硼酸钙添加剂改性铜渣及降低渣含铜研究

发布时间：2020-05-29 13:04

【摘要】：随着我国铜产量的逐步增长,高品位铜矿日益枯竭,铜矿的可开采品位已降至0.2%以下,而铜渣作为铜冶炼工业的副产品,渣含铜却高达0.7-2.3%,且大部分做弃渣处理,既浪费资源又污染环境。铜渣火法贫化技术因其炉内产生废气少、熔体温度控制优良等优点现已成为最常用的贫化方法之一,为获得更好的贫化效果,本文以云南某铜冶炼公司出产的转炉铜渣为原料,硼酸钙为改性剂,开展硼酸钙添加剂改性铜渣及降低渣含铜研究,旨在探究硼酸钙对铜渣体系的影响,改善渣型,提升铜渣火法贫化效果。首先,对铜渣进行工艺矿物学研究,研究表明:铜在渣中主要以粗铜形式存在,渣含铜量4.49%;铁在渣中主要以磁铁矿和铁橄榄石的形式赋存,渣含铁量44.91wt.%,磁铁矿含量34.1wt.%。其次,开展硼酸钙添加剂改性铜渣及降低渣含铜实验,结果表明:随着渣中硼酸钙加入量增大,渣中复杂的硅酸盐结构趋于简化,熔渣粘度减小,液相线温度降低,流动性增强。硼酸钙能有效促进铜在渣中的聚集沉降,在1250℃,不加入还原剂的条件下,当硼酸钙加入量由0增至6wt.%,铜在渣中的沉降效果可提升约60%;当以地沟油为还原剂,硼酸钙为改性剂时,随着硼酸钙加入量由0增至6wt.%,渣含铜量可由1.47 wt.%降至0.89 wt.%。硼酸钙不会对地沟油与渣中磁性铁的还原反应产生明显影响,随着渣中硼酸钙含量增大,渣中磁性铁含量几乎保持不变。为进一步研究硼酸钙对铜渣的影响机理,探究了硼酸钙的分解产物氧化硼对铜渣体系的影响,结果表明:随着渣中氧化硼加入量增大,铜渣粘度减小,粘流活化能降低,渣中铁橄榄石相的微观形貌由枝晶状向颗粒状转变,XRD图谱中铁橄榄石相衍射峰减弱。氧化硼能与渣中的CaO、MgO结合形成CaB_2O_4、CaB_4O_7、MgB_4O_7等低熔点共晶,降低铜渣液相线温度。
【图文】：

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昆明理工大学硕士学位论文21.2铜冶炼方法1.2.1火法炼铜技术火法炼铜技术因其稀贵金属回收效果好、产能大、高温下反应速度快等优点得以广泛应用，是目前最常用的铜冶炼方法[12,13]。冶炼原料主要为经选矿处理后的硫化铜矿、返料和废杂铜。造锍（冰铜）熔炼、冰铜吹炼、粗铜精炼以及电解精炼是火法炼铜的主要工序[14]，具体流程如图1.1所示。图1.1铜火法冶炼流程Fig.1.1Copperpyrometallurgicalprocess(1)铜精矿的造锍熔炼铜精矿的造硫熔炼是火法炼铜的第一步，也是最重要的一步[14]。铜锍（冰铜）是一种由硫化亚铁（FeS）和硫化亚铜（Cu2S）组成的混合体，造锍的目的就是除去原料中的部分铁，使铜富集于冰铜。总体上可简要的分为传统熔炼技术和富氧强化熔炼技术[15,16]。传统熔炼技术中常见的冶炼方法有电炉熔炼、鼓风炉熔炼以及反射炉熔炼[17]，随着铜冶炼技术的发展和人们环保意识的增强，传统炼铜技术的缺陷也渐渐凸显出来，，例如：自动化程度低，很多工作仍然需要人工完成，工作条件艰苦；冶炼

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昆明理工大学硕士学位论文4图1.2冰铜吹炼作业流程图Fig.1.2Matteconvertingprocess(3)粗铜精炼该项阶段也可以称为火法炼铜工艺的最后一步，虽然铜硫吹炼过程已可以产出铜品位大于98.5%的粗铜，但砷、锑等杂质元素仍会在粗铜中有所富集[27]，含量范围一般在0.7%-2%。而对于现代铜冶炼企业，电解过程要求阳极铜的品位在99～99.5%（或以上），对那些严重影响精炼铜性能的杂质元素（As、Bi、Sb）要求还会更加为严格，故需进行火法精炼除杂，该阶段的目的就是以高温蒸发、氧化的方式除掉由炉料带入的微量金属杂质。部分铜冶炼企业的粗铜成分如表1.1所示[28,29,30]，精炼作业主要流程如图1.3所示。。表1.1部分铜冶炼企业粗铜成分表Table1.1PartialtableofblisterCoppercompositionincoppersmeltingenterprises金属名称冶炼厂1冶炼厂2冶炼厂3冶炼厂4铜99.599.0198.499.68铁0.110.080.130.0004硫0.0660.0630.20.044铋0.00180.00120.015砷0.00120.1650.020.039锑0.00030.020.1780.0024硒0.00170.0012镍0.00620.0320.005（0.5-1）0.068钴微量0.0015锑0.00010.0023
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TF811

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