浅谈炼铜转炉渣的结晶特征及选矿工艺之矿业论文

　　摘要：论文通过对转炉渣结晶的研究，了解了转炉渣的矿物组成和主要金属矿物的嵌布特征，为综合回收转炉渣中的含铜矿物提供了理论根据；介绍了转炉渣的选矿工艺，并探讨了优化磁铁矿选别工艺的方法。
　　关键词：转炉渣；结晶；磁铁矿
　　1 论文前言
　　在传统的火法炼铜工艺中，含铜品位极低的熔炼炉渣历来是废弃。随着冶炼技术的不断发展，炉渣中铜损失也增加。如废弃炉渣，将严重影响冶炼厂的铜回收率。欧洲、北美和澳大利亚等冶炼厂都普遍用浮选法回收炉渣中的铜，获得高铜低铁的铜精矿，再返回冶炼。
　　炉渣可视为一种人造矿石，有其自身的特点。与冶炼原料的特性及冶炼的操作因素有很大的关系。首先，炉渣必须充分缓冷（自然冷却），使铜的硫化物和金属铜的结晶颗粒长大，这是铜炉渣浮选的基础。通常，炉渣中铜的嵌布粒度比矿石要细些，因而，充分细磨就成为炉渣浮选的关键。
　　贵溪冶炼厂转炉渣，日产近600吨，渣中含Cu8.3%，TFe45%，其矿物含量为金属铜7.41%、硫化铜4.55%、磁铁矿46.96%。脉石矿物主要为铁橄榄石和非晶相物质。因转炉渣特殊的结晶结构和嵌布特征，炉渣选矿采用“半自磨+球磨”工艺。
　　2矿物组成
　　转炉渣的主要矿物为磁铁矿，其次是铁橄榄石，金属铜及蓝辉铜矿。显微镜观察发现，转炉渣中存在有数量明显的玻璃相，同时，转炉渣中晶出的金属铜和硫化铜存在着2种以上的结构。转炉渣中的金属铜以含铁金属铜为主，含锡、锑、砷的金属铜为辅。对于硫化铜而言，主要是蓝辉铜矿和辉铜矿，二者仅是在含铜量上有所不同。此外，镜下观察还发现，转炉渣中有数量明显的金属铜是在辉铜矿或蓝辉铜矿的颗粒中呈球粒状晶出或是与辉铜矿一起在玻璃相晶出，构成粒度不等的冰铜。这主要是炉渣在冷却过程中选分结晶的结果。
　　3嵌布特征
　　3.1金属铜
　　转炉渣中的金属铜主要呈单体在玻璃相中晶出。部分与硫化铜一起在玻璃相或铁橄榄石边界结晶，形成粗大的冰铜。镜下观察发现，玻璃相中晶出的单质金属铜粒度分布极不均匀，且形状各异。粗粒的金属铜可达0.20mm以上，而细粒仅为0.005mm。一般来讲，该类渣中的金属铜多集中在0.010～0.074mm之间，呈中细粒结晶，其中粗粒的金属铜多沿着早期结晶的铁橄榄石缝隙处呈浸染状晶
　　出，有时也呈粗大的球粒状或不规则块状。
　　3.2辉铜矿和蓝辉铜矿
　　显微镜观察发现，转炉渣中的辉铜矿及蓝辉铜矿要比金属铜的结晶粒度粗得多。它们除了以粗粒冰铜结构晶出外，还常以粗大的单质硫化铜形式在炉渣中晶出。一般来讲，这些粗大的单质硫化铜及冰铜多以辉铜矿为主，而蓝辉铜矿的结晶粒度要略细一些。粗粒的硫化铜多以辉铜矿为主，而蓝辉铜矿主要呈中粒在铁橄榄石与玻璃相分界处晶出。有时也沿磁铁矿边界或缝隙处结晶。
　　3.3磁铁矿
　　转炉渣中的磁铁矿多呈中细状的自形晶、半自形晶在炉渣中晶出。有时呈树枝状在玻璃相中晶出。在磁铁矿的缝隙中，有时晶出有少量细粒的金属铜或中细粒的辉铜矿、蓝辉铜矿。而在磁铁矿的晶体内，偶尔可见少量细粒的金属铜及硫化铜包体。
　　4生长规律
　　冰铜的冷却结晶是从液相向固相转变开始的，为了控制结晶过程，必须掌握其相变温度，经大量实验得出其相变温度在1080℃～1140℃之间。炉渣在相变温度中冷却速度快，铜相晶体细小分散，而冷却速度慢，铜相晶粒粗大集中，实践证明缓冷温度区间在1080℃～1140℃之间较为适宜，在此区间温度尽量保持足够长的时间，可使晶粒聚集长大最好。
　　经试验发现，在1250-1000℃内，以0.5℃/min冷却，70-100μm粒级的产率为72.39%；而在1250-1000℃内，以10℃/min冷却，70-100μm粒级的产率却仅有40.75%。这说明硫化铜矿的结晶粒度主要与炉渣的冷却速度有关，缓慢冷却可延长硫化物的结晶时间，从而使分散在渣中的硫化铜聚集长大。
　　5选矿工艺
　　5.1工艺流程
　　转炉渣选矿采用“粗碎+半自磨与直线筛闭路+球磨与两段旋流器闭路的磨矿分级”工艺流程。该流程与传统的碎磨流程比，虽然安装功率高，但具有下列优点：1)工艺流程简单，流程顺畅；2)钢球消耗低；3)经营费用省，省去了中细碎筛分，节省人工，提高劳动生产率；4)半自磨产品有利于提高浮选指标；5)环保条件较好；6)占地面积少。
　　转炉渣中的铜及含铜矿物呈不均匀嵌布且粒度较细，因此物料的细磨就成了获得较好选别指标的手段之一。转炉渣的嵌布粒度细，故85%-40μm的矿浆进一级浮选作业，一级浮选产生最终铜精，一级浮选尾矿经过一次粗选、一次扫选和三次精选，即可获得最终铜精矿；考虑到转炉渣中含有一定量磁铁矿，所以，浮选尾矿经过两段磁选可产生铁精矿和最终尾矿。
　　5.2磨矿细度
　　转炉渣中硫化铜矿物结晶粒度偏细，只有细磨才能将其中的铜矿物充分解离。但另一方面，物料中也存在一部分结晶粒度较粗的铜矿物可在较粗的磨矿细度下被解离出来。转炉渣中，除了有一部分金属铜结晶粒度较粗外，在转炉渣的的硫化铜矿物中，结晶粒度大于0.204mm的占有率接近40％，大于0.043mm的占有率更高达75％左右。过分细磨可能会使这部分铜矿物的过粉碎程度加剧而对选别不利。因此，确定转炉渣磨矿细度是渣选矿的关键。
　　在不同磨矿细度（磨矿细度－400目分别占75%、80%、85%、90%、95%）的条件下对转炉渣进行了开路试验，经过对所获得的精矿指标的分析，可知：随着磨矿细度的增加，铜的总回收率和混合精矿品位均呈上升的趋势。精矿品位在磨矿细度较高时上升明显，而回收率达到一定水平后就基本不变，磨矿细度提高到95%－0.039mm时反而略有下降。从这一点考虑，磨矿细度定为85~90%－0.039mm似乎是比较合适的。然而另一方面还必须看到，磨矿细度从90%－0.039mm提高到95%－0.039mm时，伴随着回收率小幅下降的是品位的较大上升。从有利于获得合格的精矿产品的角度出发并综合考虑回收率指标，将磨矿细度定为85%－0.039mm。
　　6 论文结束语
　　转炉渣中的含铜矿物，因主要为金属铜和硫化铜，可浮性强，容易通过浮选工艺获得合格的适于冶炼的铜精矿。然而，炉渣中的磁铁矿嵌布粒度极细，属于细粒浸染型，而且与渣中的硅酸铁以极细粒接触，在现有“球磨机+旋流器”闭路磨矿工艺下，即使磨矿粒度已达到-325目占80%，磁铁矿与硅酸铁仍不能完全单体解离。此外，硅酸铁为弱磁性矿，且在渣中含量很大，当其中混入一点磁铁矿后，就会被选入精矿中，造成精矿品位不高，而很难有效富集磁铁矿达到商品铁矿品位。
　　要有效回收转炉渣中的磁铁矿，可采取以下几项措施：
　　1、设法在渣包缓冷工序，提高磁铁矿的结晶粒度，进而增大其嵌布粒度。
　　2、提高炉渣中磁铁矿的含量。
　　3、采用化学方法，将铁橄榄石转化为强磁性的磁铁矿。
　　4、对渣选尾矿采用超细磨工艺，使磁铁矿完全单体解理，采用弱磁选回收磁铁矿。
　　参考文献：
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　　[3]伍娟，李辽沙，余亮．用铜转炉渣制备聚硅硫酸铁【J】．金属矿山，2007，(2)：84—87，
　　

《浅谈炼铜转炉渣的结晶特征及选矿工艺之矿业论文》

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