铜渣是铜冶炼过程中产出的副产物,2016年我国年产铜渣量近2000万t。目前,富含大量有价金属的铜渣因缺少有效回收而被长期堆存,既占用土地又污染环境,造成资源的巨大浪费。在铜、铁矿资源日趋枯竭情况下,优化铜渣冶炼方法,提高渣中铜、铁金属资源有效回收利用将成为有色冶金发展的一项战略目标。铜渣主要由火法冶炼工艺产生,渣中富含有价金属铜、铁含量较高,一般Fe含量大都在40%左右,Cu含量为0.5⁸%。然而,传统的铜渣还原贫化金属回收过程,由于还原程度控制不严格,产物中往往得到大量金属合金或混合物物相,需要后续复杂的浸出工艺进行分离处理,有价金属整体回收效果不佳,渣中铜、铁回收率小于75%,且一次性可处理渣量较少,工艺尚未大规模工业化,同时,由于需要加入浸出试剂量较大,对设备产生严重腐蚀,环境受到污染。因此,为实现选择性有效回收渣中铜、铁金属资源,避免过程中大量金属合金的生成,本研究通过控制渣中铜相优先于铁氧化物贫化分离,提出采用熔融铜渣分步贫化方法（铜锍沉降→还原贫化铜→还原贫化铁）对铜铁进行高效分离,实现渣中金属的有效回收和资源化利用。以国内某铜冶炼企业的熔池熔炼渣为对象,研究不同贫化温度、时间、助熔剂CaO和还原剂炭粉添加量对渣中铜铁选择性贫化分离效果的影响规律并确定最优贫化条件。实验研究结果表明:铜锍沉降是一个物理过程,熔渣中存在的大量Cu₂S颗粒因相互间的引力作用碰撞而聚集长大,形成的大尺寸锍相由于重力和密度等物理性质差异与渣相分离,实现渣中铜的初步贫化。渣含铜量随温度和贫化时间的增大而减小,当温度和贫化时间增大到一定程度时,减小趋势变缓,最终确定最佳贫化温度和时间分别为1350℃和25min,渣含铜由6.1%减小到3.23%,Cu₂S含量降至0.76%。还原贫化氧化铜过程中,高温下,添加适量还原剂炭粉,使其与渣中氧化铜发生还原反应,并使Fe₃O₄相向FeO转化,降低熔渣粘度,促进金属铜相的生成并与渣相分离。另外,添加的助熔剂CaO通过与渣中SiO₂固相结合,也进一步降低了熔渣粘度值,加大了贫化效果。一定范围内,渣中铜相贫化分离效果随温度、还原剂和助熔剂添加量的增大而加强,从能耗和成本等方面综合考虑,得出铜相还原贫化过程最佳条件为:反应温度、还原剂和助熔剂添加量分别为1350℃、2.5%和22%,最终实现渣含铜由6.1%降至0.51%,贫化率达91.64%。为进一步回收还原贫化铜尾渣中有价金属铁,结果显示,在温度、还原剂炭粉和助熔剂氧化钙添加量分别为1350℃、8%和24%条件下,渣中铁贫化效果较好,铁量由44.71%减小到11.94%,铁相还原率和贫化率分别达到86.12%和83.56%,体系转变为结构简单的SiO₂-CaO-Al₂O₃渣相,为后续铜渣的资源化利用提供了性能稳定的渣型。