铜熔炼渣中组元Fe_(3)O_(4)对铜的阻滞行为及机制

摘要

机械夹带和化学溶解是造成铜冶炼过程金属损失的主要路径,而这两种损失路径均受铜熔炼渣成分影响明显。以Fe_(3)O_(4)和Cu2O为研究对象,模拟铜熔炼造渣过程的主要条件,研究铜熔炼渣中组元Fe_(3)O_(4)对铜的阻滞行为。研究结果表明:组元Fe_(3)O_(4)对铜离子具有明显的阻滞效应,包括化学溶解阻滞和物理性阻滞。化学阻滞主要是Cu(Ⅰ)与Fe_(3)O_(4)结构中次晶格八面体中Fe(Ⅱ)发生离子交换,取代部分铁位形成Fe(Ⅲ)—O—Cu(Ⅰ)键,铜离子被滞留在四氧化三铁晶格中形成铜掺杂态铁氧化物;物理阻滞主要与以Fe(Ⅲ)为网络形成剂构建的玻璃网络体有关,Fe(Ⅲ)与渣中[SiO4]四面体中的Si—O键结合形成Fe(Ⅲ)—O(BO)—Si键,桥氧键含量增加导致渣黏度增大,铜离子和金属铜颗粒流动性变差,被Fe(Ⅲ)—O(BO)—Si网络体包裹进入玻璃体中,造成铜熔炼渣中铜的多元化损失。通过提高铜熔炼渣碱度,破坏玻璃网络结构和Fe_(3)O_(4)结构中Fe(Ⅲ)—O—Cu(Ⅰ)键,可以明显增加铜的资源化回收效果。