《武汉工程大学学报》 2016年4期
329-332
出版日期：2016-08-28
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
高含碳锌窑渣中Cu和Ag的综合回收
1 引 言锌窑渣是由湿法炼锌的浸出渣配加约40%～50%的焦炭，在回转窑内经高温（1 100 ℃～1 300 ℃）还原挥发锌、铅等金属之后水淬而成的残余物［1］. 由于焦炭燃烧不完全，使得部分焦炭仍然残留在窑渣中［2］，同时，窑渣富集了锌精矿中的铜、银、金、镓等有价金属［3］，综合回收潜力巨大. 锌窑渣是一种价值很高的二次资源，但对其有价成分的综合回收利用当前仍是一个世界性难题［4］. 锌窑渣产生过程中，浸出渣与焦炭的混合物料在经过回转窑高温区时，渣料呈半熔化状态，物料之间相互粘结，且许多有价元素以金属或合金态存在，或者形成各种化合物，嵌布关系紧密［5-7］. 由于高温窑渣从窑尾排出即遇水淬，所以锌窑渣硬度大、粒度小［8］. 以上因素导致了锌窑渣的综合回收利用难度较大. 目前，国内不少冶炼厂只能将锌窑渣堆放于渣场，不仅增加了企业的管理费用，也污染了周围环境［9-10］. 云南某锌窑渣中铜、银含量较高，同时，由于焦炭不完全燃烧，窑渣中碳质量分数也较高. 为综合回收其中的铜、银等有价金属，对该窑渣进行了选矿试验研究. 2 实验部分锌窑渣化学多元素分析的结果见表1，X射线衍射分析的结果见图1. 从表1可以看出，窑渣中有回收价值的金属元素主要为Cu和Ag，窑渣碳质量分数较高，达到了23.12%. X射线衍射分析表明，窑渣中碳的主要存在形式是焦炭，铜的存在形式有：金属铜、硫化铜、合金态铜等，氧化铜含量很少. 窑渣中还存在的其他物相有：金属铁、金属铅、硫化锌、硫化铅、硫酸盐、硅铝钙组成的玻璃相等. 由于锌窑渣在产生过程中，渣料呈半熔化状态，导致窑渣中各物质互相嵌布紧密且赋存状态复杂. 3 结果与讨论研究表明，该窑渣具有工业回收价值的有价金属为铜，银的回收可作为伴生元素富集于铜精矿产品中. 铜、银的综合回收以浮选工艺为主，由于该窑渣中杂质碳含量较高，会大量吸附浮选药剂，且碳的可浮性较好，故优先考虑浮选脱碳，以去除大量杂质碳对铜浮选的影响. 为获得最佳的分选指标，进行了浮选条件试验研究. 脱碳浮选的捕收剂采用煤油，松醇油为起泡剂. 脱碳浮选的尾矿用来进行铜浮选，铜浮选采用组合捕收剂ONG-5，松醇油为起泡剂. 在最佳的工艺条件下进行了浮选闭路试验，结果表明，采用单一浮选工艺很难对铜进行富集得到合格铜精矿. 基于此，试验又进行了浮选铜精矿的浸出研究，达到了较理想的效果. 故最终确定了该窑渣综合回收铜、银的工艺流程为：脱碳浮选—铜浮选—铜精矿浸出. 3.1 浮选条件试验浮选条件试验流程见图2，分别进行了磨矿细度试验、煤油用量试验、脱碳浮选松醇油用量试验、捕收剂ONG-5用量试验共4个条件试验，主要考察指标为铜粗精矿和炭粉中Cu品位和回收率. 3.1.1 磨矿细度试验 磨矿细度试验煤油用量为400 g/t，脱碳浮选松醇油用量为100 g/t，ONG-5用量为600 g/t，铜浮选松醇油用量为40 g/t，试验流程见图2，试验结果见图3. 从图3中可以看出，随着窑渣磨矿细度的提高，浮选铜粗精矿中的Cu品位逐渐下降，Cu回收率先大幅度增加，后逐渐下降，Cu回收率升降的拐点在磨矿细度为-0.075 mm占86.7%的位置. 因此，合适的磨矿细度为-0.075 mm占86.7%. 3.1.2 煤油用量试验 煤油用量试验的磨矿细度为-0.075 mm占86.7%，脱碳浮选松醇油用量为100 g/t，ONG-5用量为600 g/t，铜浮选松醇油用量为40 g/t，试验流程见图2，试验结果见图4. 从图4可以看出，随着煤油用量的增加，铜粗精矿中Cu品位逐渐上升，上升幅度越来越慢，Cu回收率逐渐下降. 当煤油用量从400 g/t增加到500 g/t时，铜粗精矿中的Cu回收率明显下降. 综合考虑，确定后续的脱碳浮选煤油用量为400 g/t. 3.1.3 脱碳浮选松醇油用量试验 脱碳浮选松醇油用量试验的磨矿细度为-0.075 mm占86.7%，煤油用量为400 g/t，ONG-5用量为600 g/t，铜浮选松醇油用量为40 g/t，试验流程见图2，试验结果见图5. 从图5可以看出，随着脱碳浮选松醇油用量的增加，铜粗精矿中Cu回收率逐渐下降，Cu品位逐渐上升. 当松醇油用量从100 g/t增加到150 g/t时，Cu品位上升很少，但Cu回收率下降明显. 综合考虑，确定后续试验碳浮选松醇油用量为100 g/t. 3.1.4 捕收剂ONG-5用量试验 捕收剂ONG-5用量试验的磨矿细度为-0.075 mm占86.7%，煤油用量为400 g/t，脱碳浮选松醇油用量为100 g/t，铜浮选松醇油用量为40 g/t，试验流程见图2，试验结果见图6. 从图6中可以看出，随着铜浮选捕收剂ONG-5用量的增加，铜粗精矿中的Cu品位逐渐下降，Cu回收率逐渐上升. 当ONG-5用量从600 g/t增加到800 g/t时，铜粗精矿中Cu回收率增加趋势放缓，Cu品位仍继续下降. 综合考虑，确定后续试验铜浮选捕收剂ONG-5用量为600 g/t. 3.2 闭路试验在浮选条件试验基础之上，进行了浮选闭路试验探索，试验流程及药剂制度情况见图7，浮选闭路试验结果见表2. 从表2可以看出，闭路试验铜浮选采用2次精选铜精矿Cu品位依然较低，只有6.24%. 显然，只通过单一浮选工艺回收此窑渣中的铜、银等有价金属很难达到理想的效果. 为进一步提高铜精矿的品位，在闭路试验的基础上对浮选铜精矿进行了简单的浸出探索试验. 3.3 铜精矿浸出试验铜精矿浸出试验相关条件为：铜精矿采用闭路实验所得的铜精矿，采用H2SO4为浸出剂，H2SO4初始浓度为4 mol/L，液固比为4，常温常压下浸出2 h. 铜精矿浸出试验结果见表3. 从表3可以看出，浮选铜精矿通过H2SO4浸出，浸渣率为48.69%，绝大部分Cu、Ag富集在浸出渣中，作为最终铜精矿，其中Cu品位为11.83%，Ag品位为2 616.00 g/t，Cu对原矿回收率为72.03%，Ag对原矿回收率为75.06%. 浮选铜精矿浸出达到了较理想的试验指标. 4 结 语1）云南某锌窑渣碳含量23.12%，具有工业回收价值的有色金属为铜，银的回收可作为伴生元素富集于铜精矿产品中. 2）试验研究表明，仅通过单一浮选工艺很难对铜、银进行富集，铜精矿品位较低，需采用联合工艺进行处理. 3）通过“脱碳浮选—铜浮选—铜精矿浸出”的工艺流程处理该窑渣，得到最终铜精矿Cu品位为11.83%，铜精矿含Ag品位为2 616 g/t，Cu、Ag的综合回收率分别为72.03%和75.06%，达到了综合回收窑渣中铜、银的目的. 4）铜精矿浸出试验的各项条件有待进一步优化，以确定最佳的技术经济指标，满足工业生产的各项要求.