含銅渣

含銅渣，物質經提煉或使用後的殘餘部分中含有銅。銅渣是煉銅過程中產生的渣，屬有色金屬渣的一種。含銅渣料含硫低，且硫品位波動很大，冶煉煙氣不宜制酸，可採用脫硫無害化處理工藝。

基本介紹

• 中文名：含銅渣
• 外文名：copper-bearing slag
• 學科：冶金
• 用途：回收再利用

簡介

在我國礦產資源豐富，但是人均資源占有量貧乏，在銅礦資源日益枯竭的時代，低品位的銅礦越來越受到人們的高度重視，而我國是銅礦資源的消費大國，並且銅礦資源也缺乏，形成了一堆尖銳的矛盾和資源緊張局面。於此同時，在我國以火法為主的銅生產中，每生產1t銅將產出2~3t渣，銅渣數量大，其中尚含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co、Ni等多種有價金屬和少量貴金屬。我國銅產量每年在479萬t以上，按以上計算將產出958~1437萬t以上銅渣，其中含銅9.58~14.37萬t以上。

近年來，隨著我國煉銅工業的持續發展，目前含銅0.2%~0.3%的銅礦已被開採利用，而在銅冶煉過程產出的爐渣其含銅量卻在0.5%以上。受煉銅傳統工藝的限制，其銅渣中的殘餘銅的含量還在不斷增加。除煉銅外，在冶煉其它金屬時根據冶煉方法的不同也會產生不同含量的含銅渣，如煉鋅、煉鎘等都會產生含銅渣。因此，在我國現有資源嚴重匱乏的情況下，開發含銅渣的資源化綜合利用技術，對促進循環經濟和可持續發展及環境保護具有重要的戰略意義和現實意義。

銅

回收利用

貴金屬資源稀少，價格昂貴，越來越受到世界各國的普遍重視，貴金屬工業廢料是當今世界日益緊缺的貴金屬資源中很貴重的二次資源，對這些工業廢料有效的處理和利用，具有可觀的經濟價值。銅渣中含有大量的可利用的資源。現代煉銅工藝側重於提高生產效率，渣中的殘餘銅含量增加，回收這部分銅資源是現階段處理銅冶煉渣的主要目的。當然，渣中的大部分貴金屬是與銅共生的，回收銅的同時也能回收大部分的貴金屬。渣中的主要礦物為含鐵礦物，鐵的品位一般超過40%，遠大於鐵礦石29.1%.的平均工業品位。鐵主要分布在橄欖石相和磁性氧化鐵礦物中，可以用磁選的方法得到鐵精礦。顯然，針對銅渣的特點，開展有價組分分離的基礎理論研究，開發出能實現有價組分再資源化的分離技術，為含銅爐渣再資源產業化提供技術依據，對國民經濟和科技發展具有重要的現實意義。

工藝礦物學特徵

隨著銅冶金技術的不斷發展，傳統的煉銅技術包括鼓風爐熔煉，反射爐熔煉和電爐熔煉正在逐漸被閃速熔煉取代，與此同時，與上述二次熔煉的方法不同的所謂一步熔煉出粗銅的熔池熔煉方法，如諾蘭達法、瓦紐科夫法、艾薩法也逐步受到人們的重視。冶煉廠轉爐、閃速熔煉等含銅較高的爐渣（尤其是含砷等有害元素較高的爐渣），返回處理困難，這些物料往往需要開路處理。

煉銅爐渣主要成分是鐵矽酸鹽和磁性氧化鐵，鐵橄欖石（2FeO·SiO₂）、磁鐵礦（Fe₃O₄）及一些脈石組成的無定形玻璃體。機械夾帶和物理化學溶解是金屬在渣中的兩種損失形態。一般而言，銅在渣中的損失隨爐渣的氧勢、鋶品位、渣Fe/SiO₂比增大而增大。熔煉渣中的銅主要以冰銅或單純的輝銅礦（Cu₂S）狀態存在，幾乎不含金屬銅，多見銅的硫化物呈細小珠滴形態不連續分布在鐵橄欖石和玻璃相間。而吹煉渣中存在少量金屬銅，在含銅高的爐渣中，Cu₂S含量也隨之增大。機械夾帶損失的有價金屬皆因冶煉過程中大量生成Fe₃O₄，致使爐渣粘度提高，渣鋶比重差別減小，使渣鋶無法有效分離。

銅礦物多被磁性氧化鐵所包裹呈滴狀結構，銅鐵礦物形成斑狀結構於鐵橄欖石基體中，或數種銅礦物相嵌共生，鈷、鎳在渣中主要以氧化物形式存在。但由於其含量低，X射線衍射無法確認其是否存在單獨的礦物。掃描電鏡能譜或X射線波譜分析可檢測到鈷、鎳，主要分布在磁性鐵化合物和鐵的矽酸鹽中，以亞鐵矽酸鹽或矽酸鹽存在。

爐渣中晶粒的大小、自形程度、相互關係及元素在各相中的分配還與爐渣的冷卻方式有關。緩冷過程中，爐渣熔體的初析微晶可通過溶解—沉澱形式范性成長，結晶良好。

用途

銅渣綜合利用大致可分為二類：一是利用銅渣的物理性質，二是利用銅渣中某些組分。隨著環境保護要求的提高和礦產資源的日益枯竭，銅渣有很好的綜合利用前景，選礦及貧化、浮選過程沒有採礦成本，可充分回收銅及其中有Au、Ag 等貴金屬資源，尾礦含鐵40%左右，經磁選富集可獲得鐵精礦。

套用於水泥製造工業

可以代替鐵粉作礦化劑，作鐵質校正劑生產矽酸鹽水泥熟料，生產銅渣水泥。以煉銅水淬渣為主要原料，摻入少量激發劑(石膏和水泥熟料)和其它材料細磨而成。與其它品種水泥相比，它具有後期強度高、水化熱低、收縮率小、抗凍性能好、耐腐蝕和耐磨損等特點，符合GBL64—82275的275號和325號標準。生產工藝簡單，投資可節省50%銅渣用量多(用渣量約占水泥的60%～70%)，能耗可降低50%。產品適用於抹灰砂漿，低標號混凝土及空心小型砌塊等製品。

套用於工業及民用建築業

(1)制磚及各種砌塊

以煉銅水淬渣為骨料，與水泥按照一定配比，壓製成渣磚和隔熱板等建築材料。在這類產品中，銅渣的加入量高達90%。產品具有自重輕、保溫隔熱、抗滲性好的優點；生產過程中能耗比較低，工藝和操作也較簡單，投資少，如建一座年產1萬m(約134萬塊)的空心小砌塊廠，約需要投資18萬元，每年可獲利30萬元，銅渣的消耗量可達2萬多噸。

(2)代替沙石用於配製混凝土及砌築砂漿

煉鋼爐渣代替沙配製混凝土和砂漿，其力學性能、耐久性能等都良好，而且強度優於普通沙配製的混凝土和砂漿。中條山有色金屬公司地區缺砂，套用這一成果，每年可獲淨效益94萬元，同時還節約了排渣運費16萬元，渣場平整費用4．5萬元，總計收益114．5萬元。

在採礦業中作充填料

在採礦膠結充填中，銅渣既可以代替黃砂作骨料，也可以經過細磨後代替矽酸鹽水泥作為活性材料。在大冶的銅綠山礦和銅陵的金口嶺等礦山均有套用。

套用於鑄石生產

鑄石一般以玄武岩、輝綠岩等作原料熔化成玻璃體後，澆鑄成製品，經結晶退火等工序製成。鑄石具有耐磨，耐腐蝕、絕緣、高硬度、高抗壓等性能，可代替金屬、合金及橡膠製品使用。銅渣的化學成分與鑄石相近，如果銅渣含鐵高，可先經磁選分離鐵，然後對非磁性部分加入相應的附加劑即可作為生產鑄石的原料。近年來不少國家都以爐渣為原料生產鑄石製品，包括板材、管材及其它形狀的製品。