王洪阳 包焕均 张文韬 张 璇

（1.武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070；2.矿物资源加工与环境湖北省重点实验室，湖北武汉430070）

采用火法冶炼工艺每生产1.0 t金属铜将产生2.0～3.0 t铜渣。目前，全球每年产出铜渣约4 000万t，其中约50%产自中国［1-3］。铜渣因资源化利用程度较低，基本上以堆存处置为主，不仅占用大量土地，而且对周围环境造成污染。受原料和冶炼工艺的影响，不同地区铜渣的化学组成具有一定差异，其典型的化学组成为30%～40%的Fe、35%～40%的SiO2、≤10%的Al2O3、≤10%的CaO和0.5%～2.1%的Cu［4］。由于铜渣中铁含量远高于我国铁矿石的平均品位，所以铁的经济回收一直是研究重点。

铜渣中含铁组分主要为铁橄榄石和磁铁矿，其中前者占比＞50%。目前，很多研究均集中在碳热还原—磁选工艺以实现铁的选择性分离富集。通过碳热还原可将铜渣中的主要含铁组分还原为具有强磁性的金属铁，后续经磁选而实现铁的回收。由于还原焙烧产物中金属铁颗粒平均尺寸＜10 μm，所得磁选铁精矿中铁品位和铁回收率均较低［5-6］。在碳热还原焙烧过程中引入添加剂CaO和Na2CO3有助于金属铁颗粒的长大以及所需焙烧温度的降低［7-9］。然而，此工艺仅是对铜渣中铁进行回收，致使磁选尾矿产生量大且后续处置困难。

铜渣中的主要化学组成为铁和硅，铁含量可通过选择性脱硅而得以提升。相关研究表明，铜渣中的主要含硅物相为铁橄榄石，其次为无定型氧化硅［10-11］。铁橄榄石因具有稳定的尖晶石结构而难与碱溶液反应，致使直接通过碱浸工艺难以实现铜渣中铁和硅的高效分离。……