如何提高銅熔鑄渣的回收率

沈志剛　鞏波

摘 要：銅熔鑄渣的回收是很多工業(yè)生產(chǎn)的重要內(nèi)容之一，文章針對某廠所采用的銅熔鑄渣回收的方式進(jìn)行了分析，該廠所采用的方式主要是：首先對熔鑄渣進(jìn)行破碎，繼而進(jìn)行分級，通過搖床重選的方式將有價(jià)值的金屬進(jìn)行回收。通過該方式，對鋅、錫和銅等金屬的回收率可以到達(dá)90%以上。另外在細(xì)粒級中銅含量高達(dá)2.14%，則應(yīng)當(dāng)對尾渣進(jìn)行重選，通過將尾渣浸泡于H2SO4（10%）+HNO3（6%）溶劑中，以350r/min的速度進(jìn)行迅速轉(zhuǎn)動(dòng)，浸泡2h的時(shí)間，其中注意固液比應(yīng)當(dāng)為3：1。通過這種方式浸出銅的效率可以達(dá)到96.35%。

關(guān)鍵詞：銅；分級；銅熔鑄渣；重選；浸出

前言

銅是工業(yè)生產(chǎn)所必須的金屬物質(zhì)，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展首先發(fā)展的是工業(yè)，目前我國已經(jīng)成為了世界銅消費(fèi)第一大國，同時(shí)也是銅生產(chǎn)的第二大國。在2011年我國的銅年產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了518萬噸，而銅的消費(fèi)量則已經(jīng)超過了786萬噸，足以證明，銅金屬相關(guān)工業(yè)已經(jīng)成為了支撐我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)，在國家的發(fā)展中起到了關(guān)鍵作用。另外，隨著我國工業(yè)的不斷躍進(jìn)，銅的需求量不斷的增加，銅礦資源的緊缺已經(jīng)成為了當(dāng)前我國工業(yè)發(fā)展所必須面臨的難題。目前我國銅礦中含銅0.3%的銅礦已被開采的差不多，因此人們開始尋求一條新的路徑，以解決當(dāng)前亟待解決的銅緊缺的問題。在冶煉銅以及銅合金的過程中以及在進(jìn)行銅的鑄造的過程中，銅渣的二次利用成為了解決銅礦緊缺問題的新途徑，銅渣成為了寶貴的二次資源，并以其有效性受到了廣泛的關(guān)注。在熔鑄銅或者銅相關(guān)合金的過程中，常會加入米糠或者木炭用以防止銅以及合金發(fā)生氧化，并且還能夠防止氫進(jìn)入。在實(shí)際的生產(chǎn)中，通過分析研究表明，實(shí)際生產(chǎn)量的3%以上都是此類覆蓋物渣，而這類尾渣中主要有兩方面組成，一部分是粉末狀的金屬氧化物和炭沫，而另一部分則是團(tuán)塊狀或者顆粒狀的金屬以及炭。這類覆蓋物的化學(xué)組成較為簡單，因此在熔鑄過程中產(chǎn)生的尾渣相對銅礦來說組成單一，具有較高的價(jià)值，正是由于這一特性，使得尾渣具有較高的回收價(jià)值。文章通過對某廠的銅熔鑄過程中的尾渣金屬回收進(jìn)行研究，針對金屬和覆蓋物為主的顆粒以及團(tuán)塊予以試驗(yàn)分析，從而重選尾渣及粉末狀態(tài)的金屬氧化物及碎炭末采取濕法冶金工藝綜合回收。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)所需原料

試驗(yàn)采用的材料主要來自某廠加工過程中產(chǎn)生的冷卻渣（下文中簡稱銅渣），首先在試驗(yàn)開始前對銅渣進(jìn)行破碎處理，并經(jīng)過35目的篩子進(jìn)行篩分，即以0.5mm作為銅渣選取的分界，在這些廢渣中金屬含量相對較高，會出現(xiàn)明顯的金屬顆粒，因而在分析監(jiān)測的難度上相對較高，因此試驗(yàn)僅僅分析小于0.5mm的銅渣。通過對樣品中的主要元素進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)廢渣中主要含有Cu、Sn、C、Zn、Ni、Si以及Ca，各個(gè)物質(zhì)的含量分別為含量9.30、6.214、6.9、2.21、0.0421、8.18以及4.83，因此可以分析出含量較高的是銅錫以及鋅，其含量高達(dá)9.30%、6.21%以及2.21%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)的主要方法是：稱取1000g試驗(yàn)所需要的樣品，并對樣品進(jìn)行破碎衍磨處理，通過搖床重選的方式，精礦直接回鑄，而尾渣則采用濕法浸出的方式進(jìn)行處理。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 重選試驗(yàn)

銅渣破碎至-2mm，篩出細(xì)粒級（-0.5mm）后，分成粗粒級（+0.5mm，約占總量60%）和細(xì)粒級（-0.5mm，約占總量40%）渣分別進(jìn)行搖床重選。

可知，銅渣破碎、分級后經(jīng)搖床重選，有價(jià)金屬回收率較高，尤其是+0.5mm粗粒級經(jīng)搖床重選（粗粒級按重量的60%計(jì)算），銅、錫、鋅的回收率分別達(dá)93.4%、94.6%和93.9%。同時(shí)，-0.5mm細(xì)粒級經(jīng)搖床重選（細(xì)粒級按重量的40%計(jì)算），銅、錫、鋅的回收率也較高，分別達(dá)91.3%、90.9%和94.3%，因此，銅渣經(jīng)破碎、搖床重選可實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的高效回收。同時(shí)，重選尾渣特別是-0.5mm重選尾渣有價(jià)金屬含量較高，合計(jì)達(dá)3.07%，其中僅銅含量高達(dá)2.14%，對其綜合回收利用意義重大。

2.2 濕法浸出試驗(yàn)

為回收銅渣搖床重選尾礦中的有價(jià)金屬，特別是價(jià)值高的Cu，選擇細(xì)粒級（-0.5mm）重選尾礦為研究對象，采用硝酸+硫酸作為溶劑進(jìn)行常規(guī)濕法浸出。

2.2.1 硝酸濃度對銅浸出率的影響

固定試驗(yàn)條件：-0.5mm重選尾渣100g，攪拌轉(zhuǎn)速350r/min，浸出時(shí)間1.5h，液固比3：1，硫酸濃度10%，考察硝酸濃度對銅浸出率（渣計(jì)）的影響。

可以看出，隨著硝酸濃度的增大，銅浸出率提高，當(dāng)硝酸濃度達(dá)到6%時(shí)銅浸出率達(dá)到95%以上，且不再隨硝酸濃度的增大而提高，故選擇硝酸濃度為6%。

2.2.2 浸出時(shí)間對銅浸出率的影響

固定試驗(yàn)條件：-0.5mm重選尾渣100g，攪拌轉(zhuǎn)速350r/min，液固比3：1，硫酸濃度10%，硝酸濃度6%，研究浸出時(shí)間對銅浸出率（渣計(jì)）的影響，可以看出，浸出液固比對銅浸出率影響不大。液固比大于3：1時(shí)，銅浸出率均大于96%。其原因是物料成分相對單一，主要雜質(zhì)是炭覆蓋物，炭本身對溶液不會產(chǎn)生影響，浸出主要是浸出小顆粒固體金屬及滲入炭孔隙內(nèi)金屬。

2.2.3 小結(jié)

通過上述試驗(yàn)可以總結(jié)出銅浸出率最佳的條件，即當(dāng)浸出溶劑為H2SO4（10%）+HNO3（6%），且浸出過程中攪拌轉(zhuǎn)速均勻保持350r/min，且保證溶液同所需要浸出的熔鑄渣之間的比例為3：1，在這樣的環(huán)境下浸出兩小時(shí)，那么對細(xì)粒級尾渣的重選較有利，通過這種濕法浸出的銅，其浸出率較高，可以達(dá)到96%以上。而對于浸出液中銅的回收，則通過常規(guī)的鋅粉便可以實(shí)現(xiàn)回收，置換出的銅可以再次利用，投入到熔鑄工序中去。

3 結(jié)束語

上述分析中，對銅熔鑄渣中銅的回收利用需要首先對熔鑄渣進(jìn)行破碎，繼而經(jīng)過搖床進(jìn)行分級重選，通過該種方式回收的有色金屬價(jià)值較高，并且金屬的回收率相較于其他的方式更具有優(yōu)勢。+0.5mm的粗粒級熔鑄渣的回收率較高，通過搖床重選后，錫、鋅以及銅等有價(jià)值的金屬的回收率可以達(dá)到94.6%、93.9%以及93.4%；而低于0.5mm粒徑的細(xì)粒級熔鑄渣的回收率也相對較高，通過搖床重選的方式鋅、錫以及銅等金屬的回收率分別為94.3%和90.9%以及91.3%相對比采用其他的方式進(jìn)行重選，通過濕法浸出的方式進(jìn)行回收重選回收率更高，且價(jià)值價(jià)高，不需要過多的投入便可以有效回收熔鑄渣中的鋅、錫以及銅等高價(jià)值有色金屬，并重新投入到熔鑄中，提高了金屬材料的利用率。

此外在尾渣的重選中，當(dāng)尾渣中銅的含量超過2.14%時(shí)，需要在以下條件中進(jìn)行重選：首先保證浸出的溶劑為H2SO4（10%）+HNO3（6%），其次需要對需要浸出的溶液進(jìn)行勻速攪拌，攪拌速度保持在350r/min，并且浸出需要一定的時(shí)間，即浸出時(shí)間需要保證在兩個(gè)小時(shí)以上，溶劑同熔鑄渣之間的比例保證在3：1，這是在進(jìn)行尾渣粒徑在0.5mm一下的細(xì)粒級尾渣進(jìn)行浸出時(shí)需要注意的問題，通過濕法浸出的方式對銅進(jìn)行回收，銅浸出率可以達(dá)到96.35%。

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