中间物料回炉处理最佳方式探索

谢剑才， 张良标， 谢维忠

(金隆铜业有限公司， 安徽 铜陵 244021)

金隆铜业有限公司(以下简称“金隆”)是一座年产46万t阴极铜的闪速炼铜厂，对外销售除主产品阴极铜及部分金银副产品外，还包括一些生产过程中产生的中间物料。本文循环处理论述的中间物料主要包括转炉渣包壳、黑铜泥、铜砷滤饼等物料，其中铜砷滤饼属于危险化学品，生产及处理过程管控严格。上述物料中，铜品位范围在1%～60%之间，同时还包含铼等一些贵金属。在返回熔炼系统处理之前，上述物料以付出加工费对外委托加工或销售的方式处理，影响金属回收率，同时铜砷滤饼按危险化学品管理，对外处理管控增加了管理运行成本，因此公司决定开展内部处理试验，实现中间物料闭路循环。

1 处理过程概述

通过对物料成分、物料规格等进行分析，对比与优化了入炉处理方式，确定了最优处理方案，实现了闪速熔炼炉炉况稳定下的物料处理。

1.1 主要成分与物料规格

表1为循环处理的中间物料的典型成分。

物料规格方面：渣包壳为锢铍块状；黑铜泥为固体颗粒，含铜粒子，同时带酸性液体，有腐蚀性[1]；铜砷滤饼含水达50%以上，为泥状。黑铜泥与铜砷饼物理性状见表2，中间物料外观见图1。

表1 中间物料典型成分 %

表2 中间物料典型规格

图1 中间物料外观

由表1和表2可知，上述中间物料在化学成分上，黑铜泥、渣包壳硫铜比低，可通过与高硫铜比精矿配料，控制S/Cu，调整杂质总成分低于生产控制值，主要是As要达到入炉要求。物料规格方面，需进行预处理，使物料含水、粒度等达到备料要求。

1.2 处理方式设想与实践

在经过预处理后，物料达到配料要求(图2)，按设想处理方式进行处理。

图2 中间物料预处理后外观

1)渣包壳含铜高，含硫低，回炉处理既可有效回收铜，也可作为优质冷料调节高负荷生产热平衡。渣包壳比重轻，质地脆利于加工磨细。渣包壳处理首先采用专门破碎机对渣包壳进行破碎，使-200目以上颗粒占比大于80%；然后参与配料，干燥后投入炉内反应。每天处理量35～40 t之间，占每天精矿处理量1%左右，实现生产平衡。

2)黑铜泥含铜高，含硫低，可作为冷料处理。黑铜泥水分高，晾晒至水分10%以内。在破碎带仓，由于黑铜泥含铜高，配料时会增加混合矿含铜，因此主要选择在配料含铜较低含硫较高时添加黑铜泥[2]。

3)铜砷滤饼含硫高，含铜低，回炉处理会降低配料含铜且显著增加反应热负荷，使熔体温度上升[3]。因此主要选择在配料含铜较高含硫较低时添加，与黑铜泥处理刚好相反，由于新产出的铜砷滤饼水分高，需晾晒待水分合适时，在带仓参与配料。

1.3 处理实践

初期处理试验中，各种物料单独处理，通过观察处理过程中检尺、温度、渣流动性、铜锍品位、渣含铜、锅炉粘接、炉内粘接等方式和指标判断处理情况[4]。

对2016年黑铜泥处理进行了探索，初期加入量小，炉况检尺等未发现明显变化，在处理过程中，发现添加黑铜泥不仅能有效降低熔体温度，且有助于提升铜锍品位。处理量初步提高至5 t/h后，使用中存在铜锍排放时间长、检尺波动、炉底温度波动等问题。采取调整配料量(1～3 t/h)、调整参数等措施，达到铜锍温度范围受控1 220～1 270 ℃，炉况稳定，实现了黑铜泥的稳定、高效处理。月度处理量、铜锍品位及渣含铜情况见图3、图4。

图3 各月份黑铜泥处理量与铜锍品位

图4 各月份黑铜泥处理量与渣含铜

铜砷滤饼因含水高，预处理采用与精矿预混、单仓处理。铜砷滤饼处理过程中发现系统温度有上涨趋势，使用过程中出现品位、流动性波动等问题，通过参数、配料调整，系统温度受控、铜硫品位和电炉渣含铜波动小，见图5、图6。

图5 铜砷率饼处理量与铜锍品位

图6 铜砷率饼处理量与渣含铜

渣包壳由于高流动性、粒度小等因素，采用与低硫渣选矿配料后使用[5]，使用过程中矿∶包壳按比例4∶1或3∶1等均无明显炉况波动，作为调整热负荷的冷料，效果好。2016年1～12月份，累计已处理渣包壳20 000 t，全部实现内部循环。

2 存在的问题

2.1 中间物料循环会导致部分杂质元素开路量少，内部循环形成杂质元素(如As)富集

在铜砷滤饼处理过程中，就烟气制酸工序参数跟踪来看，循环酸含As有明显提高，见图7。左侧区域是2017年1月份未处理铜砷滤饼期间循环酸As含量变化情况，基本维持在1 500～2 000 mg/L，右侧区域是2017年7月份处理铜砷滤饼期间循环酸As含量变化情况，大部分时间保持在2 000 mg/L以上，对Na2S添加及废酸工序控制带来较大难度。

图7 处理铜砷滤饼前后循环酸As含量变化

通过对阳极铜与电解液中As含量的跟踪对比，阳极铜含As均在1 700 ppm以下，电解液中含As在7 000 mg/L以下，对主产品化学成分及电解过程无影响。

2.2 处理黑铜泥过程中，铜锍品位升高，沉淀池炉底温度有上涨趋势

处理黑铜泥过程中，由于铜锍品位升高，并且铜锍的渗透性增强，导致沉淀池炉底温度有上涨趋势。特别是炉底东中区域温度在短期内上涨较快，20天内从728 ℃上涨至745 ℃。但通过长期的观察，黑铜泥处理3周后，温度稳定并开始下降，不影响炉体安全。

3 结论

渣包壳产出量大，处理对于炉况的依赖性较低，主要依据炉内温度来调整添加量，可实现连续处理。黑铜泥和铜砷滤饼处理要和配料实时联系，且黑铜泥和铜砷滤饼处理与配料元素含量恰好相反，另外长时间回炉处理会造成黑铜泥和铜砷滤饼中杂质元素及微量元素富集，降低设备能力，不利于有价元素回收[6]。如何实现中间物料回炉处理，提高有价元素回收率，降低环保风险，促进企业效益最大化，需要进一步探究处理各种中间物料的合适时间阶段，以实现中间物料的良性循环。