离析焙烧富集工艺，比加筛分或浮选，看来是从渣和氧化矿中提取铜的一种可选择性的途径。本研究使用含2—4%铜的转炉渣，铜以金属形式直接回收。该法包括渣的预焙烧和在碳素物、碱金属或碱土金属氯化物存在下的离析焙烧，最后筛分回收离析的金属。研究了焙烧时间、温度、碳素物百分比以及氯化物种类的影响。发现在1023K下用重量比3%的碳加1%的氯化钠，处理预焙烧渣（-200目英国标准筛）60分钟，可获90%以上的金属铜。在热力学上验证了在氯化铜还原为金属铜时，水分和氢气的作用，采用+44目筛分离析的物料，能提取90%以上的铜，总回收率为80%。

一、 前言

不少提取铜的工厂，产出含有较多的铜及其他有价金属的大量铜转炉渣及铜冶炼炉渣，一般的做法是将转炉渣与冶炼炉料再循环，以回收一部分金属。在渣精炼炉中采用单独处理转炉渣也可回收有用金属。冶炼炉除增加能耗外，还增加了渣的处理量，而且有一些铜残留在渣中。采用湿法和火法冶金工艺从渣中和用浮选法从闪速炉渣中，对回收铜、镍、钴有价金属，作过各种赏试。Anand等开发了一种从转炉渣中回收铜、镍、钴的工艺，此工艺主要包括压浸、溶剂萃取和电解制取金属，以前的研究者，用离析焙烧回收金属铜，对硫化铜矿、难选氧化矿、黄铜矿焙砂等作过研究。得出用离析法在适当温度下，采用还原剂和卤化盐（最好是氯化物，处理氧化物或氧化矿，生成金属氯化物，再用氢气将它还原为金属。这样生成的金属，沉积在固体还原剂的表面上。

本研究是在还原条件下，采用离析焙烧法从转炉渣中提取铜的赏试。对印度Ghat-sita Hindustan铜公司转炉渣离析铜的各种参数，如反应温度、时间、还原剂用量和种类以及碱金属氯化物或碱性氯化物进行了研究。渣中含有2—4%的铜、0.7—1.5%的镍和0.4—0.6%的钴，其他主要成分尚有约28%的铁和22%的硅。

二、 实验程序

取含有3.4%的Cu、1.0%的Ni和0.5%的Co的典型渣样，渣中由于含有氧化物、硫化物以及纯金属形态的铜，在离析焙烧将所有的铜转变为氧化物之前，将渣样预焙烧。因而实验包括预焙烧、离析焙烧和焙砂筛分回收金属铜等步骤。

(一) 预焙烧

将-200目的粉状转炉渣置于耐火坩埚，用不同温度（373—1173K）和时间（15—90分钟），在马弗炉中焙烧，以确定预焙烧最佳条件。采用X射线衍射分析培烧物料，以测定铜的氧化程度。

(二) 离析焙烧

每次实验将500克——200目的预焙烧渣，与必需要的碱金属卤化物或碱性金属卤化物，和固态还原剂混合，并在氮气氛下加入反应器中。在不同温度（873—1125K）和时间（15—90分钟）下进行实验，以获得离析反应的最佳操作条件。研究了不同用量（氯盐重为渣重的0.5—12%，如NaCl、NH₄Cl和CuCl₂以及不同种类的碳素物如木炭、煤、焦炭、石墨（渣的3%）的影响，以便能选择铜离析最适合的卤化化物和还原剂。也研究了最适合的还原剂木炭的粒度（12—60目）和用量（渣的1—5%）的影响。为使离析反应渣粒度最佳化，用60—400目范围的不同粒度渣样进行了进一步研究。

(三) 筛分

尽管用浮选法能有效地将元素铜从脉石中选出来，但在本研究中却是将离析物筛分为不同粒度而获得铜，用标准法分析每种粒级中所占有的金属铜，从而获得离析物产生金属铜最佳回收的粒级。

三、 结果与讨论

为了从氧化物中获得有价金属，离析焙烧过程包括一系列反应——由碱金属或碱土金属氯化物产生氯化氢气体，该气体与金属氧化物反应生成金属氯化物，最后通过炉料中的碳与水分反应，生成的氢气还原金属氯化物，在碳表面发生还原反应。预焙烧作业，是将所有的铜转变成氧化物，在1073K下把渣焙烧60分钟，就可能发生这种情况。从X射线衍射结果得到了证实，这表明在预焙烧的物料中存在硫化物和金属铜相。在预焙烧前后的转炉渣中主要相的详细定性和定量分析列于表 1。

从图 1观察到采用离析焙烧，铜回收率随反应时间增长而增大至某种限度，在此之后便慢慢地下降。也研究了对于固定的时间周期，温度对铜提取率的影响（图 1），并发现在温度高于1023K时，有价金属的回收率下降。这可能是由于该体系中存在的水分造成铜再氧化的结果。在1023K最佳温度下。金属回收率为92%，各种金属氯化物的百分比对铜回收率的影响示于图 2。由图可见，铜回收率随NH₄Cl或CaCl₂用量增加至渣的10%而增大，超过此量时，由于还原剂的活性反应表面，被这些卤化物填充，造成铜回收率缓慢下降。用0.5—12%的氯化钠，也可看到有价铜的回收率有类似的趋势，但它的最佳用量只有1%, 用NH₄Cl时铜的最大收率约为82%，而用NaCl或CaCl₂，其回收率高达90%。前述，在较高温度下，NaCl与水分的反应，比和其他两种卤化物的反映快得多，由于NaCl的存在，产生的HCl很多，因此，这种卤化物即使是用量很少，其金属回收率也较高。因为不论NH₄Cl或者CaCl₂, HCl生成的速度慢，因而可能增大氢气还原。在实验温度下，这些盐将熔化并从本体系中作为蒸气跑掉，其消耗量是很大的。

由于还原剂各自反应性质的差别，故铜回收率取决于所用还原剂的性质（图 3之曲线Ⅰ）。用木炭能获得最高的回收率，按递减次序依次是煤、焦炭和石墨。在相同实验条件下，当组分中的灰份接近于2.11%、水份接近9.8%、挥发物和固定碳分别接近9.45%和78.64%，粒度-16+22目，比表面积70米²/克，重量比3%的木炭、1%的NaCl一起使用时，可离析92%的铜。增加固态还原剂用量，回收率不产生任何变化，然而由于较大的反应表面的存在，而使金属沉积物颗粒变细。

图 4示出了渣的粒度对铜回收率的影响，在最佳实验条件下，粒度为-200目的渣，得到铜的最高回收率。

将离析物筛分为不同粒级，分析测定各粒级中金属含量，发现+44目粒级含有离析的金属大约90% (表 2)，使转炉渣中全铜的总回收率达80%以上。未反应的氧化铜和细分散的金属铜保留在脉石中。

上述方法关于提取铜的离析培烧过程，也是采用其他研究者所提出的4个反应：

(1)

(2)

(3)

(4)

由反应可见，起重要作用的是水份，这已被使用完全干燥的炉料混合物的一系列实验所证实。恰如所料，所有实验的回收率都不算很高。

转炉渣中的少量游离二氧化硅（表 1）足以供反应1产生HCl。由图 5可看出Cu₃Cl₃的氢还原（反应4）比CO还原（图 5中反应5）占压倒优势。

随着温度上升，反应2的-ΔG°值下降，而反应4的-ΔG°值增大。故可综合考虑，务使两个反应获得最大的-ΔG°值，发现反应在1000K下进行，与铜的最大回收率达90%以上的1023K最佳操作温度的结果一致（图 1）

由于离析法简单，而且只要求少量固态还原剂和卤化物原料，因此，该法与其他方法相比，在处理铜转炉废渣方面，技术和经济上都引人注目，关于该法工业生命力的任何结论，尚需进行较大规模的研究。不过，已着手进行的用间接加热的回转窑和多膛炉装置的研究，算是上述研究的继续吧。

熊大旭译自《Trans Instn Min.Me-tall.(sectc:Mineral Process.Extr.Metall》1987 Vol 95, 79—82

黄正生校