刘宏图， 曹亦俊， 范桂侠

郑州大学 化工学院，河南 郑州 450000

0 引言

铜具有良好的延展性、导电性与导热性，在电气、建筑和国防等领域都有很大的需求量。但我国铜资源相对缺乏，人均铜占有储量仅相当于世界人均水平的18%[1]。自2000年以来，我国铜产量与消费量都在快速增长，然而铜金属的需求缺口逐渐扩大，从而制约我国经济的高质量发展[2]。另一方面，我国铜矿床大多规模小、铜品位低、共伴生矿多，难采难选难冶，导致铜冶炼渣仍具有一定的回收价值。2019年我国精炼铜产量为978.4万 t，按每产出1 t精炼铜至少排放2.2 t铜渣计算，仅2019年我国就排放了2 152万 t铜渣。目前大量铜渣堆积，不仅占用土地资源，而且污染土壤与水资源。

由于铜渣中含有多种有价金属元素，如铁、铜、镍、钴和锌等金属元素，其中多数铜渣的铜元素含量超过0.7%，高于我国铜矿0.2%的可开采品位[3]；铁元素含量普遍在40%左右，高于我国铁矿29.1%的可开采品位[4]，因此铜渣是一种高附加值二次资源。对铜渣二次资源的循环利用，不仅可以缓解我国铜资源的需求压力，而且可以减少废弃物的排放，有助于我国经济建设与生态建设的进一步发展。

1 铜渣的组成与冷却方式

从广义上说，铜冶炼渣是一种“人造铜矿石”。铜渣主要是火法冶炼铜过程产生的废渣，在1 150～1 300 ℃的高温氧化条件下，铜精矿发生一系列复杂的物理化学反应，使得铜富集在铜锍中，与之伴生的铁氧化物等与脉石富集在一起，从而形成铜渣[5]。铜渣中含有多种值得回收利用的有价金属，其成分以Fe2O3和SiO2为主，伴有少量的CaO、Al2O3和MgO，其结晶相以铁橄榄石为主，伴有少量的磁铁矿和石英[6]。……