一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法技术

本发明专利技术提供了一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法，该方法包括以下步骤：(1)装料；开启RH炉真空泵以及煤氧枪；(2)进液管吹惰性气体，回收易挥发杂质组元；(3)铜渣内吹氧化性气体进行适当过氧化处理，脱硫并回收金属铜；(4)铜渣内喷吹还原性物质的进行适当过还原处理，回收铜、镍与钴；(5)真空处理结束，完成熔融金属铜与铁硅渣的分离；(6)铁硅渣倒入具有惰性和氧化性两类气氛的盛渣罐中处理。本发明专利技术采用RH炉多气氛真空循环搅拌处理以及液态金属铜捕集，通过调渣剂调渣、真空处理、分阶段氧化与还原气氛构造等手段，彻底分离回收铜渣中锌、铅等易挥发物质与铜、镍、钴等相对铁易还原组元，完成对铜渣的综合利用。

A comprehensive utilization method of copper slag based on RH furnace multi atmosphere vacuum treatment

The invention provides a comprehensive utilization method of copper slag based on RH furnace multi-atmosphere vacuum treatment, which comprises the following steps: (1) charging; opening RH furnace vacuum pump and coal oxygen lance; (2) blowing inert gas into liquid inlet pipe to recover volatile impurities; (3) blowing oxidizing gas in copper slag for proper peroxidation treatment, desulfurization and return. Copper recovery; (4) the copper slag was injected with reductive substances to recover copper, nickel and cobalt; (5) after vacuum treatment, the separation of molten copper and iron-silicon slag was completed; (6) iron-silicon slag was poured into a slag tank with inert and oxidizing atmosphere. The method adopts RH furnace multi-atmosphere vacuum circulating stirring treatment and liquid copper capture, and completely separates and recovers zinc, lead and other volatile substances from copper slag and relatively iron-reducing components such as copper, nickel and cobalt by means of slag adjusting, vacuum treatment, staged oxidation and reduction atmosphere construction, and completes the comprehensive benefit to copper slag. Use.

【技术实现步骤摘要】
一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法
本专利技术涉及冶金资源综合利用领域，具体涉及一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法。
技术介绍
铜渣是火法炼铜工艺中产生的极有价值的冶金二次资源，特别是铜渣中铁、铜、铅、锌等资源较为丰富，具备很高回收价值。目前，我国每年产生1500多万吨铜渣，而大量铜渣仍无法综合利用堆存在渣场，既占用土地也污染环境。随着环境保护要求的提高以及矿产资源的日益枯竭，如何回收和利用铜渣具有十分重要的意义。电炉贫化或者铜渣选矿回收铜后的铜渣中铜含量仍达到0.2％～0.6％，且大部分以硫化物形式存在，在对铜渣磁选提取四氧化三铁或者还原制备金属铁时，有害元素铜、硫等很容易进入四氧化三铁矿或者金属铁中，既浪费了宝贵的铜资源同时也影响了铁资源的回收，导致无法实现其综合利用。申请号为201410345197.2的中国专利公开了“一种利用铜渣还原铁水直接冶炼含铜抗菌不锈钢的方法”，提出直接将铜渣中的铜、镍作为合金化元素制备含铜不锈钢，由于含铜不锈钢的市场需求量非常少，且存在严格的含铜钢的循环利用制度，根本无法满足每年1500万吨排放量的铜渣综合利用要求。由此可见，要实现铜渣的综合利用，必须解决铜渣中铜、硫、钴、镍等对铁资源回收产生影响的组元的彻底分离。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法，彻底地将铜渣中的铅、锌、镍、钴等组元分离回收，以利于铜渣中铁资源的回收，实现铜渣的综合利用。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法，包括以下步骤：(1)装料将熔融铜渣、熔融金属铜与适量的调渣添加剂装入带感应加热装置的盛铜容器内，静置分层；熔融铜渣位于上部，熔融金属铜位于下部，将熔融金属铜与熔融铜渣温度控制在1250℃～1450℃；然后将RH炉的进液管和出液管浸入到所述盛铜容器的熔融铜渣内，但不接触熔融金属铜；开启RH炉真空泵将真空室抽成真空，所述盛铜容器中的熔融铜渣沿所述进液管和所述出液管内的空腔通道上升流入所述真空室内，启动真空室内煤氧枪开始加热真空室内铜渣；(2)真空处理铜渣，回收易挥发杂质组元向所述进液管内的熔融铜渣吹入带压的惰性驱动气体，然后在气体压差及驱动气体的带动下，所述盛铜容器中的熔融铜渣不断地由所述进液管上升流入所述真空室内，然后所述真空室内的熔融铜渣再通过所述出液管流下返回至所述盛铜容器内；同时，所述真空室内的熔融铜渣中的易挥发杂质组元以硫化物形态和单质形态直接挥发，完成易挥发杂质组元的分离过程，挥发气体进入与所述RH炉连通的冷凝器被冷凝，得到易挥发杂质组元的硫化物、氧化物与单质的混合物；(3)适当过氧化处理处理完铜渣中易挥发杂质组元的分离后，继续保持铜渣的循环流动，并向所述进液管内的熔融铜渣吹送氧化性气体，使铜渣中的硫化亚铜与铜渣中形成的氧化物反应生成液态金属铜，在密度差作用下，生成的液态金属铜被盛铜容器底部的液态金属铜捕集，同时，铜渣中其它硫化物在氧化性气氛中生成二氧化硫完成脱硫；(4)适当过还原处理完成铜渣的适当过氧化之后，继续保持铜渣的循环流动，同时向所述进液管内的熔融铜渣吹送还原性物质；所述铜渣中生成的铜、镍、钴及铁，被盛铜容器底部的液态金属铜捕集；(5)熔融金属铜与铁硅渣的分离完成步骤(2)～(4)后，停掉煤氧枪、RH炉真空泵以及盛铜容器的感应加热；此时的铜渣为富含氧化亚铁与氧化硅的铁硅渣，在盛铜容器静置后，铁硅渣与粗铜分层，粗铜从出铜口排出到其他盛铜容器中；当所述熔融粗铜全部自出铜口排出后，将所述熔融剩余铁硅渣通过出渣口倒入到具有惰性气体保护的盛渣罐中或倒入到具有氧化性气氛的盛渣罐中；(6)铁硅渣的回收处理在所述具有惰性气体保护的盛渣罐中，铁硅渣中夹带的少量液态金属铜在冷却过程中生成金属铜粒，冷却后破碎、重选，并去除铁硅渣中的金属铜颗粒；在所述氧化性气氛的盛渣罐中吹送氧化性气体，使渣中氧化亚铁转变成四氧化三铁，对冷却的铁硅渣进行破碎、磁选，得到富磁铁矿和富含硅石的废渣。优选地，所述铜渣由98％～100％的未贫化含铜量为1％～8％的熔炼铜渣以及0～2％的粗铅火法精炼产生的铜浮渣组成，所述的熔融金属铜为铜冶炼厂铜锍吹炼后所得液态粗铜或者为火法精炼之后的液态精炼铜；每批加入料中铜渣与金属铜重量比为2～5：1；调渣添加剂为石灰、电石渣、萤石中的一种或多种。优选地，所述调渣添加剂由石灰和/或电石渣、萤石组成，石灰和/或电石渣的总使用量为铜渣总质量的1％～6％，萤石的用量为铜渣总质量的0.2％～3％。优选地，所述的RH炉顶部设置有插入真空室内的煤氧枪，所述的煤氧枪向真空室内喷吹煤粉和氧气对铜渣进行补充加热；所述RH炉真空室内的真空度为10～1000帕。优选地，步骤(2)中，所述惰性驱动气体为氮气或氩气；步骤(3)中，所述氧化性气体为空气或氧气；步骤(4)中，所述还原性物质为碳粉、电石渣粉、甲烷、氯化钙、氯化钠、氯化铁中的一种或多种，载物气体介质为氮气。优选地，步骤(6)中，所述惰性气体为氮气，所述氧化性气体为氧气或空气。优选地，步骤(5)中，根据需要将所述熔融粗铜送去火法精炼与电解精炼，可得到纯度较高的铜；步骤(6)中，去除金属铜颗粒后剩余的铁硅渣直接作为硅铁铁合金和硅铝铁铁合金的冶炼原料；所述富磁铁矿可作为炼铁原料，富含硅石的废渣可用作建筑材料。优选地，所述盛铜容器底部的熔融金属铜既作为铜渣感应加热的热量提供者，同时又可以作为铜渣中金属铜、镍、钴的捕集剂，使用结束后仍进入铜冶炼厂的粗铜精炼环节完成镍、钴、铁的分离回收。本专利技术的有益效果是：1、以未经贫化处理的高铜铜渣为对象，在RH炉一个反应器内，通过多气氛(惰性-氧化-还原)构造，同时实现锌、铅、硫、铜、镍、钴等组元的分离回收，为剩余熔融富铁硅渣的回收创造了条件。2、采用RH炉的多气氛真空循环处理铜渣方式，可以把铜渣贫化与铜渣综合利用结合起来，进一步缩短流程并提高效率。如不考虑铜渣中铁和硅的回收，可直接将该方法代替现有的铜渣电炉贫化与选矿贫化处理工艺。3、对吹炼得到的熔融粗铜或者火法精炼后的熔融精炼铜进行感应加热对铜渣提供热量，同时熔融金属铜还作为铜渣中铜、镍、钴等金属元素的捕收剂，捕集的金属元素可在粗铜的精炼阶段完成分离回收。4、去除铜、硫、镍、钴、铅、锌等组元的剩余铁硅渣可直接用于硅铁和硅铝铁的冶炼，实现铁与硅元素的回收利用。5、由于具备真空处理工艺，本专利技术可在解决铜渣综合利用的同时，解决铅金属熔析精炼过程产生的铜浮渣的综合利用问题。6、本专利技术工艺借鉴了炼钢工业中的成熟高效RH精炼炉，流程短、操作简单可控、处理效率高、对环境污染小，有效解决铜渣中各类资源的综合利用问题。附图说明图1为本专利技术工艺流程图；图2是本专利技术实施例提供的基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法的工作原理示意图；图2中：1-RH炉，2-煤氧枪，3-冷凝器，4-真空室，5-导管，6-进液管，7-出液管，8-铜渣，9-金属铜，10-出铜口，11-出渣口，12-盛铜容器，13-感应加热装置。具体实施方式为使本专利技术的专利技术目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“下部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)装料将熔融铜渣、熔融金属铜与适量的调渣添加剂装入带感应加热装置的盛铜容器内，静置分层；熔融铜渣位于上部，熔融金属铜位于下部，将熔融金属铜与熔融铜渣温度控制在1250℃～1450℃；然后将RH炉的进液管和出液管浸入到所述盛铜容器的熔融铜渣内，但不接触熔融金属铜；开启RH炉真空泵将真空室抽成真空，所述盛铜容器中的熔融铜渣沿所述进液管和所述出液管内的空腔通道上升流入所述真空室内，启动真空室内煤氧枪开始加热真空室内铜渣；(2)真空处理铜渣，回收易挥发杂质组元向所述进液管内的熔融铜渣吹入带压的惰性驱动气体，然后在气体压差及驱动气体的带动下，所述盛铜容器中的熔融铜渣不断地由所述进液管上升流入所述真空室内，然后所述真空室内的熔融铜渣再通过所述出液管流下返回至所述盛铜容器内；同时，所述真空室内的熔融铜渣中的易挥发杂质组元以硫化物形态和单质形态直接挥发，完成易挥发杂质组元的分离过程，挥发气体进入与所述RH炉连通的冷凝器被冷凝，得到易挥发杂质组元的硫化物、氧化物与单质的混合物；(3)适当过氧化处理处理完铜渣中易挥发杂质组元的分离后，继续保持铜渣的循环流动，并向所述进液管内的熔融铜渣吹送氧化性气体，使铜渣中的硫化亚铜与铜渣中形成的氧化物反应生成液态金属铜，在密度差作用下，生成的液态金属铜被盛铜容器底部的液态金属铜捕集，同时，铜渣中其它硫化物在氧化性气氛中生成二氧化硫完成脱硫；(4)适当过还原处理完成铜渣的适当过氧化之后，继续保持铜渣的循环流动，同时向所述进液管内的熔融铜渣吹送还原性物质；所述铜渣中生成的铜、镍、钴及铁，被盛铜容器底部的液态金属铜捕集；(5)熔融金属铜与铁硅渣的分离完成步骤(2)～(4)后，停掉煤氧枪、RH炉真空泵以及盛铜容器的感应加热；此时的铜渣为富含氧化亚铁与氧化硅的铁硅渣，在盛铜容器静置后，铁硅渣与粗铜分层，粗铜从出铜口排出到其他盛铜容器中；当所述熔融粗铜全部自出铜口排出后，将所述熔融剩余铁硅渣通过出渣口倒入到具有惰性气体保护的盛渣罐中或倒入到具有氧化性气氛的盛渣罐中；(6)铁硅渣的回收处理在所述具有惰性气体保护的盛渣罐中，铁硅渣中夹带的少量液态金属铜在冷却过程中生成金属铜粒，冷却后破碎、重选，并去除铁硅渣中的金属铜颗粒；在所述氧化性气氛的盛渣罐中吹送氧化性气体，使渣中氧化亚铁转变成四氧化三铁，对冷却的铁硅渣进行破碎、磁选，得到富磁铁矿和富含硅石的废渣。...

【技术特征摘要】
1.一种基于RH炉多气氛真空处理的铜渣综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)装料将熔融铜渣、熔融金属铜与适量的调渣添加剂装入带感应加热装置的盛铜容器内，静置分层；熔融铜渣位于上部，熔融金属铜位于下部，将熔融金属铜与熔融铜渣温度控制在1250℃～1450℃；然后将RH炉的进液管和出液管浸入到所述盛铜容器的熔融铜渣内，但不接触熔融金属铜；开启RH炉真空泵将真空室抽成真空，所述盛铜容器中的熔融铜渣沿所述进液管和所述出液管内的空腔通道上升流入所述真空室内，启动真空室内煤氧枪开始加热真空室内铜渣；(2)真空处理铜渣，回收易挥发杂质组元向所述进液管内的熔融铜渣吹入带压的惰性驱动气体，然后在气体压差及驱动气体的带动下，所述盛铜容器中的熔融铜渣不断地由所述进液管上升流入所述真空室内，然后所述真空室内的熔融铜渣再通过所述出液管流下返回至所述盛铜容器内；同时，所述真空室内的熔融铜渣中的易挥发杂质组元以硫化物形态和单质形态直接挥发，完成易挥发杂质组元的分离过程，挥发气体进入与所述RH炉连通的冷凝器被冷凝，得到易挥发杂质组元的硫化物、氧化物与单质的混合物；(3)适当过氧化处理处理完铜渣中易挥发杂质组元的分离后，继续保持铜渣的循环流动，并向所述进液管内的熔融铜渣吹送氧化性气体，使铜渣中的硫化亚铜与铜渣中形成的氧化物反应生成液态金属铜，在密度差作用下，生成的液态金属铜被盛铜容器底部的液态金属铜捕集，同时，铜渣中其它硫化物在氧化性气氛中生成二氧化硫完成脱硫；(4)适当过还原处理完成铜渣的适当过氧化之后，继续保持铜渣的循环流动，同时向所述进液管内的熔融铜渣吹送还原性物质；所述铜渣中生成的铜、镍、钴及铁，被盛铜容器底部的液态金属铜捕集；(5)熔融金属铜与铁硅渣的分离完成步骤(2)～(4)后，停掉煤氧枪、RH炉真空泵以及盛铜容器的感应加热；此时的铜渣为富含氧化亚铁与氧化硅的铁硅渣，在盛铜容器静置后，铁硅渣与粗铜分层，粗铜从出铜口排出到其他盛铜容器中；当所述熔融粗铜全部自出铜口排出后，将所述熔融剩余铁硅渣通过出渣口倒入到具有惰性气体保护的盛渣罐中或倒入到具有氧化性气氛的盛渣罐中；(6)铁硅渣的回收处理在所述具有惰性气体保护的盛渣罐中，铁硅渣中夹带的少量液态金属铜在冷却过程中生成金属铜粒，冷却后破碎、重选，并去除铁硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖赛君，王正，丁龙，章俊，樊友奇，丁德胜，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34