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生產的重要內容之一，文章針對某廠所采用的銅熔鑄渣回收的方式進行了分析，該廠所采用的方式主要是：首先對熔鑄渣進行破碎，繼而進行分級，通過搖床重選的方式將有價值的金屬進行回收。通過該方式，對鋅、錫和銅等金屬的回收率可以到達90%以上。另外在細粒級中銅含量高達2.14%，則應當對尾渣進行重選，通過將尾渣浸泡于H2SO4（10%）+HNO3（6%）溶劑中，以350r/min的速度進行迅速轉動，浸泡2h的時間，其中注意固液比應當為3：1。通過這種方式浸出銅的效率可以達到96.35%。

關鍵詞：銅；分級；銅熔鑄渣；重選；浸出

前言

銅是工業生產所必須的金屬物質，我國的經濟發展首先發展的是工業，目前我國已經成為了世界銅消費第一大國，同時也是銅生產的第二大國。在2011年我國的銅年產量已經達到了518萬噸，而銅的消費量則已經超過了786萬噸，足以證明，銅金屬相關工業已經成為了支撐我國社會經濟發展的重要物質，在國家的發展中起到了關鍵作用。另外，隨著我國工業的不斷躍進，銅的需求量不斷的增加，銅礦資源的緊缺已經成為了當前我國工業發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注。在熔鑄銅或者銅相關合金的過程中，常會加入米糠或者木炭用以防止銅以及合金發生氧化，并且還能夠防止氫進入。在實際的生產中，通過分析研究表明，實際生產量的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，而另一部分則是團塊狀或者顆粒狀的金屬以及炭。這類覆蓋物的化學組成較為簡單，因此在熔鑄過程中產生的尾渣相對銅礦來說組成單一，具有較高的價值，正是由于這一特性，使得尾渣具有較高的回收價值。文章通過對某廠的銅熔鑄過程中的尾渣金屬回收進行研究，針對金屬和覆蓋物為主的顆粒以及團塊予以試驗分析，從而重選尾渣及粉末狀態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

1.1 試驗所需原料

試驗采用的材料主要來自某廠加工過程中產生的冷卻渣（下文中簡稱銅渣），首先在試驗開始前對銅渣進行破碎處理，并經過35目的篩子進行篩分，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，會出現明顯的金屬顆粒，因而在分析監測的難度上相對較高，因此試驗僅僅分析小于0.5mm的銅渣。通過對樣品中的主要元素進行分析可以發現廢渣中主要含有Cu、Sn、C、Zn、Ni、Si以及Ca，各個物質的含量分別為含量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9.30%、6.21%以及2.21%。

1.2 試驗方法

試驗的主要方法是：稱取1000g試驗所需要的樣品，并對樣品進行破碎衍磨處理，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行處理。

2 試驗結果

2.1 重選試驗

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

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

2.2 濕法浸出試驗

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

2.2.1 硝酸濃度對銅浸出率的影響

固定試驗條件：-0.5mm重選尾渣100g，攪拌轉速350r/min，浸出時間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）的影響。

可以看出，隨著硝酸濃度的增大，銅浸出率提高，當硝酸濃度達到6%時銅浸出率達到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 浸出時間對銅浸出率的影響

固定試驗條件：-0.5mm重選尾渣100g，攪拌轉速350r/min，液固比3：1，硫酸濃度10%，硝酸濃度6%，研究浸出時間對銅浸出率（渣計）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，銅浸出率均大于96%。其原因是物料成分相對單一，主要雜質是炭覆蓋物，炭本身對溶液不會產生影響，浸出主要是浸出小顆粒固體金屬及滲入炭孔隙內金屬。

2.2.3 小結

通過上述試驗可以總結出銅浸出率最佳的條件，即當浸出溶劑為H2SO4（10%）+HNO3（6%），且浸出過程中攪拌轉速均勻保持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，在這樣的環境下浸出兩小時，那么對細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，可以達到96%以上。而對于浸出液中銅的回收，則通過常規的鋅粉便可以實現回收，置換出的銅可以再次利用，投入到熔鑄工序中去。

3 結束語

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行破碎，繼而經過搖床進行分級重選，通過該種方式回收的有色金屬價值較高，并且金屬的回收率相較于其他的方式更具有優勢。+0.5mm的粗粒級熔鑄渣的回收率較高，通過搖床重選后，錫、鋅以及銅等有價值的金屬的回收率可以達到94.6%、93.9%以及93.4%；而低于0.5mm粒徑的細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行重選，通過濕法浸出的方式進行回收重選回收率更高，且價值價高，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，當尾渣中銅的含量超過2.14%時，需要在以下條件中進行重選：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行勻速攪拌，攪拌速度保持在350r/min，并且浸出需要一定的時間，即浸出時間需要保證在兩個小時以上，溶劑同熔鑄渣之間的比例保證在3：1，這是在進行尾渣粒徑在0.5mm一下的細粒級尾渣進行浸出時需要注意的問題，通過濕法浸出的方式對銅進行回收，銅浸出率可以達到96.35%。

參考文獻

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