水淬铜渣技术要求标准研究

舒敏，刘昆，李德军，彭康，王迪，徐玉婷，叶林敏靓

（1.铜陵市标准化研究中心，安徽 铜陵244000；2.铜陵海关，安徽 铜陵244000；3.铜陵有色金属集团股份有限公司，安徽 铜陵244000）

1 编制水淬铜渣技术要求企业标准的意义

有色工业是国民经济的重要基础产业，在我国工业化、城镇化进程中发挥着重要作用。《关于加快推进生态文明建设的意见》[1]明确指出：“全面促进资源节约循环高效利用，推动利用方式根本转变。”发展循环经济，按照减量化、再利用、资源化的原则，推进矿渣等大宗固体废弃物综合利用，对涉及有色企业处理主要污染排放物的冶炼渣综合利用，日显其重要。

根据中国有色金属工业协会统计[2]，2018年，我国有色金属工业铜产量为903 万t，其中矿产铜产量为667 万t。按1 t 矿产铜产生4 t 铜渣测算，2018年产生铜渣约2 668 万t。铜渣的含铁量很高，还含有不同量的Cu，Pb，Zn 等金属，另外还含有较高的SiO2和CaO等成分，应用领域较为广泛。

水淬铜渣是铜冶炼过程中产生的一种工业废渣,是熔融态炼铜炉渣在炉后水淬池中经急冷粒化而成的玻璃质材料。水淬铜渣的外观呈黑色,颗粒略粗于普通砂,质地坚硬，棱角分明，表面光滑，空隙率大，基本以玻璃相存在。

水淬铜渣中含有的游离氧化钙，在水化后体积膨胀，造成体积安定性不良，会影响到使用。为避免在使用过程中Cu 和Fe 等有价金属的浪费，提高资源化利用效率，经过多年不断技术创新，提出了水淬铜渣的企业标准，为水淬铜渣的应用提供了技术保障，受到用户欢迎与肯定。以高质量标准规范和引领水淬铜渣利用的高质量发展，以水淬铜渣高质量产品标准，促进资源化利用行业的可持续发展。

2 水淬铜渣的特点

水淬后的铜渣组织结构致密，铁、铜、硅交互嵌布，渣中铜元素主要以Cu2S 和Cu 形成的冰铜相状态存在，并夹杂少量FeS，ZnS，PbS，粒度小于100 μm，但大部分在5 μm 以下，大于50 μm 的铜粒子很少，冰铜相内成分复杂，铜结合率较高[3]。水溶铜渣的颗粒大小不等，形状不规则，有个别细针状颗粒和炉渣状多孔颗粒，颗粒组成略大于普通砂的级配区。

因水淬铜渣中含有铁的氧化物及脉石等形成的硅酸盐与氧化物，其摩氏硬度在5.4～5.46，密度约为4.495 t/m3，可作为生产磨料的原料，代替黄砂用作除锈磨料，在国内外船舶制造工业的喷砂除锈工艺中已有应用。

3 水淬铜渣企业标准编制的原则

（1）规范性原则。该标准严格按照GB/T 1.1—2009《标准化工作导则 第1 部分：标准的结构和编写》给出的规则，并结合GB/T 20001.10—2014《标准编写规则第10 部分：产品标准》等基础标准，保证了标准的规范性。

（2）协调性原则。在确定标准评价指标时，广泛参考了已有的铜冶炼渣相关国标、行标中所设定的技术要求，与已颁布实施的国内相关技术标准进行协调，尽量与国家相关标准、法规接轨，保证标准的统一性和协调性。近年发布的铜冶炼渣相关国家标准有：GB/T 20424—2006《重金属精矿产品中有害元素的限量规范》、GB/T 27682—2011《铜渣精矿》、GB/T 33813—2017《用于水泥和混凝土中的精炼渣粉》、GB/T 17850.3—1999《涂覆涂料前钢材表面处理 喷射清理用非金属磨料的技术要求铜精炼渣》等。本标准的研制在兼顾考虑上述标准中产品性能指标的同时，更加关注了水淬渣的高效能特性要求。

（3）适用性原则。本标准的制定基于水淬铜渣的利用现状及特点，对标准中的技术要求尽可能进行了量化，使其具有可操作性，便于水淬铜渣产品的应用。

（4）科学性原则。查阅了国内相关技术资料和标准规范，对水淬铜渣涉及到的相关专业知识进行了大量的研究分析，力求科学性。

4 标准主要内容

在掌握水淬铜渣产品的性能、特点以及国内相关技术资料分析的基础上，结合行业对水淬铜渣的利用情况，明确了标准化对象的边界，确定了标准所针对的使用对象及标准的主要内容。

4.1 术语和定义

为便于使用者理解标准内容，给出了可能理解不一致、在标准文本中多次使用、覆盖本标准范围所属领域的水淬铜渣的定义，即：熔融态炼铜炉渣在炉后水淬池中经急冷粒化而形成的产品。

4.2 技术要求

产品技术要求包括了外观、技术性能、环保等方面的指标。指标选取按照重点突出、科学合理、可操作性强同时指标数据易于获取。采用定性和定量指标相结合的原则，对水淬铜渣的外观，以及Cu，S，Fe，SiO2，CaO 等化学成分进行了规定。在外观上水淬铜渣为黑色颗粒状固体；Cu，S，Fe，SiO2，CaO 含量（质量分数）分别不大于0.8%，1.2%，45%，37%，8%。

4.3 试验方法

为了统一检测标准，保证检测数据的公平、公正，标准规定了水淬铜渣的外观和Cu，S，Fe，SiO2，CaO 等化学成分的试验方法。Cu 含量的分析方法参照DB34/T 2879—2017《铜渣尾矿化学分析方法 铜含量的测定》的规定进行；S 含量的分析方法参照GB/T 16597—2019《冶金产品分析方法—X 射线荧光光谱通则》的规定进行；Fe 含量的分析方法参照DB34/T 2878—2017《铜渣尾矿化学分析方法铁含量的测定》的规定进行；SiO2和CaO 含量的分析方法参照YB/T 4177—2008《炉渣X 射线光谱分析方法》的规定进行。

4.4 检验规则

为确保出厂产品符合标准要求，规定了包括出厂检验、批次检验以及不合格品的要求。Cu 为出厂必检项目，S，Fe，SiO2，CaO 等根据合同要求协商检测；产品为同等生产条件下连续生产，生产控制样和出厂产品的检测以当日生产量组批，原则上不超过1 500 t。检验结果如不符合标准结果，应取双倍重新进行复检，对复检不符合指标，判定该产品不合格。

5 结语

水淬铜渣原作为工业固废，代黄砂应用于除锈工艺上，工程性能良好。大量无害化、资源化利用，不但可以解决砂源不足的困难,也使水淬铜渣成为一种再生资源，变废为宝，减少了环境污染，并取得良好的经济效益和社会效益。

水淬铜渣标准的制定，将统一和规范水淬铜渣的产品，通过对水淬铜渣技术性能的规范，有利于提高水淬铜渣的资源化利用水平，生产企业将在生产制造中自觉有效制止浪费，合理利用资源，确保产品的可靠性。

在先进标准的引领下，可有效支撑并领航水淬渣资源化利用行业的绿色、循环发展。水淬铜渣标准的定性要求和关键指标的定量要求，随着技术进步和产业发展，还将不断予以扩展和提高。