伴随国内铜工业的飞速发展，铜渣的产生量逐年增加。很多堆存的铜渣不只占用土地资源，还对周围环境构成潜在威胁。铜渣中富含铁元素，同时还含有铜、锌、钼等有价金属，若能达成收购与借助，将会产生可观的经济效益和环境效益。一个时期以来，铜渣的资源化借助成为铜冶炼行业及社会有关方面关注的热门。
01 序言
伴随国内铜工业的飞速发展，铜渣的产生量逐年增加。很多堆存的铜渣不只占用土地资源，还对周围环境构成潜在威胁。铜渣中富含铁元素，同时还含有铜、锌、钼等有价金属，若能达成收购与借助，将会产生可观的经济效益和环境效益。一个时期以来，铜渣的资源化借助成为铜冶炼行业及社会有关方面关注的热门。
南阳东方应用化工研究所长期致力于铜渣资源化借助技术的研发，历经多年研发，形成了火法和湿法借助两大技术路线。基于所述技术路线，本文将对不同技术路径的经济性进行剖析，供铜渣资源化借助项目投资者参考。
02 工艺介绍
2.1 火法工艺
所述火法工艺指使用回转窑固态还原法由铜渣生产直接还原铁，包含炼钢用直接还原铁和硫酸法钛白粉用还原铁粉。
(1)工艺概述
火法工艺是使用回转窑固态还原法处置铜渣，第一将铜渣与硅解离剂、低熔点灰分熔点调整剂、还原剂等混合、造球后送入专用还原反应器，控制工艺条件进行深度还原，还原过程在使铜渣中所含磁铁矿转化为金属铁的同时，使铜渣所含铁橄榄石中的氧化亚铁与二氧化硅得到有效解离，并使氧化亚铁转化为金属铁。还原过程锌、铅等有价元素转化为金属蒸汽逸出，经冷凝、收尘得到铅锌烟尘。还原产物在特定条件下冷却后进行研磨、磁选制得直接还原铁商品。
(2)主要经济技术标准
以处置湖南某公司所产TFe 45.66%，SiO2 21.5%，Cu 0.36%，Zn 2.3%，Mo 0.22%的铜渣为例。
①铁的收购率≥85%，商品铁金属化率≥94%。
②生产本钱(按每处置1t铜渣计)：
原、辅材料479元，能源动力51元，包装物7元，薪资80元，设施折旧20元，合计637元。
③商品产量及销售收入
每处置1吨铜渣，可产出TFe品位为92%的直接还原铁420kg，假如所得直接还原铁水平完全符合YS/T 4170|2008标准需要，以现在市场价格约3.2元/kg，销售收入1344元;低质氧化锌(主含量60%)41kg，单价5元/kg，销售收入为205元。合计1549元。
④收益
每处置1铜渣，生产本钱637元，销售收入1549元，税前收益 912元。
2.2 湿法工艺
湿法工艺是通过酸浸将铜渣中的有价元素转化为可溶性盐而进入液相，再经离别、净化、沉淀等生产多种高附加值商品。依据目的商品的不同，湿法工艺又分为以下四种工艺路线。
由铜渣生产电池用磷酸铁
(1)工艺概述
将铜渣预处置后用无机酸浸出，使铜渣中的铁、铜、锌转化为水溶性铁盐而进入液相，再经过滤收得铁盐溶液和浸渣。净化铁盐溶液得纯度符合技术需要的亚铁盐溶液。净化过程达成对溶液中铜、锌元素的收购。
将所得纯度符合技术需要的亚铁盐溶液送磷酸铁生产工序，在由助剂存在的条件下，以磷酸或磷酸盐为沉淀剂，与溶液中的亚铁盐反应生成磷酸铁沉淀，再经离别、洗涤、脱水、干燥制得符合国家标准的电池用磷酸铁商品。
将浸渣送钼离别工序，控制工艺条件将钼离别，再经过滤收得钼盐溶液和终渣，处置钼盐溶液得钼酸钠商品。
终渣主要成分是硅和钙，为一般工业废物，采集后进行集中处置。
生产过程通过对废水的处置收得高附加值R盐，同时达成浸出剂的再生、收购与循环借助，无废水排放。
(2)主要经济技术标准
以处置前述铜渣为例。
①有价元素浸出率：铁≥95%、铜≥85%、锌≥92%、钼≥90%;
②有价元素收得率：铁≥97%，铜≥96%，锌≥95%，钼≥95%(以浸出率为基数)。
③生产本钱(按每处置1t铜渣计)
原、辅材料9902元，能源动力1578元，包装物51元，薪资100元，设施折旧120元，合计11751元。
④商品产量及销售收入
电池用无水磷酸铁1263kg，单价11元/kg，销售收入13893元; 海绵铜(Cu85%)3.5kg，单价86元/kg·金属铜，销售收入256元;锌精矿(Zn45%)44.7kg，单价17元/kg·金属锌，销售收入342元;钼酸钠4.8kg，单价175元/kg，销售收入840;高附加值R盐2160kg，单价2.7元/kg，销售收入5832元;合计21163元。
⑤收益
每处置1t铜渣，生产本钱11751元，销售收入21163元，税前收益9412元。
由铜渣生产电池用草酸亚铁
(1)工艺概述
将铜渣粉体送浸出工序，以无机酸为浸出剂，控制工艺条件使铜渣中的铁、铜、锌转化为水溶性铁盐进入液相，再经过滤收得铁盐溶液和浸渣。净化铁盐溶液得纯度符合技术需要的亚铁盐溶液。净化过程达成对铜、锌元素的收购。
在由助剂存在的条件下，以纯度符合技术需要的草酸溶液为反应剂处置亚铁盐溶液，使其转化为草酸亚铁沉淀，再经后续处置制得电池用草酸亚铁商品。草酸亚铁母液经调整后返回浸出工序循环用。
将浸渣送钼浸出工序，控制工艺条件将钼浸出，经过滤收得钼盐溶液和终渣，处置钼盐溶液得钼酸钠商品。
终渣主要成分是硅和钙，为一般工业废物，采集后进行集中处置。工艺过程工艺过程无废水、废气排放，环保、无害。
在优化工艺条件下，所得草酸亚铁商品纯度≥99.5%，粒径≤3μm，振实密度1.0~1.25g/cm3，调整不一样的工艺条件可分别制得形貌为球形、棒状和片状晶体，商品水平满足新能源行业的不同需要。
(2)主要经济技术标准
以处置前述湖南某公司所产铜渣为例。
①有价元素浸出率：
铁≥95%，铜≥90%，锌≥92%，钼≥90%。
②有价元素收得率：
铁≥98%，铜≥98.5%，锌≥95%，钼≥98%(以浸出率为基数)
③生产本钱(按每处置1t铜渣计)
原、辅材料4465元，能源动力1402元，包装物23元，薪资100元，设施折旧110元，合计6100元。
④商品产量及销售收入
电池用二水草酸亚铁1485kg，单价11kg，销售收入16335元;海绵铜(Cu85%)3.7kg，单价86元/kg·金属铜，销售收入270元; 锌精矿(Zn45%)44.7kg，17元/kg·金属锌，销售收入342元; 钼酸钠4.9kg，175元/kg，销售收入858元。 合计17805元。
④收益
每处置1t铜渣，生产本钱6100元，销售收入17805元，收益11705元。
由铜渣生产电池用高纯氧化铁
(1)工艺概述
将预处置后铜渣送浸出工序，以无机酸为浸出剂，控制工艺条件使铜渣中的铁、铜、锌转化为可溶性盐进入液相，再经过滤收得铁盐溶液和浸渣。净化铁盐溶液得纯度符合技术需要的亚铁溶液、海绵铜和锌精矿。
以纯度符合技术需要的碳酸盐溶液为沉淀剂，控制工艺条件处置亚铁盐溶液制得前驱物和前驱物母液，处置前驱物得高纯电池用氧化铁商品。
工艺过程通过对前驱物母液的处置收得高附加值R盐和R盐母液。处置R盐母液达成浸出剂的再生及循环用。
将浸渣送浸钼工序，控制工艺条件进行浸出，再经过滤收得钼盐溶液和终渣，处置钼盐溶液得钼酸钠商品。
终渣主要成分是硅和钙，为一般工业废物，采集后进行集中处置。生产过程无废水排放，环保、无害。
(2)主要经济技术标准
以处置前述湖南某公司所产铜渣为例。
①有价元素浸出率：
铁≥95%，铜≥90%，锌≥92%，钼≥90%。
②有价元素收得率：铁≥98.5%，铜≥98%，锌≥95%，钼≥98%(以浸出)
③生产本钱(按每处1t前述铜渣计)：原、辅材料5278元，能源动力1175元，包装物36元，薪资120元，设施折旧120元，合计6729元。
④商品产量及销售收入
高纯电池用氧化铁(99.9%)660kg，单价30元/kg，销售收入19800元;海绵铜(Cu85%)3.7kg，单价86元/kg·金属铜，销售收入270元;锌精矿(Zn45%)44.7kg，单价17元/kg·金属锌，销售收入342元;钼酸钠4.9kg，单价175元/kg，销售收入858元;高附加值R盐1650kg，单价2.7元/kg，销售收入4455元;合计25725元。
⑤收益
每处置1t铜渣，生产本钱6729元，销售收入25725元，税前收益18986元。
由铜渣生产颜料用氧化铁
(1)工艺概述
将铜渣粉体送浸出工序，以无机酸为浸出剂，控制工艺条件使铜渣中的铁、铜、锌转化为可溶性盐进入液相，再经过滤收得铁盐溶液和浸渣。将铁盐溶液送净化工序，控制工艺条件进行净化得纯净的亚铁盐溶液。净化过程达成对铜、锌元素的收购。
将亚铁盐溶液送氧化铁颜料生产工序，使用碱循环法环保型氧化铁颜料生产工艺处置亚铁盐溶液，经晶种制备、晶种转化、氧化合成、滤洗、干燥、混拼、包装制得氧化铁颜料。氧化铁颜料母液经处置收得中和剂(晶种制备、氧化合成过程所用的中和剂)循环用。控制不一样的工艺条件可以制得氧化铁红、氧化铁黄、氧化铁黑和氧化铁棕等氧化铁工业颜料。
将浸渣送浸钼工序，控制工艺条件进行浸出，再经过滤收得钼盐溶液和终渣，处置钼盐溶液得钼酸钠商品。 终渣主要成分是硅和钙，为一般工业废物，采集后进行集中处置。生产过程无废水排放，环保、无害。
(2)主要经济技术标准
①有价元素浸出率：
铁≥95%，铜≥90%，锌≥92%，钼≥90%。
②有价元素收得率：铁≥98.5%，铜≥98%，锌≥95%，钼≥98%(以浸出率为基数)
③生产本钱(按每处置前述1t铜渣计)：
原、辅材料2249元，能源动力1030元，包装物31元，薪资100元，设施折旧90元，合计3500。
④商品常量及销售收入
130型氧化铁红687kg，单价8.0元/kg，销售收入5496元; 海绵铜(Cu85%)3.7kg，单价86元/kg·金属铜，销售收入270元; 锌精矿(Zn45%)44.7kg，单价17元/kg·金属锌，销售收入342元; 钼酸钠4.9kg，单价175元/kg，销售收入858元; 副产饲料一水硫酸镁级1320kg，单价1.8元/kg，销售收入2376元; 合计9342元。
(3)收益
每处置1t铜渣，生产本钱3500元，销售收入9342元，税前收益5842元。
03 各技术路径经济性剖析
不同技术路径经济性对比表
从表中数据可知，在所述铜渣资源化借助渠道中，生产电池用磷酸铁、草酸亚铁和高纯氧化铁契合新能源产业进步的最近、中期及远期需要，市场前途远大，经济效益显著。其中，由铜渣电池用高纯氧化铁因为商品纯度高、商品附加值高，因此经济效益更为显著。由铜渣生产颜料用氧化铁经济效益也比较可观，但市场容量远小于电池材料。
值得提出的是，国内现在直接还原铁实行的规范为YS/T4170|2008炼钢用直接还原铁和YB/T 4508|2016 硫酸法钛白还原用铁粉两个标准，这两个标准对直接还原铁的水平指标分别提出了明确需要。符合这两个标准的还原铁商品，价格分别在2800~3400元/吨和2200~2700元/吨之间。但，因为铜渣化学与物相组成复杂，含有害杂质较多。因此以国内现在的工艺，使用固态还原法虽然能生产出TFe品位符合标准需要的直接还原铁商品，但杂质指标殊难全方位达到标准需要，没办法满足特种钢、洁净钢生产企业与硫酸法钛白生产企业的技术需要。
由此使商品价格将大优惠扣，出厂价格大概被限制在1400~1800元/吨之间。这样的情况将会使由铜渣生产直接还原铁的技术路线失去经济可行性，对此应引起投资者的高度看重。
04 结语
(1)从经济性考虑，湿法工艺明显优于火法工艺，即深度还原法由铜渣生产直接还原铁工艺。
(2)湿法工艺中，由铜渣生产电池用氧化铁是经济性最佳的技术路径，每处置1吨铜渣可盈利近两万元，但技术门槛和商品水平需要最高，生产工艺决定商品水平，商品水平又直接决定着商品附加值。
(3)由铜渣生产颜料用氧化铁是生产本钱最低的湿法路径，生产本钱仅3500元/吨铜渣，而且技术门槛相对较低，合适初涉铜渣资源化借助范围的投资者。
(4)火法工艺收益较低，但具备投资小、步骤短、无废水排放、商品直接还原铁市场需要量大等优势。但因铜渣成分复杂，所得商品水平，特别是杂质指标很难达标，这将使所得商品的价值遭到明显影响，由此使铜渣的资源化借助失去经济性。对此，应引起投资者高度看重。
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