2011, Vol. 2引用本文 |
| 分散剂用于炉渣中回收铁的研究 |  [PDF全文] |
随着近年来世界经济的快速发展，铜的消耗量大幅增加，铜渣的数量也随之增多.在我国大约80%的铜来自火法冶炼，湿法浸出铜占8%左右，火法冶炼过程中会产生大量铜炉渣.由于炉渣没有得到合理的应用，导致占用土地和造成环境污染等问题.铜渣中存在很多有价金属，如铁、锌、钴、镍、碲、铌、硼、铼等，而铜渣选铜尾矿在我国长期以来作为路基和建筑材料填充剂使用，造成资源的浪费.如果找到合适的工艺技术回收尾矿中的铁等有价金属，将产生巨大的经济价值效应[1-3].
铜渣中铁的品位在40%左右，而我国自然开采的铁矿石平均品位只有30%[4]，随着近几年钢材的用量增加，以及铁矿石价格的逐渐升高，铜渣中铁的二次利用将有重要的意义，所以如果可以找到一种合理的工艺技术，把铜渣中铁品位富集到50%以上，其经济价值将得到显著的提高[5-6].为此，探讨新的工艺技术流程回收铜渣尾矿中的铁，采用加入分散剂再磨磁选工艺流程实现回收渣尾矿中磁性铁矿.
1 铜冶炼炉渣性质空气中冷却的铜渣为黑色，外表为玻璃状，大部分呈致密块状，脆而硬.随着含铁量的变化，密度也在变化，它的密度范围为2.8~3.8g/cm3.在高温下，经过水冲急冷的水淬渣，呈轴黑色小颗粒且多孔，粒径为0~4mm，渣中有少部分呈片状、针状及矿渣棉，属于酸性低活性矿渣，致使铜渣具有硬度高、嵌布粒度细的特点[7-8].
炉渣中铁的含量一般在50%左右，其中磁性铁矿含量占25%左右，SiO2含量8%~36%, 其他铁主要以铁橄榄石和硅酸盐的形式存在.而铜渣嵌布粒度极细且各种元素紧密共生，硅与铁难以分开，这也是为什么长期以来渣中的铁得不到合理回收及富集率低的主要原因[9].
2 某铜渣尾矿中的选铁试验研究 2.1 矿石来源及元素成分研究的铜渣为某铜冶炼厂经过浮选铜后尾矿炉渣，铜渣尾矿中主要元素和铁成分见表 1和表 2.
| 表 1 铜渣中多元素分析结果/（wt%） |
 |
| 点击放大 |
| 表 2 转炉渣铁物相分析结果/（wt%） |
 |
| 点击放大 |
由表 1、表 2可知渣中磁性氧化铁矿只占有27.80%，低于30%，而硅酸盐接近70%，由于含硅太高和矿石嵌布粒度细而不均匀、难磨特点，要得到铁合格的选矿指标，就要实现铁精矿降硅.
2.2 试验条件和结果对比 2.2.1 磨矿细度条件试验在保证渣中选铜的条件下，综合回收铁的实验，其条件是要确定原矿的磨矿细度和分散剂种类及用量.
采用优先选铜，尾矿磁选铁的流程，条件实验表明，原矿的磨矿细度对选铜、铁都有重要的影响，而分散剂的用量对选铜的影响不大，但对尾矿选铁的品位提高有着明显影响，综合考虑提高铜、铁的品位和回收率，确定原矿磨矿细度-0.037mm以下占93.7%，pH值为中性，捕收剂用丁基黄药，调整剂为水玻璃，起泡剂为松醇油，采用一粗二扫的流程，合并粗铜矿二次精选得到铜精矿，铜的品位和回收率都达到要求.
选铜尾矿进行弱磁选得到粗铁精矿，再取粗铁精矿加入分散剂进行磨矿细度和分散剂种类及用量的对比试验[10-11]，闭路流程如图 1所示.
 |
| 图 1 磨矿浮磁闭路流程 |
取每份铁粗精矿50g，粗精矿的品位为45.1%，用小钢球滚筒磨矿，磨矿的同时加入分散剂，使得磁选得到铁精矿夹杂最少，由于实验用的铜渣为水淬渣，炉渣形成非晶质结构或玻璃状晶体，导致矿物呈微细粒，甚至呈显微、次显微态的脉石矿物，致使矿石单体解离度困难，嵌布粒度细的特点[12]，所以要提高铁的品位，磨矿细度是一个关键性因素，磨矿时间与品位关系如图 2所示.
 |
| 图 2 磨矿时间与品位、回收率的关系 |
2.2.2 分散剂种类及浓度试验
针对矿物细度较细的特点，采用磁选回收铁精矿夹杂严重，导致铁精矿的品位低；试验通过加入不同的分散剂磨矿对比试验，得到铁精矿品位对比，找出适合本矿石性质的分散剂，分散剂包括NSF、六偏磷酸钠、有机SY、水玻璃、油酸，聚丙烯酰胺等无机及有机分散剂，有机分散剂配成1/1000的浓度使用，包括油酸、CMC（羧甲基纤维素）、腐殖酸钠、聚丙烯酰胺.试验结果见表 3.
| 表 3 磨矿细度相同分散剂种类不同 |
 |
| 点击放大 |
在原矿细度-0.037mm占98%的条件下，分散剂种类与品位关系见表 4.
| 表 4 在磨矿细度相同分散剂种类与品位的关系 |
 |
| 点击放大 |
从表 3、表 4可以看出，分散剂NSF对本矿石的分散性最好，铁精矿的品位最高，所以分散剂采用NSF，表 5为NSF的用量对比试验.
| 表 5 在磨矿细度相同NSF用量与品位的关系 |
 |
| 点击放大 |
综上可以看出，磁性矿物主要分布在-0.037mm以下，在相同的磨矿细度条件下，加入分散剂可以明显提高含铁精矿的品位；在分散剂浓度相同，而药剂不同，铁精矿品位也有明显的区别；而磨矿细度相同，随药剂用量加大，铁的品位也增高，在综合考虑经济成本及分散剂效果的条件下，试验确定采用磨矿细度为-0.037mm占98%，分散剂用NSF，药剂用量为40g/t，药剂用量与铁品位对比如图 3所示.
 |
| 图 3 药剂用量与品位、回收率的关系 |
试验结果得到的含铁精矿的品位为52.21%，粗精矿回收率为38.09%，SiO2含量为13.2%的试验指标，相比原矿含铁矿物品位38.7%，提高十多个百分点，硅铁基本上实现单体解离，实现了炉渣中铁的综合利用.
3 结论与建议（1）针对本矿石性质，得出分散剂效果NSF>SY>六偏磷酸钠>油酸>腐殖酸钠>CMC，采用分散剂为NSF.
（2）有文献表明六偏磷酸钠一般情况下分散性要优于其他分散剂[13-14]，但针对本论文中所提的矿石性质，新型分散NSF的效果最好，说明试验药剂也有针对性，并不是唯一不变.
（3）针对炉渣中综合回收铁品位难于提高的原因，炉渣理论研究仍不够深入，尤其在铜渣的热力学和动力学方面的研究很少，给实践的指导很少，今后应加强这方面的理论研究，实现铜渣经济价值最大化.
| [1] |
许并社, 李明照.
铜冶炼工艺[M]. 北京: 化学工业出版社, 2006.
|
| [2] |
朱祖泽, 贺家奇.
现代铜冶金[M]. 北京: 科学出版社, 2003.
|
| [3] |
彭容秋.
铜冶金[M]. 长沙: 中南大学出版社, 2004.
|
| [4] |
陈远望. 智利铜炉渣贫化方法概述[J].
世界有色金属, 2001(9): 56–62.
|
| [5] |
曹景宪, 王丙恩. 中国铁矿的开发与利用[J].
中国矿业, 1994(3): 17–22.
|
| [6] |
张林楠, 张力, 王明玉, 等. 铜渣的处理与资源化[J].
矿产综合利用, 2005(5): 22–26.
|
| [7] |
陈帮, 夏晓鸥, 刘方明. 高硬度铜渣综合利用研究[J].
铜业工程, 2009(2): 4–6.
|
| [8] |
李博, 王华, 胡建杭, 等. 从铜渣中回收有价金属技术的研究进展[J].
矿冶, 2009(1): 44–48.
|
| [9] |
Altundogan H S, Tumen F. Metal recovery from copper converter slag by roasting with ferric sulphate[J].
Hydrometallurgy, 1997, 44(1-2): 261–267. DOI: 10.1016/S0304-386X(96)00038-2. |
| [10] |
刘纲, 朱荣, 王昌安, 等. 铜渣熔融氧化提铁的实验研究[J].
中国有色冶金, 2009(2): 71–74.
|
| [11] |
王珩. 从炼铜厂炉渣中回收铜铁的研究[J].
广东有色金属学报, 2003(11): 83–87.
|
| [12] |
田锋. 从某冶炼厂水淬铜炉渣浮选回收铜的试验研究[J].
金属矿山, 2009(398): 170–173.
|
| [13] |
方启学, 黄国智, 罗家珂, 等. 分散剂的分散效果与作用方式研究[J].
有色金属, 2000(3): 38–41.
|
| [14] |
李桂芹. 分散剂在铁矿石细磨矿浆中分散力的测定及其作用机理[J].
中国矿业, 1996(38): 49–53.
|