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冶煉水淬渣含銅分析方法改進及應對策略

文檔作者：于蘭英文檔來源：中國有色集團撫順紅透山礦業有限公司		點擊數：	更新時間： 2020年12月03日
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第31卷第4期
2015年O8月
有 色 礦 冶
N0N— FERRoUS M INING AND M ETALLURGY
Vol-31．№ 4
August 2015
文章編號：1007—967X(2Ol5)04～60—03
冶煉水淬渣含銅分析方法改進及應對策略
于蘭英
(中國有色集團撫順紅透山礦業有限公司，遼寧撫順113321)
摘 要：控制銅冶煉最終產物水淬渣的質量是減少冶煉生產過程中銅流失的主要渠道。為了提高
粗銅的質量，減少冶煉生產過程中銅的流失，冶煉工藝中必須控制水淬渣中的含銅量。由
于目前外購銅精礦中含有的成分復雜，干擾元素多，鉛、鋅含量也比較高，這樣給化驗分析
帶來了一些困難，為確保化驗數據的準確性，分析具有代表性，在化驗分析方面采取了一
些措施，從而提高化驗數據的準確性并能起到快速指導生產的作用。
關鍵詞：水淬渣；方法改進；應對策略
中圖分類號：TF811 文獻標識碼：A
1 水淬渣含銅分析方法及要求
紅透山冶煉廠自1995年7月投人生產，一直采
用密閉鼓風爐冶煉。2012年4月28日停產進行改
造，現為富氧底吹爐冶煉。在沒有改造之前，一直采
用三元系配料法。改造后是將氧氣通過多支氧槍，
從爐子底部送入熔融的銅锍中，爐料從頂部加入，在
爐內形成氣一固一液三相混合的懸濁液。液相中的
FeS迅速氧化生成S0。和FeO，放出大量的熱量維
持爐子所需要的溫度，爐料中不需要配煤或其它燃
料，完全是白熱熔煉，所以過程中不直接排放CO 。
由于渣層的氧勢很低，生產兩年多來爐渣Fe／SiO
有時達2～2．2，為確保化驗分析數據的準確性，對
改造后生產出來的水淬渣的化驗分析方法進行了改
進，真正起到指導生產的作用。
1．1 水淬渣試樣的溶解
水淬渣是冶煉廠生產的最終產物，也是銅損失
的主要渠道，是金屬氧化物和硅酸鹽的共熔體，其中
還含有一些硫化物、硫酸鹽等。它的組分主要來自
礦石、熔劑和燃料灰分中的造渣成分。依爐料中鐵
和其他雜質數量的不同，爐渣的產出量也不同，一般
按重量計約為冰銅量的2～5倍。在SiO 含量為
30 ，Fe0 70 9／6的情況下可近似地看成爐渣，它熔
化溫度區間的大小與爐渣的成分有關，含si() 高的
即酸性高的爐渣溫度區間大，反之含FeO、CaO高
的爐渣即堿性高的爐渣溫度區間小，因此爐渣中
SiO 、FeO的成分會干擾銅的測定。它的銅含量越
高說明流失的銅就越多，所以對水淬渣銅的化驗分
析一定要準確才能保證冶煉經濟效益。由于水淬渣
試樣中的二氧化硅含量比較高，用鹽酸和硝一硫混
酸不能完全溶解，這樣試樣中部分未溶解二氧化硅
會使結果偏低。而銅冶煉生產的最終產物水淬渣的
品位一般在0．3 ～0．6 之間，當含硅的成分比較
高的情況下，在用三酸溶樣之前加5 mI 40 氟化
氫銨溶液將樣品中的硅酸鹽類破壞后，再用鹽酸和
硝—— 硫混酸溶解試樣，這樣就能保證試樣完全溶
解。
1．2 干擾元素的分離過程
冶煉技術人員每天根據化驗的數據進行加料量
和入爐礦料來控制硅鐵比，避免低鐵硅比例產生的
大量大鏈硅酸鹽分子，從而使熔渣粘度變大。大多
數有色金屬礦物都是以硫化物形態存在于自然界
中，例如銅、鉛、汞、等礦物多為金屬硫化物。此外，
稀散金屬常與鉛鋅硫化物共生，因此一般的硫化礦
都是金屬復合礦，具有綜合利用的價值。現代硫化
礦的處理主要依靠火法冶金，提取金屬的方法較處
理氧化礦復雜。因此，必須根據硫化礦物的物理化
學特性及成分選擇其冶煉途徑。傳統的方法是在提
取金屬之前先改變礦物的化學成分，讓它們在空氣
中進行焙燒，使其生成鉛、鋅的氧化物，而后在下一
階段對金屬進行還原，主要原因是不能直接用碳把
硫化物中的金屬還原出來。因此，必須根據硫化礦
物的物理化學特性及成分來選擇其冶煉途徑。現代
冶金工廠所處理的硫化物精礦，不僅粒度細至0．1
mm 以下，具有很大的表面活性，而且一般含硫量在
l5 ～30 之間，具有很大的發熱量。傳統的方法
* 收稿日期：201 5—05—05
作者簡介：于蘭英(1969 )，女，滿族，遼寧撫順人，化驗工程師，從事化驗工作。
第4期 于蘭英：冶煉水淬渣含銅分析方法改進及應對策略 61
是在提取金屬之前先改變礦物的化學成分或化合物
的形態。例如硫化銅礦的處理是采用焙燒、熔煉及
吹煉的方法獲得粗銅。因此從充分利用硫化精礦本
身的熱能來解決冶煉過程的能耗，以及從提高硫的
回收率以減少對環境的污染等方面來考慮，直接熔
煉硫化物制取金屬，無論在理論上或實踐上都將具
有現實意義。通常試樣中硅的成分比較高，在分析
化驗用硝酸溶解試樣前先加入氟化氫銨將硅除去，
再加硝酸溶解試樣加熱蒸至近干取下冷卻后，吹水
約100 mI 左右，用氨水中和使鐵沉淀完全，這樣鐵
產生氫氧化鐵沉淀，再加4O％ 氟化氫銨溶液就會將
鐵隱蔽起來，干擾元素鐵也分離除去了，這樣就不會
干擾滴定的終點了。
1．3 pH值的控制
熔煉硫化礦所得各種金屬的硫化物是復雜的硫
化物共溶體，它們基本上是由金屬的低價硫化物所
組成，其中富集了所要提取的金屬及貴金屬。即Cu
— Fe—S三元系實際上可以代表冰銅的組成，例如
冰銅中主要是Cu。S和FeS，它們兩者所含銅、鐵和
硫的總和通常占冰銅總量的80 ～95 ，所以Cu、
Fe、S三種元素可以說是冰銅的基本成分。其中主
要是等溫線和液相分層區內不同溫度下進行偏晶反
應的兩液相分層組成的連線，由于Cu—FeS—S部
分的相圖，對火法煉銅造硫熔煉沒有意義，因此為了
盡量避免銅的損失，提高銅的回收率，工業實踐先要
經過富集熔煉，使銅與一部分鐵及其它脈石等分離。
富集熔煉是利用MeS與含Sio。的爐渣不互溶及密
度差別的特性而使其分離。其在液態時能完全互溶
并能溶解少量的MeO的物理化學性質，使熔體和
渣能很好地分離，從而提高主體金屬的含量，并使主
體金屬被有效的富集。這是由于鐵對氧的親和力大
于銅對氧的親和力，因此鐵優先被氧化，經過氧分子
的擴散和吸附，硫酸鹽的產生使焙燒反應便不再發
生在固相和氣相之間，而是在兩種固相之間進行并
生成硫酸鹽，所以測定水淬渣中的銅時，控制pH值
也是很重要的，一般在用酸溶解之前加入5 mI 氟
化氫銨溶液(40 )加熱片刻，加入10 mL硝酸，蓋
上表面皿低溫加熱待黃煙冒盡后沿杯壁加入3 mL
的飽和溴水，繼續加熱至體積1～2 mI ，取下冷卻后
吹水，用氨水中和至氫氧化鐵沉淀完全，這一步用要
掌握好溶液的pH值，氨水過多生成的沉淀會溶解，
少了沉淀不完全，經實驗證明，pH控制在6效果最
好，而再加入氟化氫銨溶液也能起到良好的絡合作
用，避免了鐵的干擾。
2 改進及應對的策略
(1)由于冶煉過程氧濃度高，熱量損失的少，爐
料中不需要另外配煤。為保證氧氣的充分有效利
用，而且保證了二氧化碳煙氣的最小排放量，甚至做
到了無碳排放。“氧氣底吹熔煉”工藝根本不配人其
它燃料，因此煙氣帶走的熱量即熱損失，在各種熔煉
工藝中最少。粘度也是熔渣的重要性質，對渣含銅
及其他熔煉指標均有重大影響。Si0 含量越高，熔
渣結構越復雜，熔渣的粘度大。但FeO、CaO等堿
性氧化物含量增加，可降低熔渣的粘度。所以爐渣
樣品中干擾元素比較多。若接到的爐渣試樣中含有
有機物及碳的成分高，需要在加硫酸冒煙后，再用硝
酸進一步處理，必要時用高氯酸來處理。
(2)由于富集熔煉是利用MeS與含SiO。的爐
渣不互溶及密度差別的特性使其分離，多種硫化物
形成低熔點的共熔體。硫化銅礦為含硫化鐵的礦
物，其礦石品位，隨著資源的不斷開發利用，變得含
銅量愈來愈低，而含鐵量可高達3O 以上。而水淬
渣中鐵的百分含量在34 左右，銅的含量比較低，
所以用硫代硫酸鈉標準溶液滴定時要提早加入淀粉
溶液，并同時加入硫氰酸鉀，以免滴過量。
(3)難熔的爐料對冶煉銅是不適宜的，不僅增
加燃料的消耗，而且使爐子的生產能力降低，在配料
中不論爐料的種類和成分如何變化，但最終配料成
分大體是一致的，產出物的成份必須滿足造渣成份
的要求，造渣的選擇一般都不是通過理論計算得到
的，而是通過生產中長期實踐和每天的準確化驗數
據得到的。
(4)爐渣是煉銅的重要產物，是金屬氧化物和
硅酸鹽的共熔體，其中還含有一些硫化物，硫酸鹽
等，所以它的成份非常復雜難熔。在用硝酸溶樣之
前，加入少量的氟化氫銨將試樣中的硅酸鹽類破壞
后，再用硝酸溶解試樣，這樣能保證試樣完全溶解。
(5)在試驗分析過程中為保證結果的準確性，
分別對樣品進行對照實驗，準確無誤后方可實行。
實驗前后爐渣含銅品位化驗數據對照見表1。
由表1可看出，實驗樣后的數據比實驗前的數
據偏高，這說明實驗前爐渣的組成未經處理，用酸直
接溶解的不完全，有部分樣品沒被溶解，所以結果偏
低。工廠評價爐渣性質好壞的一個重要標準是看該
渣含銅量的高低，而溶解于渣中的銅可能是Cu S、
Cu。O和金屬Cu。機械夾雜的是冰銅顆粒和金屬
銅，研究表明，一般熔煉爐渣中以機械夾雜的形態損
62 有 色礦 冶 第31卷
失的銅最大，占銅在渣中損失量的65 9／6～8OU0。并
且前床沉清時沉清分離的好壞，對降低渣含銅影響
很大，所以可根據爐渣銅含量和相關數據確定爐內
氧化氣氛的強弱。
表1 試驗后爐渣含銅品位化驗數據對照表
3 結 論
的大致溫度，當1 180～l 200。C時可近似地看成是
爐渣的熔化溫度，該體系可滿足冰銅的熔煉要求，但
是因為這種渣熔化的溫度雖低，含FeO高達7O ，
渣比重會增大，使爐渣與冰銅分離的效果不好，銅以
冰銅小珠和小量含銅的物料夾雜到爐渣中隨渣排
掉，同時由于FeO高，爐渣對冰銅的溶解度也增加，
金屬銅在渣中損失的大，所以工業生產中通常加一
定量的生石灰，以改善爐渣的組成來控制渣中鐵含
量，當鐵含量超過3O 時，渣含銅明顯提高，所以工
藝人員應及時將鐵含量控制在30 以下來減少銅
的損失以提高生產經濟效益。
參考文獻：
準確的化驗數據對生產起到指導的作用，冶煉 21 F H
／
K
F
／
H
J
K
Y 7
3
．
2
6
一
-
2。
18
12[
2
Pj．
01。
工藝管理人員每天根據爐渣銅的品位確定熔煉爐渣
M ethod Improvement and Coping Strategy on Analyzing
W ater- quenched Slag of Copper Smelting
Yu Lan—ying
(CN M C Fushun H ongtoushan M ining Lim ited Company ，Fushun 11332l，China)
Abstract：The m ain channel of reducing the copper loss in the process of production is to control the quality
of water quenched slag in end product．In order to improve the quality of blister copper，reduce the loss in
the production process of copper smelting，the copper content in water quenching slag must be controlled ．
The composition of current purchasing copper concentrate are complex with more Interference elements ，
content of lcad and zinc is high．This brought some difficulties for laboratory analysis．In order to ensure
the accuracy of the test data，make the analysis sam ples have representative，som e m easures have taken in
laboratory analysis．so as to improve the accuracy of test data and guide production rapidly．
Key words：water— quenched slag；improve the m ethod；coping strategy
t t ； ； t； ； 、 ) ) P P ≯ ) t )
萼 占 壹 倍彭 由曲田旆蘭 的青 [7] 護 Ⅲ 評 中。費甩效益分析方怯 。。 莩 監督管理司．中國環境影響評價培訓教程
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Ⅲ 環境 濟評 M_ 、1l， 臨 + 。 。 [102 木 縣土地 破壞 程度評 價 及補償 體 系研 究[D]．西
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筑婦環 等濟評價方法在項目分析中的應用lJ 徽建 口 囊 開發的生 ¨嘗研究。D1內蒙古。艨古
．2004，11(5)：123— 124． ～ ? ’? 一
M olybdenum Area 0n Sha 咖g u in Liaonmg ov
(china universitY o geosciences，Beijing 100083)
Abstract：With the rapid development of economic construction，the environmental problem brought by resource
exDloitation has become increasingly serious，which makes the governance of the old mining area urgently needed，
and the economic evaluation also has important practical significance．From the perspective of resources and envi—
ronment economics．this article first analyzes the main geological environment problems of Shanglanjiagou molyb—
denum area and on the basis of their perniciousness．it puts forward some corresponding control measures· l hen，
using the method of cost-benefit analysis，the article evaluated the economic feasibility，in order to provide refer
ence for reasonable decision on controlling the environment of mine area．
Key words：molybdenum ；environm ental management；econom ic evaluation

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