熔炼渣型成分对提高金属回收率的影响

葸 军，赵 璧，张宇云，袁彬雄

（凉山矿业股份有限公司昆鹏公司，四川 凉山 615141）

1 渣型对沉降电炉渣含铜的主要影响

渣型是影响炉渣性质的主要因素，而渣型是通过加减SiO2的手段来调整的，同时也是对炉渣的碱度进行微调，进而控制熔体中Fe3O4的含量，其在渣中含量直接影响着渣含铜。根据研究发现熔体渣中碱度与Fe3O4含量呈正比关系。随着SiO2含量的增加，Fe3O4含量逐渐降低。根据拟合方程可计算出当SiO2含量从30%增加至33%，则熔体中Fe3O4含量从6.927%降至5.918%，根据此方程计算，当SiO2含量达到35%时，熔体中Fe3O4含量可降至5.248%。

表1 不同渣型控制条件下磁性铁及渣含铜情况

根据昆鹏公司2013年生产至今的情况，不同渣型控制条件下的渣含铜、磁性铁的含量不同，自2013年至今共产生17028个电炉渣数据，从数据统计分析不同渣型条件下的弃渣含铜情况如表1。

从上表1中可以看出：

（1）渣型直接影响到炉渣内的磁性铁情况，即随着渣型不断地增加，Fe3O4含量表现为逐渐降低，其主要原因如下：

FeS(l)+3Fe3O4(s)+5SiO2(s)=5(2FeO·SiO2)(l)+SO2(g)

在SiO2存在的条件下，渣中Fe3O4含量会与冰铜中的FeS反应进行造渣反应，降低其在渣中的含量。

（2）渣型对沉降电炉内的弃渣含铜造成了直接的影响，从表中可以看出，渣型在小于0.95时，随着渣型的不断增大，弃渣含铜逐步降低，且下降趋势明显，但渣型超过0.95时，随着渣型的上升，炉渣内弃渣含铜量处于平稳状态。

2 炉渣主要成分与渣含铜控制的关系

生产中主要以磁性铁（Fe3O4）为控制指标，渣型指标可作为参考控制，其主要原因在于入炉原料中杂质成分的改变，以渣型为炉渣主要控制指标时随着原料内CaO、MgO、Al2O3的变化，磁性铁会出现较大的波动，而磁性铁作为艾萨炉内的氧气传递介质，直接影响到反应速率的快慢，对炉内反应的平稳运行起到至关重要的作用，若其出现较大波动时，对炉内反应速率、温度波动以及负荷率都会产生较大影响。取昆鹏公司6年以来主要炉渣成分如表2。

目前生产体系中，熔炼产生的炉渣内除Fe、SiO2两种主要元素之外，影响炉渣主要性质的杂质元素有CaO、MgO以及Al2O3，现就熔渣内该三种杂质元素对渣内含铜的影响，取2016年～2018年沉降电炉渣数据统计分析。

表2 炉渣成分与渣型统计记录表

2.1 钙镁铝总和对渣含铜的影响

图1中是对生产数据渣含铜从低到高做了排序后统计出的钙镁铝元素之和对渣含铜的影响，可以看出，随着渣含铜的逐渐升高，炉渣内钙镁铝元素之和呈现出先降低后增长的情况，当钙镁铝元素之和控制在11%时，电炉渣含铜基本可以控制在0.5%以内，相反，若该三种元素过高时会造成炉渣粘度上升，铜渣分离效果变差，渣含铜急剧上升。生产过程中应严格控制钙镁铝元素之和在9%～12%之间，为降低渣含铜提供较为合理的杂质控制条件。

图1 钙镁铝元素之和对渣含铜的影响统计折线图

2.2 氧化钙、氧化镁、氧化铝分别对渣含铜的影响

图2 钙、镁、铝分别对渣含铜的影响统计折线图

随着CaO的逐渐上升，渣含铜呈现为逐渐下降的状态，其主要原因为CaO的存在会在炉渣中形成FeO-CaO-Si2O三元系渣，降低炉渣的粘度及熔点，增加炉渣的流动性，使得铜渣分离效果变好，降低渣含铜。随着MgO的逐渐上升，炉渣内渣含铜逐渐下降，但当渣中MgO含量超过4%时，渣含铜会急剧上升，其主要原因为当炉内CaO不足时，少量的MgO在炉渣中会替代CaO的作用形成三元渣系降低熔渣粘度，但过量的MgO熔点较高，会造成放渣口结瘤，导致排放困难，同时使得铜渣分离效果变差，造成渣含铜上升。

Al2O3的逐步上升会导致渣含铜上升，其主要原因为Al2O3熔点高达2045℃，过量的氧化铝会造成炉渣熔点上升，影响铜渣分离效果。

3 结论

（1）适当提高渣型控制（渣型＞0.9），保证沉降电炉渣内的磁性铁含量低于5%可有效降低炉渣内弃渣含铜量，保证弃渣含铜＜0.5%。

（2）炉渣内钙镁铝元素总和的上升会造成炉渣含铜上升；控制炉渣渣含铜最佳的钙镁铝之和为9%～11%。

①炉渣内氧化钙含量的上升会大幅度降低渣含铜，生产过程中控制炉渣中氧化钙含量应在3%以上。②炉渣内氧化镁含量少量的上升也会有利于渣含铜的降低，但其量超过3.5%时会造成炉渣熔点上升，铜渣分离效果变差，渣含铜升高。③氧化铝的上升不但会造成渣含铜的持续上升，生产中应严格控制其炉渣中的含量在5%以内。