含銅鎂磚回用工業試驗研究

劉遠東

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

銅冶金爐在爐體檢修時會產生大量的含銅鎂磚，含銅鎂磚是寶貴的銅資源，國內部分銅冶煉企業將含銅廢鎂磚是先經人工分揀、球磨，最后以高鎂銅精礦的形式外售，其銅金屬的計價系數偏低僅為0.6，造成了企業的經濟損失［1］，而采用經濟合適的方法回收其中的金屬銅，必將為企業創造可觀的經濟效益。然而，含銅鎂磚熔點高、雜質多，采用火法工藝返回主系統處理可能對生產穩定性造成不利影響；采用濕法工藝回收銅又因其規模小經濟效益不明顯。因此，尋找適合的含銅鎂磚處理方法一直困擾著各大銅冶煉企業的生產調度。

江西銅業有限公司貴溪冶煉廠是世界上最大的單體煉銅工廠。目前，貴溪冶煉廠擁有閃速爐2臺，轉爐9臺，陽極爐6臺，卡爾多爐1臺，傾動爐1臺，每年因爐體檢修更換下來的含銅鎂磚約3000t，銅品位10%～15%。為解決含銅鎂磚處理難問題，貴溪冶煉廠結合工廠實際，進行了含銅鎂磚火法回用工業試驗研究，試驗為避免含銅鎂磚中雜質對生產主系統造成干擾，選用以“卡爾多爐熔煉”為核心的工藝流程進行處理，其試驗流程圖如圖1所示。

銅精礦閃速爐自熱熔煉是目前銅提取冶金的發展方向，但閃速熔煉工藝要求銅精礦中的氧化鎂(MgO)必須在6.5%以下［2］。因此，如何有效降低回收銅精礦中的MgO含量，長期以來一直是貴冶努力攻克的一個關鍵性課題。銅礦石浮選降鎂是一個世界性難題。硫化礦浮選過程中要提高精礦銅品位，降低精礦中氧化鎂含量的關鍵是如何活化有用礦物，抑制含鎂脈石礦物［3-4］。目前，可通過兩種途徑來消除含鎂脈石礦物對提高精礦品位的影響。第一種是采用酸法浮選工藝［5-6］；第二種是使用羧甲基纖維素、六偏磷酸鈉和水玻璃等分散劑和抑制劑浮選流程，此類對含鎂脈石礦物有一定的抑制作用，可有效降低精礦產品中氧化鎂的含量［7］。

實踐證明，既要保證精礦含鎂低，又要確保較高銅回收率，在目前貴冶選礦工藝中難以實現，這是由浮選方法本身的局限性所致。根據目前貴冶生產實際，貴冶創新處理模式，利用卡爾多爐處理回收高鎂銅精礦，經過試驗，取得了良好的效果。

2 原料性質

原料為原礦和浮選礦兩種。原礦為貴溪冶煉廠冶金爐窯內更換下來的爐磚，經顎式破碎機“兩段一閉路”破碎所得的產品，粒度通常為不大于1.5cm×1.5cm。浮選礦為經過“兩粗三掃”的浮選流程，得到的粒度約200目的產品。原礦和浮選礦成分見表1。

表1 高鎂銅精礦原礦和浮選礦成分表 %

3 工業化試驗

3.1 高鎂銅精礦原礦的工業化試驗

按照試驗要求，連續開展5個爐次試驗，每爐次加入約2t高鎂銅精礦原礦?？疾煸V加入前后粗銅和爐渣中各元素的變化情況及生產實踐中的情況，綜合判斷原礦工業回用是否可行。

3.2 高鎂銅精礦浮選礦的工業化試驗

3.2.1 添加1t/爐浮選礦的工業化試驗

按照試驗要求，連續開展20個爐次試驗，每爐次加入約1t高鎂銅精礦浮選礦?？疾旄∵x礦加入前后粗銅和爐渣中各元素的變化情況及生產實踐中的情況，綜合判斷高鎂銅精礦浮選礦工業回用是否可行。

3.2.2 添加2t/爐浮選礦的工業化試驗

按照試驗要求，連續開展10個爐次試驗，每爐次加入約2t高鎂銅精礦浮選礦?？疾旄∵x礦加入前后粗銅和爐渣中各元素的變化情況及生產實踐中的情況，綜合判斷高鎂銅精礦浮選礦工業回用是否可行。

4 結果與討論

4.1 添加2t/爐原礦的試驗

表2是卡爾多爐粗銅在試驗前后元素含量的變化，表3是卡爾多爐爐渣在試驗前后元素和物質含量的變化。

表2 粗銅在試驗前后元素含量的變化情況 %

表3 爐渣在試驗前后元素和物質含量的變化情況 %

由表2～表3可以看出，添加原礦對生產指標中渣樣含銅是有一定的影響，會造成銅的流失，說明此方案在卡爾多爐回用是存在一定問題。

4.2 添加1t/爐浮選礦的試驗

表4 是卡爾多爐粗銅在試驗前后元素含量的變化，表5 是卡爾多爐爐渣在試驗前后元素和物質含量的變化。

由表4～表5可以看出，添加1t/爐浮選礦對生產指標沒有大的影響，說明此方案在卡爾多爐回用在技術上也是可行的。

表4 粗銅在試驗前后元素含量的變化情況 %

表5 爐渣在試驗前后元素含量的變化情況 %

4.3 添加2t/爐浮選礦的試驗

由表6～表7可以看出，添加2t/爐浮選礦對生產指標沒有大的影響，說明此方案在卡爾多爐回用在技術上也是可行的。

表6 粗銅在試驗前后元素含量的變化情況 %

表7 爐渣在試驗前后元素含量的變化情況 %

4.4 工業試驗出現的問題

（1）比較難造渣。操作人員反映，在處理添加了高鎂銅精礦原礦時，渣較粘且渣含銅較高，原因是原礦粒度偏大，無法充分熔化所致。

（2）增加了收塵工序的壓力。由于高鎂銅精礦浮選礦是粉末狀，且密度較輕，在搖爐或者鼓風時，極易隨煙氣進入收塵系統，增加了收塵工序的壓力；在今后的生產實踐中可以通過壓球或者制磚等方式來提高入爐的浮選礦粒度。

（3）爐底有結垢現象。由于高鎂銅精礦性質特殊，在造渣后容易聚集在爐底，導致爐底提高，減少了爐膛有效容積。長周期生產將導致生產能力的下降；試驗發現，一旦停止給礦，通過加大洗爐力度可消除該影響。在今后的生產實踐中也可通過間斷給料來避免爐底結垢現象的出現。

5 結論

由于原礦粒度偏大，導致高鎂銅精礦原礦無法在卡爾多爐內充分反應，若進一步破碎必造成生產成本的大幅度上升，基于目前的狀況，塊狀原礦回用至卡爾多爐方案不可行。

從此次工業試驗結果看，不添加含銅鎂磚時，粗銅含銅為99.000%，渣含銅為2.614%；添加2t/爐原礦時，粗銅含銅為99.250%，渣含銅為4.602%；添加1t/爐浮選礦時，粗銅含銅為99.000%，渣含銅為2.960%；添加2t/爐浮選礦時，粗銅含銅為98.775%，渣含銅為2.339%。高鎂銅精礦浮選礦在卡爾多爐回用有一定可行性，不會影響粗銅的品質和陽極爐的精煉。就試驗中添加1t/爐浮選礦和添加2t/爐浮選礦的方案均可行，但從生產實際看，為降低成本，添加2t/爐浮選礦的方案更優。目前，通過此方式處理廢舊爐磚在國內尚屬首次，徹底解決了廢舊爐磚的有效回收問題。