10爐渣的貧化處理

貧化處理：將有色金屬冶金爐渣中的有價組分降到可廢棄程度的過程。

貧化處理的目的：由于渣中機械夾雜的銅锍很多，為了回收渣中的銅，所以必須對渣進行貧化處理。目前采用貧化處理的方法有兩種還原貧化法磨浮法爐渣的貧化處理10.1還原貧化法

（一）貧化還原法原理由于渣含銅是隨著渣中Fe3O4含量的升高而增加的，所以要控制渣中的銅的含量必須控制渣中Fe3O4的量。閃速熔煉與轉(zhuǎn)爐吹煉的渣成分（%）如下：CuSiO2Fe3O4閃速熔煉1~330~3310~13轉(zhuǎn)爐吹煉1.5~4.520~2815~30

所以要達到除銅目的必須要在貧化過程中降低氧勢，使渣中的Fe3O4充分還原為FeO，從而改善爐渣的性質(zhì)，使其中大量夾雜的銅锍小珠，能聚集成大顆粒而進入貧锍相中，所以爐渣的貧化過程實質(zhì)上就是造锍熔煉產(chǎn)高品位銅锍的銅锍吹煉的逆過程，即過程的控制是由高氧勢向低氧勢轉(zhuǎn)變的過程。

這組數(shù)據(jù)說明，閃速熔煉的氧勢比轉(zhuǎn)爐吹煉過程的氧勢要低在貧化過程中加入黃鐵礦，可使銅锍品位下降：3Fe3O4+FeS+SiO2=10(2FeO.SiO2)+SO2(Cu2O)+[FeS]=(FeO)+[Cu2S]銅锍品位越低貧化效果越好，但是希望渣貧化處理過程產(chǎn)出原來熔煉銅锍的品位，所以又不能降低銅锍品位，為了解決銅锍品位和貧化效果的矛盾，于是采取加碳質(zhì)還原劑來降低貧化過程的氧勢。反應(yīng)為：(Fe3O4+)+C=3(FeO)+CO

△Gθ=-430924+41.34T（J）

在貧化熔煉溫度1250℃下，渣中的Fe3O4能很完全地被固體碳還原，所以加入的固體碳還原劑應(yīng)該與熔渣充分地攪拌混合。

△G=△Gθ+RTln（二）貧化法工藝爐渣的還原貧化一般是在電爐中進行的。爐渣貧化電爐與礦熱電爐相似。有些閃速熔煉爐是自帶貧化電爐；我國白銀熔煉爐是在爐中砌有隔墻，將熔池分為熔煉區(qū)與渣貧化區(qū)，瓦紐柯夫爐也是用隔墻分開。

用特尼恩特轉(zhuǎn)爐貧化爐渣，從爐子結(jié)構(gòu)到工藝都是一種新技術(shù)。其爐型類似于回轉(zhuǎn)式精煉爐，只裝有少數(shù)幾個風(fēng)口，還原劑是通過風(fēng)口壓入熔渣中，使其能很好地與熔渣充分?jǐn)嚢?，獲得了很好的貧化效果。特尼恩特熔煉爐產(chǎn)出的渣含4%~8%Cu,16%~18%Fe3O4,經(jīng)過還原貧化處理后，產(chǎn)出棄渣含銅為0.8%。（三）電爐貧化爐渣電爐貧化爐渣的電耗取決于作業(yè)方式，連續(xù)作業(yè)的電耗比間斷作業(yè)的要低，前者為60~80kWh/(t渣)，后者為150~350kWh/(t渣)。當(dāng)采用連續(xù)作業(yè)時，熔渣在貧化爐內(nèi)停留時間較短，銅的回收率一般為60%~75%；當(dāng)采用間斷作業(yè)時，銅的回收率可達75%~85%。（1）電爐結(jié)構(gòu)1、爐底2、爐墻3、爐頂4、電極及吊掛裝置

電爐所用的電極為自焙電極也有外購電極。自焙電極由電極殼(殼內(nèi)裝有電極糊)、電極夾持器(銅瓦)、電極壓緊園環(huán)和電極吊掛裝置等幾個部分所組成：1)電極殼電極殼是用厚度為1．5～2毫米鋼板焊接或鉚接加工制作而成。每一節(jié)電極殼長約1200～1500毫米，由八塊園弧狀的鋼板組成，每塊鋼板之間用鉚釘加固然后再進行焊接。電極殼內(nèi)有八塊肋板片，每一塊肋片上開有數(shù)量不等的△形切口，以保證在電極燒結(jié)時，鋼板和電極糊咬合緊密。電極殼上下呈大小頭狀，大頭與小頭相差5～l0毫米，便于在電極殼接長時，新接的下端插入原電極殼上端殼內(nèi)，以保證其接觸緊密便于焊接。在電極殼內(nèi)，沿垂直方向加有3—5根直徑18—20毫米之螺紋鋼，以增加電極燒結(jié)后的強度。電極殼圓周開有直徑3毫米呈梅花狀之排氣孔，以便在電極燒結(jié)時揮發(fā)物氣體的排出。

2)電極夾持器電極夾持器習(xí)慣上又叫銅瓦。因形狀似瓦，材質(zhì)是銅，故稱之為銅瓦。銅瓦為黃銅或紫銅作成。它的作用是將電流輸送給電極。3)壓緊園環(huán)吊掛在護筒上的銅瓦，由壓緊園環(huán)將其壓緊并使之緊貼于電極殼周邊。壓緊園環(huán)圓周有八個彈簧壓緊裝置，每塊銅瓦一個，該裝置由可調(diào)螺栓、螺母、壓蓋和彈簧等部件組成。彈簧壓緊裝置對銅瓦的壓緊程度，用可調(diào)螺栓進行調(diào)節(jié)。

4)電極吊掛裝置整個電極及其夾緊裝置的重量均由電極護筒來承擔(dān)；而護筒又吊掛于卷揚機上，也就是說，整個電極系統(tǒng)的吊掛及升降，卻通過卷揚機來進行。（二）操作（1）加料（2）電極操作1、熔池的溫度是通過電極插入熔池的深度來調(diào)節(jié)1)提高二次電壓，電極插入渣層愈淺；降低二次電壓，電極插入渣層愈深。2)爐渣的導(dǎo)電性愈好(如渣含氧化亞鐵較高，含二氧化硅較低)電極插入渣層愈淺；爐渣的導(dǎo)電性愈差，則電極插入渣層愈深。3)當(dāng)爐渣成分一定時，爐渣溫度愈高，其導(dǎo)電性愈好，電極插入渣層也愈淺；爐渣溫度愈低，其導(dǎo)電性愈差，則電極插入渣層較深。

2、電極操作

電極操作包括下述內(nèi)容；電極殼的接長，電極的消耗與下放，電極檢查，電極糊加入，電極事故及其處理。1）電極殼的接長預(yù)先制備的，每一段新電極殼的小頭插入舊電極殼大頭內(nèi)，然后焊接。電極殼接長一般都是帶電作業(yè)。電極焊接質(zhì)量的好壞對電極事故的產(chǎn)生有一定影響。

2）電極的消耗與下放隨著生產(chǎn)過程的進行，電極將逐漸被消耗，因而造成電爐功率下降。為了恢復(fù)給定的功率，電極在控制儀表作用下將自行下插。當(dāng)電極下插到行程開關(guān)的下限位置時，電極便停止下插，此時功率仍然下降，甚至趨近于零，這就意味著電極必須下放補充，才能恢復(fù)功率到給定值。3）電極檢查為了保持電極經(jīng)常處于良好工作狀態(tài)，必須加強對電極的檢查。4）電極糊及其加入①電極糊：用無煙煤、焦碳加粘結(jié)劑(瀝清)制作而成。②電極糊的加入③電極糊消耗5）電極事故及其處理常見的電極事故有電極軟斷、電極硬斷、電極流糊三種。

①電極軟斷所謂電極軟斷，是指電極在爐頂以上，銅瓦以下的部位產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象。電極軟斷后，電極糊全部流入熔池，整個電極是一個空的殼體。電極軟斷的主要原因是：

1)電極下放過多、過快，電極本身尚未達到完全燒結(jié)，而銅瓦與電極殼接觸處的溫度卻很高，往往把電極殼燒紅．甚至燒斷。

2)電極殼內(nèi)加入電極糊不致密而懸料，甚至分層。

3)電極殼焊接質(zhì)量不好，強度不夠而發(fā)生軟斷。電極軟斷后，應(yīng)重新制作一個新的殼底，并將其原來的電極殼接上，周邊用厚10毫②電極硬斷硬斷多發(fā)生在電極與渣層接觸處。電極硬斷的原因在于：1)電極糊質(zhì)量不好，尤其是電極糊灰分含量可能過高．2)電極燒結(jié)不完全，從外表看已經(jīng)燒結(jié)，但其內(nèi)部卻未完全燒結(jié)。3)停電時間較長，電極長時間插入熔體，當(dāng)電極上升時，容易將電極拉斷。10.2磨浮法處理爐渣

磨浮法貧化處理爐渣的過程包括有緩冷、磨礦與浮選三大主要工序。磨浮法貧化處理的基本原理是：

基于爐渣中的硫化物相，再充分緩冷的過程中能析出硫化亞銅晶體和金屬銅顆粒，經(jīng)破碎與細磨可以機械地分開來，并借助于它們與渣中其他造渣組分在表面物理化學(xué)性質(zhì)上的差異便可浮選產(chǎn)出硫化物渣精礦再返回熔煉過程。產(chǎn)出的浮選渣礦含銅小于0.3%~0.35%的水平，完全可以做棄渣處理。

緩冷的特點：生產(chǎn)實踐表明爐渣的緩慢冷卻速度對爐渣中析出同礦物晶粒的大小有很大的影響。水淬驟冷時大部分含銅晶粒小于5μm，這種微粒很難與爐渣本體分開。有文獻資料認(rèn)為，在1000℃以上進行緩冷時，冷卻速度以不大于3℃/min為準(zhǔn)。大冶煉銅廠諾蘭達爐渣的設(shè)計冷卻時間為40h。爐渣放入渣包后，先吊入冷卻池冷卻，待表層結(jié)渣殼后便噴水冷卻20h，當(dāng)無明顯的鼓泡現(xiàn)象時吊出池外翻倒，然后再送去破碎。貴溪冶煉廠的轉(zhuǎn)爐渣在熔渣的固化階段，采取緩慢冷卻，先在鑄渣機上自然冷卻60~90min后，熔渣表面溫度已降至600℃左右，完全固化后與采取何種冷卻方式對析出物的顆粒大小已無多大影響。緩冷固化后的爐渣各工廠采取多種破碎與細磨的方式，以使硫化物和金屬粒子與其他組分分離。一般需要細磨至粒度-0.048mm達到90%，才能充分解離。表1列出磨浮法貧化處理銅爐渣的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。工廠爐渣成分磨礦細度含銅品位回收率%磨礦電耗(kWh/t)%g/t粒度比例%CuSiO2FeAuAg給礦精礦尾礦日立4.6317.9543.420.855.2-44/893.2324.40.33Cu91.02,Au59.2Ag65.1421-22直島4.0220.1449.540.855.2-37/90-16/503.7724.630.29Cu93.46,Au100Ag96.1715.8佐駕關(guān)4.03237547.041.941-100/12-43/884.4532.50.35Cu93.121哈里亞伐爾塔1-4.023-2938.5-44-53/9118.20.3Cu90.130.6貴冶4.521.049.9-43/904.5350.4Cu9223.2大冶4.5723.3842.14-74/55-43/455.0527.70.35Cu94.2547.43表1列出磨浮法貧化處理銅爐渣的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。（1）磨浮法銅的回收率高，都在90%以上，浮選尾砂含銅可降到0.3%。電爐貧化銅的回收率只有70%～80%，棄渣含銅往往在0.6%以上。如芬蘭奧托昆普公司1996年以前采用電爐貧化法處理閃速熔煉渣和吹煉渣，棄渣含銅Cu為0.5%～0.7%，銅回收率為77％，而改用浮選法后，尾礦中含銅量為0.3～0.35％，銅回收率提高至91.1%。（2）浮選法比電爐貧化法能耗少，為60～80kwh／t·渣，而電爐貧化法為70～150kwh／t·渣。如奧托昆普公司，用電爐貧化時的電耗為90