为第一份铁精矿产出而及时脱离流程有助于保证二段选别浓度。磁浮选总共产四份铜精矿，二段选别尾矿作为第二份铁精矿。
图3-4 大谷地铜转炉渣选矿工艺流程
图3-5 白银有金属公司转炉渣选矿工艺流程
(5)大谷地浮选厂一系列
该系列处理小坂冶炼厂铜转炉渣。炉渣成分：铜7%、铁42%、铅3%、锌6%、二氧化硅16%、金1.5克/吨、银276克/吨。典型浮选指标：回收率铜94.5%、金93.5%、银93.5%；精矿品位铜40%、金8.5克/吨、1561克/吨。弃渣品位铜0.46%、金0.1克/吨、银21克/吨。工艺流程见图3-4，其流程特点是三段磨选中第一段分级溢流单槽浮选选出第一份铜精矿，第二段分级溢流经过一粗二精浮选出第二份铜
精矿，第三段实质是对第二段富尾矿即粗选尾矿进行再磨再选，其泡沫产物和第二段精选尾矿合并返回二段磨矿。
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