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铜渣中含有0.2wt%~5wt%的铜、40wt%左右的铁以及镍、钴、钼等有价金属,渣中铁组分主要以铁橄榄石相和磁铁矿相存在,铜则主要以细小的冰铜相弥散分布在渣中。由于原渣中矿物相相互嵌布且晶粒细小,采用传统的分离技术难以充分回收渣中的铜、铁等有价组分。目前铜冶炼渣中铜的利用率不超过12%,铁的利用率不足1%。因此,研究铜渣中铁与铜的分离,具有理论意义和应用价值。 本文基于铜渣中有价组分的分布特点,根据“选择性析出与分离”理论,采用选冶结合的方式,通过对含铜熔渣的氧化改性处理,利用固体电解质氧探头监测改性过程中熔渣体系的氧势变化,实现渣中有价组分的选择性富集,即渣中的铁组分向磁铁矿相富集,并采用添加调渣剂等方式改善熔渣黏度,促进磁铁矿相的析出与晶粒长大。因此,改性渣中磁铁矿相的体积分数从原渣20%以下提高到50%以上,磁铁矿相的晶粒尺寸从20μm提高到80μm,为后续磁选分离磁铁矿创造了有利条件。 热力学计算结果表明,在1500K~1700K范围内,磁铁矿相与金属铜相共存时的氧势1g(po2/p°)范围为-8.08~-2.936,硫势1g(ps2/p°)低于-4.502。 研究向熔渣中鼓入氧化性气体时含铜熔渣氧化的动力学规律,以熔渣氧势变化建立高、低铜熔渣纯氧动态氧化的表观速率方程分别为:lnkd=-73420/RT+50.81,lnkd=-50210/RT+33.385表观活化能分别为73.42kJ/mol和50.21kJ/mol,渣-气界面上氧的传质与组元的扩散为氧化过程的控速步骤。 在氧化改性过程中Fe(Ⅱ)被氧化成Fe(Ⅲ),并以磁铁矿相(Fe3O4)形式在降温过程中首先析出,随着氧化反应的进行,渣中铁橄榄石相逐渐减少,磁铁矿相逐渐增加,实现了铁组分向磁铁矿相的富集。 渣中铜组分一部分以固溶体形式存在于磁铁矿相中,其余以细小的金属铜或白铜锍的形式分布于渣中。 研究重选、磁选及浮选分离改性渣中铜、铁组分,单一的选矿方法技术指标不理想,采用磨细分级-重选-磁选-再细磨-再浮选的联合选矿方法,可以得到TFe品位61%、回收率为58.9%的铁精矿及回收率为64%的铜精矿。 研究磁选尾矿中铜组分的重、浮选分离,得到品位为40.19%、回收率为10.31%的铜精矿;用丁黄药作捕收剂时浮选分离效果略有改进,精矿、尾矿品位分别为1.34%和4.06%。