铜渣是铜火法冶炼过程中，造锍熔炼与吹炼环节排出的以铁硅酸盐为主的熔渣冷却后形成的固体副产物，属于有色金属渣的一类。[1][2]其产生量与铜产量直接相关，每产出1吨精铜约伴随产生2.2吨铜渣。[3][4]渣中既富集铜、铁、锌、钴等有价金属，也夹杂砷、铅等有害元素，既是可回收的二次资源，也是需要妥善处置的环境负担。[5][6]
定义
铜渣是火法炼铜中造锍熔炼和吹炼工序排出的废渣，按冶炼设备不同可分为反射炉铜渣、鼓风炉铜渣、闪速炉渣和转炉渣等类型。[1]其化学组成以铁和硅为主，全铁质量分数约35%~45%，二氧化硅约30%~40%，并含少量钙、镁、铝以及铜、锌、铅等元素。[3]渣中占主导的矿物是铁橄榄石，其次是磁铁矿、玻璃体和硫化物。[1]
在冶金废渣分类中，铜渣属于有色金属渣里的重金属渣，与铅渣、锌渣、镍渣并列。[2]它质地坚硬，铁的正硅酸盐含量高而缺乏胶凝活性。[3]出炉熔渣经水淬急冷后成为黑色致密颗粒，渣体基本呈非晶态，其中冰铜相结晶不充分。[7]
原理
铜精矿先经选矿富集到含铜20%~30%，随后在密闭鼓风炉、反射炉、电炉或闪速炉中造锍熔炼，产出的铜锍再送入转炉吹炼成粗铜。[3]熔炼与吹炼过程中，铁、硫等非铜元素被氧化，与加入的石英质熔剂结合成硅酸盐炉渣而与金属相分离。[8]渣中主要物相铁橄榄石由氧化亚铁与二氧化硅结合而成，可写作 $2FeO + SiO_2 \rightarrow 2FeO\cdot SiO_2$。[9]
铜在渣中的损失分为机械夹带与物理化学溶解两类。熔炼渣里的铜大多以冰铜或辉铜矿（Cu₂S）的细小珠滴不连续地嵌布在铁橄榄石和玻璃相之间，吹炼渣中则残存少量金属铜。[9]渣中含铜量随氧势、铜锍品位和渣的铁硅比升高而增大，冶炼时大量生成的四氧化三铁会抬升渣的黏度，使铜与渣的分离条件变差。[9]
从铜精矿到铜渣的主要流程可概括为：
flowchart LR
A[铜精矿] --> B[造锍熔炼]
B --> C[铜锍冰铜]
B --> D[熔炼渣]
C --> E[吹炼]
E --> F[粗铜]
E --> G[吹炼渣]
D --> H[水淬或缓冷]
G --> H
H --> I[铜渣]
熔炼渣与吹炼渣经水淬或缓冷后成为铜渣，再进入金属回收或材料化利用环节。[3]
发展历程
20世纪中期前后，铜冶炼主要依靠鼓风炉、反射炉和电炉熔炼，排渣量很大：反射炉法每产出1吨铜会产生1020吨炉渣，鼓风炉法可达50100吨。[1]此后闪速熔炼以及诺兰达法、瓦纽科夫法、艾萨法等熔池熔炼工艺逐步推广，传统熔炼方法被逐渐取代。[9]
中国从20世纪60年代开始研究铜冶炼渣的综合利用，逐步形成了选矿回收铜铁、物理化学方法提取有价元素、直接制备材料三条主要技术路线。[5]2016年中国铜渣产生量为2174万吨。[3]近年国内每年产生的铜冶炼渣仍维持在2000万吨量级。[5]就全球而言，铜冶炼渣年排放量已超过4000万吨。[6]
应用
回收渣中残余铜是现阶段处理铜冶炼渣的首要目标。[1]常用手段包括浮选、磁选等选矿方法，以及火法贫化、湿法浸出和联合工艺。[8][10]为提取渣中含量超过3%的铜，通常先将其粉磨至250目左右再行浮选，浮选尾渣因粒度太细而难以用作砂石骨料。[3]
回收铁是另一条大宗利用途径，但渣中铁多以橄榄石形态与硅结合，常规磁选难以直接富集，需要配合氧化改性、还原焙烧或熔融还原等预处理。[11]有研究以氧化钙作改质剂配合熔融氧化法，使铁由铁橄榄石相转入磁铁矿相，碱度为0.60时铁回收率可达92.12%。[4]
在建材方向，铜渣可替代铁粉充当水泥熟料的调铁材料与矿化剂，降低烧成温度。[10]水淬渣掺入石灰拌和压实后可用作公路基层，气冷铜渣可作铁路道碴，熔融渣可直接浇注成耐磨的铸石制品。[1]将铜渣与其他固废协同使用，还可制备混凝土骨料、砂砖等产品。[10]
在功能材料方向，铜渣硬度高、棱角尖锐、游离二氧化硅含量低且粒度适中，破碎筛分后可作为喷砂除锈微晶玻璃等产品的原料，也可用于制备矿棉。[10][5]此外，铜渣还被研究用于制备催化剂、微电解填料和重金属废水处理材料。[12][13]
局限
铜渣的综合利用率长期偏低，绝大部分只能露天堆存，占用大量土地；渣中砷、铅等有毒元素难以生物降解，堆放时可能渗入土壤、流入江河并在生物体内累积。[5]按《有色金属工业固体废物污染控制标准》，铜的火法熔炼渣可经鉴别确认为一般固体废物，但原料成分或生产工艺改变时须重新鉴别。[14]
渣中铁橄榄石热力学稳定性高，从中提取铁需要消耗大量能量，成本较高。[15]由于铁橄榄石与粒度较细的磁铁矿结合紧密，常规磨矿—磁选难以将两者分开，铁回收率和精矿铁品位都受到限制。[16]现有火法提铁路线还普遍存在产生二次渣、难以同时回收硅资源的问题。[16]
铜渣缺少胶凝活性，直接作为水泥混合材或混凝土掺合料时须先激发活性，物理激发受经济性制约，化学激发又难以用于大规模工程。[3][5]以铜渣制备的微晶玻璃存在质量不稳定、成品率低、色调单一等不足，加上渣的成分波动较大，水泥混凝土和微晶玻璃的性能可控性会受影响。[5]渣中的铜、硫等元素对炼钢有害，也限制了铜渣在钢铁行业的大规模应用。[3]
参见
参考资料
- [科普中国]-铜渣 - 版权归原作者所有，如有侵权，请联系我们 . kepuchina.cn [引用日期2026-09-29]
- [科普中国]-有色金属渣 . kepuchina.cn [引用日期2026-09-29]
- 《用于建筑陶瓷原料中的铜渣》团体标准征求意见稿编制说明 . ttbz.org.cn [引用日期2026-09-29]
- 文章编号：1674- 9669(2026)03- 0345- 08 DOI:10.13264/j . xml-journal.net [引用日期2026-09-29]
- 铜冶炼渣制备建筑材料及功能材料的研究进展 - Please wait a minute . mater-rep.com [引用日期2026-09-29]
- 铜冶炼渣的回收与高值化利用研究进展-维普中文科技期刊数据库 . cqvip.com [引用日期2026-09-29]
- 水淬铜渣的矿物学特征及其铁硅分离 . ipe.ac.cn [引用日期2026-09-29]
- 冰铜渣 - 吹炼冰铜成粗铜的过程中得到的渣子 . baidu.com [引用日期2026-09-29]
- [科普中国]-含铜渣 . kepuchina.cn [引用日期2026-09-29]
- bjx.com.cn 上的网页 . bjx.com.cn [引用日期2026-09-29]
- google.com 上的网页 . google.com [引用日期2026-09-29]
- 铜冶炼渣建材化利用与有价金属回收技术研究进展 . wanfangdata.com.cn [引用日期2026-09-29]
- 铜渣制备铁基材料应用于去除水中Cr~(6+)和Pb~(2+)的研究-知网阅读 . cnki.net [引用日期2026-09-29]
- 有色金属工业固体废物污染控制标准 . hunan.gov.cn [引用日期2026-09-29]
- 基于铜渣制备γ-Fe_2O_3及其光催化-降解性能研究-中国有色冶金2023年04期-知网阅读 . cnki.net [引用日期2026-09-29]
- CN110629015B(PDF) . googleapis.com [引用日期2026-09-29]
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最近更新：2026-09-29T12:03:00Z
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