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3969/j.issn.1007-7545.2018.02.009 闪速熔炼处理高砷铜精矿的探讨 唐斌,王玮,刘D (中国瑞林工程技术有限公司,南昌 330031) 摘要:对 双闪 工艺处理高砷铜精矿进行了探讨,结合国内某 双闪 工厂实际生产中砷的元素分布,进行了工艺冶金计算.针对计算结果中阳极铜含砷量超标问题,提出了电收尘开路处理的解决方案,并通过某 双闪 冶炼厂的生产数据和工业试验,论证了该方法的可行性.分析结果表明,采用电收尘处理技术后, 双闪 系统中砷处理量可降低20%,产出阳极铜含砷满足要求, 双闪 工艺可有效处理高砷铜精矿. 关键词:闪速熔炼;

闪速吹炼;

高砷铜精矿;

烟尘 中图分类号:TF811 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2018)02-0000-00 Study on Treatment of High Arsenic Copper Concentrate with Flash Smelting TANG Bin, WANG Wei, LIU Yang (China Nerin Engineering Co., Ltd., Nanchang 330031, China) Abstract:Treatment of high arsenic copper concentrate with flash smelting was discussed. Metallurgical calculation was carried out according to arsenic distribution in one double-flash smelter in China. To address exceeding arsenic content in anode copper, dust recovery from electric dust collector was put forward. Feasibility of this process is demonstrated through production data and industrial test of one double-flash smelter. The results show that arsenic content can be reduced by 20% and arsenic in anode copper can meet requirement after electric dust collection. Double-flash process can effectively treat high arsenic copper concentrate. Key words:flash smelting;

flash converting;

high arsenic copper concentrate;

dust 随着全球经济的发展,各国对铜的需求量增长迅猛,对铜矿的开采规模也与日俱增[1-2].然而,铜矿资源有限,成分单

一、品位高的铜矿石越来越少,铜矿开采品位逐年降低.过去不愿开采的复杂难处理矿石,现在日渐受到人们的重视,含砷铜精矿就是其中具有代表性的一种. 多数铜精矿含砷量均低于0.1%,少数高砷铜精矿含砷可达1%.处理高砷铜精矿,主要有焙烧除砷和湿法除砷两种技术.焙烧脱砷设备投资大,产出高砷烟尘需专门处置;

而湿法除砷,多处于研究阶段[3-4].目前,国内外冶炼厂均没有大规模处理高砷铜精矿的成功经验,对如何经济高效环保的处理高砷铜精矿,缺乏系统的考察和研究.同时,即使处理含砷较低的铜精矿时,也由于砷在现行冶炼过程中不能有效地开路,不能很好地回收利用;

而广泛地分散于成品、半成品、烟尘、废气、废水和废渣中,影响了生产效率,破坏了生态环境[5-6].鉴于上述原因,各国对外购铜精矿含砷均加以限制.例如,我国铜精矿允许含砷不得超过0.5%;

而日本铜精矿含砷标准更为严格,限制铜精矿含砷不得超过0.1%.同时,砷的含量还是衡量铜精矿品质的重要指标.我国铜精矿按照化学成分分为一级品、二级品、三级品、四级品和五级品,对应的砷含量分别不大于0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%. 全球特大型铜矿山――智利丘基卡马塔矿山将在2019年由露采转为坑采,其坑采过程中将产出高砷铜矿石,经测算,该矿石浮选后可得到含砷量1%左右的高砷铜精矿.由于各国对高砷铜精矿的进口限制,此矿销路受限,需要探讨一个技术经济可行的方案处理.基于上述高砷铜精矿处理现状,需对现有生产流程及操作进行改进,或者开发新的冶炼工业和设备,以满足该种铜精矿的冶炼要求. 双闪 工艺是目前世界上最环保、高效、节能的现代化铜冶炼技术[7-10].采用 双闪 处理高砷铜精矿,已逐渐成为各大铜冶炼厂的研究热点.中国瑞林对采用 双闪 工艺处理丘基卡马塔矿山所产高砷铜精矿做了大量工作,本文重点介绍中国瑞林的分析研究情况.

1 高砷铜精矿的成分 丘基卡马塔铜精矿年产量120万t,精矿含铜品位较高,达到33.34%.同时,该矿含铁仅为18.86%,而硫含量达31.23%,故熔炼渣量小,且反应放热大,适宜 双闪 工艺强化熔炼.但是,铜精矿中含砷高达0.98%,远高于正常铜冶炼精矿中含砷量,也大大超出现有国内 双闪 冶炼厂处理含砷铜精矿的砷含量(已有报道处理铜精矿含砷最高在0.4%左右),此外,还含有SiO2 9.25%、CaO 0.2%、Al2O3 2.67%等. 收稿日期:2017-10-11 作者简介:唐斌(1983-),男,江西赣州人,高级工程师.

2 双闪 冶炼各过程砷的分布行为分析 本研究采集了国内某 双闪 冶炼工厂的生产数据,对其中砷的走向进行了分析,得到了砷在该厂冶炼各环节中的分布情况,通过此分布率,推测 双闪 工艺处理丘基卡马塔高砷铜精矿的结果. 熔炼工序 投入(%):精矿53.

48、吹炼渣4.

23、熔炼尘10.

50、熔炼电收尘21.

00、吹炼烟尘0.

97、吹炼电收尘0.

82、渣精矿9.00. 产出(%):冰铜13.

0、渣45.

0、锅炉尘10.

5、电收尘21.

0、烟气10.5. 吹炼工序 投入(%):冰铜95.

80、吹炼电收尘4.20. 产出(%):粗铜37.

51、吹炼渣32.

50、锅炉尘7.

50、电收尘10.

50、烟气12.00. 精炼工序 投入(%):粗铜82.

92、冷料17.08. 产出(%):阳极铜

85、烟气

14、精炼渣1. 由此可知, 双闪 工艺处理高砷铜精矿,砷在熔炼各产物中的分布比较分散.在熔炼阶段,将近一半的砷(45%)进入熔炼渣中,可通过后续渣选进一步分离固化.进入冰铜和烟气的砷量均占10%左右.然而,31.5%的砷进入烟尘中,其中进入锅炉尘中的砷量占总砷量的10.50%,电收尘占21%.在吹炼阶段,砷进入产品的比例远高于熔炼阶段,37.51%的砷进入产品粗铜中,而进入烟尘的比例下降为18%(锅炉尘+电收尘).同时,从熔炼阶段投入料可知,闪速熔炼和闪速吹炼产生的含砷烟尘(锅炉尘和电收尘)都返回了闪速熔炼炉中,大大增加了入炉物料的砷含量.特别是熔炼电收尘,其返料中砷占总投料量中砷含量的21%.然而,从精炼阶段数据可知,精炼过程中砷的脱除能力很低,粗铜中的砷几乎全进入了阳极铜中.由此可见,烟尘返回熔炼会造成砷的循环累积,而阳极精炼脱砷能力很弱,这将导致大量的砷进入阳极铜,对后续电解精炼产生危害. 传统闪速熔炼,铜精矿中砷含量较低,砷的循环累积对整体工艺流程影响不大,进入产品中的砷可在电解净液工序中采用诱导法去除.然而,丘基卡马塔所产铜精矿含砷量高达0.98%.经冶金计算,丘基卡马塔铜精矿采用 双闪 工艺处理时,烟尘完全返回熔炼,将导致阳极铜中含砷高达0.24557%,而智利国家标准所规定的阳极铜含砷不得高于0.22%,阳极铜中砷量超标将影响阳极铜的外售.同时,阳极铜含砷过高,会导致电解产生 漂浮阳极泥 ,使电铜上沿质量下降,同时增加电解能耗.鉴于上述原因,烟尘完全返回无法满足本项目后续熔炼要求,需要部分含砷烟尘直接开路,才能降低产品阳极铜中的砷含量. 为了直接开路含砷烟尘,研究了国内某 双闪 冶炼厂烟尘中砷的存在形式,以分析得到 双闪 工艺烟尘中砷的特点,结果如表1所示. 表1 砷的形态分析 Table

1 Distribution of arsenic in the process /% 物相 熔炼电收尘 吹炼电收尘 氧化砷 0.130 0.037 砷酸盐 6.970 0.204 元素砷 0.034 0.010 硫化砷 0.024 0.089 合计 7.160 0.340 通过分析可知,熔炼电收尘的烟尘含砷品位远高于吹炼电收尘,且多以砷酸盐这种单一形态存在,有利于选择性回收处理;

而吹炼电收尘中砷含量不高,存在形式多样,脱砷成本高,难度大.故采用 双闪 工艺处理丘基卡马塔高砷铜精矿时,研........