精矿冶炼过程中固体废物的鉴别赵伟;严文勋;封亚辉【摘要】在铜精矿、铅精矿和锌精矿的冶炼过程中，产生多种固体废物，例如冰铜渣、阳极炉渣、脱铜炉渣、酸浸渣、锌铜渣。

实验针对冶炼精矿过程中产生的固体粉末进行鉴别，首先利用X射线荧光光谱（XRF ）对制得的精矿和固体废物粉末中的元素进行半定量分析，得出这些物质的主要元素，然后利用X射线衍射（X RD ）技术对粉末中存在的物相进行分析，从而推断出固体粉末的属性。

通过精矿与固体废物的比较，完成对固体废物的识别与鉴定。

通过实验建立了这3种精矿与5种固体废物的鉴别方法，对进口固体废物的监管提供指导。

%Many solid wastes were generated in smelting process of copper concentrate ,lead concentrate and zinc concentrate ,for example ,matte residue ,anode furnace s lag ,decoppering furnace slag ,acid leaching residue and zinc‐copper slag .The solid powders generated in concentrate smelting process were identified in proposed study .Firstly ,the elements in concentrate and solid waste powders were semi‐quantitatively analyzed by X‐ray fluorescence spectrometry (XRF) to determine the type of major elements .Then ,the phases in powders were analyzed by X‐ray diffraction (XRD) to infer the properties of solid powders .The recognition and identification of solid wastes were completed through the comparison of concentrate and solid wastes .The identification method of three concentrates and five solid wastes was established accord‐ing to the experimental method ,which provided guidance for the supervision of imported solid wastes .【期刊名称】《冶金分析》【年(卷),期】2016(036)010【总页数】5页(P57-61)【关键词】精矿冶炼;固体废物;X射线荧光光谱;X射线衍射【作者】赵伟;严文勋;封亚辉【作者单位】江苏出入境检验检疫局，江苏南京210001;江苏出入境检验检疫局，江苏南京210001;江苏出入境检验检疫局，江苏南京210001【正文语种】中文近年来，国家进口大量有色金属精矿用于冶炼，例如铜精矿、铅精矿、锌精矿等，这些精矿的进口大大缓解了国内矿产资源的不足[1-2]。

精矿在冶炼过程中产生多种固体废物，有些固体废物为明令禁止进口的，也有些是通过许可可以进口的[3]，研究这些固体废物的鉴别方法对于阻止有毒有害固体废物于国门之外有着重要的意义。

每种有色金属精矿在冶炼过程中都会产生固体废物，而不同的原料和不同的冶炼工艺产生的固体废物不同。

关于固体废物鉴别的研究已有报道[4-6]。

本文分别选取了铜精矿、铅精矿和锌精矿冶炼过程中产生的几种固体废物，利用X射线荧光光谱仪(XRF)[7-8]、X射线衍射仪(XRD)[9-10]进行分析，与精矿原料进行对比，得出其中的物相组成，这对固体废物的识别与鉴别具有重要的意义。

1.1 主要仪器及参数AXIOS X射线荧光光谱仪(荷兰帕纳科公司)；D8 Focus X射线衍射仪(德国布鲁克公司)。

X射线荧光光谱仪参数如下：X射线工作电压为20 kV，工作电流为10 mA，晶体为LiF200；X射线衍射仪参数为：X射线对阴极为铜靶，工作电压为40 kV，工作电流为40 mA，扫描速度为2 °/min，发散狭缝为1°，防散射狭缝为2°，接收狭缝为0.2°，扫描范围(2θ)为10°～60°，探测器为LynxEye阵列探测器。

1.2 实验方法1.2.1 样品制备按照GB/T 2007.1～2的规定取样和制样：在一批散装货物装卸、加工或衡量的移动过程中，按一定质量或时间间隔取份样，将取得的份样混合后经过干燥、破碎、混合、缩分而得到分析试样。

研磨试样并通过38 μm标准筛，于(105±5)℃下烘1～2 h，然后置于干燥器中，冷却至室温备用。

1.2.2 实验方法(1)将试样压片后置于试样架上，将试样架置于X射线荧光光谱仪操作平台上，按仪器工作条件进行测定；(2)将试样均一且与试样架面保持一致地填充于试样架上，将试样架置于X射线衍射仪的样品架上，按仪器工作条件进行测定。

2.1 铜精矿及其固体废物的分析与鉴别2.1.1 铜精矿典型铜精矿的XRF半定量结果如表1所示，可见其主要由铜、铁、镁、硅和硫元素组成，还含有少量的铝和钙元素。

典型铜精矿的XRD表征结果如图1所示，经检索，经过浮选的铜精矿成分较简单，一般为黄铜矿(CuFeS2)、黄铁矿(FeS2)和石英(SiO2)，还含有少量的斑铜矿(Cu5FeS4)。

通过XRF、XRD技术联用，对铜精矿的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，铜精矿主要由黄铜矿(CuFeS2)、黄铁矿(FeS2)和石英(SiO2)等物相组成，还含有少量的斑铜矿(Cu5FeS4)。

XRD可以解析出铜精矿中主要物相构成，这些主要的金属矿物物相和少量的脉石矿物构成了铜精矿的物相属性识别的特征。

2.1.2 冰铜渣在铜精矿的冶炼过程中，冰铜渣是一种重要的固体废物。

典型冰铜渣的XRF半定量结果如表2所示。

由表2可见其主要由铜、铁、锌、砷和硫等元素组成，还含有少量的钾、镍和钙等元素。

典型冰铜渣的XRD表征结果如图2所示，经检索，冰铜渣中主要物相为FeS、CuS2，该两种物质合称冰铜，除此以外，还含有石英(SiO2)和氧化锌(ZnO)。

通过XRF、XRD技术联用，对冰铜渣的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，冰铜渣主要由冰铜、石英和氧化锌组成。

通过与铜精矿的物相组成比对可发现，冰铜渣的物相组成与铜精矿基本无交叉，这些物相组成成为冰铜渣的识别特征，也是其区别于铜精矿的识别特征。

2.1.3 阳极炉渣在铜精矿的冶炼过程中，阳极炉渣也是一种重要的固体废物。

典型阳极炉渣的XRF半定量结果如表3所示，可见其主要由铜、铁、锌、砷和硅等元素组成。

典型阳极炉渣的XRD表征结果如图3所示，经检索，阳极炉渣中主要物相为Cu2O和FeS。

通过XRF、XRD技术联用，对阳极炉渣的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，阳极炉渣主要由Cu2O和FeS组成。

通过与铜精矿的物相组成比对可发现，阳极炉渣的物相组成与铜精矿基本无交叉，这些物相组成成为阳极炉渣的识别特征，也是其区别于铜精矿的识别特征。

2.2 铅精矿及其固体废物的分析与鉴别2.2.1 铅精矿典型铅精矿的XRF半定量结果如表4所示，可见铅精矿主要由铅、锌、硫、铁、铜、和硅等元素组成。

典型铅精矿的XRD表征结果如图4所示，经检索，铅精矿中主要的物相包括方铅矿(PbS)、铅矾(PbSO4)和闪锌矿(ZnS)。

通过XRF、XRD技术联用，对铅精矿的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，铅精矿主要由方铅矿(PbS)、闪锌矿(ZnS)和铅矾(PbSO4)等主要物相组成。

XRD可以解析出铅精矿中主要物相构成，这些物相组成构成了铅精矿的物相属性识别的特征。

2.2.2 脱铜炉渣在铅精矿的冶炼过程中，脱铜炉渣是一种重要的固体废物。

典型脱铜炉渣的X射线荧光光谱(XRF)半定量分析结果如表5所示。

由表5可见：脱铜炉渣主要由铜、铅、锌、铁、硫和钙等元素组成。

典型脱铜炉渣的XRD表征结果如图5所示，经检索，脱铜炉渣中主要物相为方解石(CaCO3)、氧化铅、CuS和石英。

通过XRF、XRD技术联用，对脱铜炉渣的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，脱铜炉渣主要由方解石(CaCO3)、氧化铅、CuS和石英组成。

通过与铅精矿的物相组成比对可发现，脱铜炉渣的物相组成与铅精矿基本无交叉，这些物相组成成为脱铜炉渣的指纹识别特征，也是其区别于铅精矿的识别特征。

2.2.3 酸浸渣在铅精矿的冶炼过程中，酸浸渣也是一种重要的固体废物。

典型酸浸渣的XRF半定量结果如表6所示，可见其主要由铅、铁、锌、硅、铜、钙等元素组成。

典型酸浸渣的XRD表征结果如图6所示，经检索，酸浸渣中主要物相为铁酸锌(ZnFe2O4)、铅矾(PbSO4)和石英。

通过XRF、XRD技术联用，对酸浸渣的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，酸浸渣主要由铁酸锌(ZnFe2O4)、铅矾(PbSO4)和石英组成。

通过与铅精矿的物相组成比对可发现，酸浸渣的物相组成与铅精矿基本无交叉，这些物相组成成为酸浸渣的识别特征，也是其区别于铅精矿的识别特征。

2.3 锌精矿及其固体废物的分析与鉴别2.3.1 锌精矿典型锌精矿的XRF半定量结果如表7所示，可见，锌精矿主要由锌、铅、硫、铁、铜、硅和铝等元素组成。

典型锌精矿的XRD表征结果如图7所示，经检索，锌精矿中主要的物相包括闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)。

通过XRF、XRD技术联用，对锌精矿的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，锌精矿主要由闪锌矿(ZnS)和方铅矿(PbS)两种主要物相组成。

XRD可以解析出锌精矿中主要和少数的金属矿物的物相构成，对锌精矿中的物相属性解析清晰明了，这些物相组成构成了锌精矿的物相属性识别的特征。

2.3.2 锌铜渣在锌精矿的冶炼过程中，锌铜渣是一种重要的固体废物。

典型锌铜渣的XRF半定量结果如表8所示，可见，其主要由铜、铅、锌、铁、硫、铝和钙等元素组成。

典型锌铜渣的XRD表征结果如图8所示，经检索，锌铜渣中主要物相为ZnSO4、Cu2O和石英。

通过XRF、XRD技术联用，对锌铜渣的物相属性进行识别。

XRD表征结果表明，锌铜渣主要由ZnSO4、Cu2O和石英组成。

通过与锌精矿的物相组成比对可发现，锌铜渣的物相组成与锌精矿基本无交叉，这些物相组成成为锌铜渣的识别特征，也是其区别于锌精矿的识别特征。