一种由含铜熔渣回收有价组分的方法技术

本发明专利技术涉及一种由含铜熔渣回收有价组分的方法，其包括：S1、炉渣混合：将铜渣加入熔炼反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；S2、分离回收。本发明专利技术既可以处理热态熔渣，充分利用熔融铜渣物理热资源和热态冶金熔剂，又可以处理冷态炉渣，通过调整熔渣物理化学性质，利用含铜熔渣成熟的物理化学性质，实现了含铜熔渣冶金工艺，并解决目前炉渣大量堆积，环境污染问题，及重金属元素污染问题。

【技术实现步骤摘要】
一种由含铜熔渣回收有价组分的方法
本专利技术属于熔渣冶金
，具体涉及一种由含铜熔渣回收有价组分的方法。
技术介绍
铜的火法冶炼过程中，产生大量铜渣，铜渣包括含铜熔炼渣、含铜吹炼渣、铜火法贫化渣、铜渣浮选尾矿。含铜熔炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“造锍熔炼”过程中，每年排放出2000万吨以上，目前累计堆存达2亿多吨。随着“造锍熔炼”技术的不断发展，如闪速熔炼炉、诺兰达炉、瓦纽科夫炉、艾萨炉、奥斯麦特炉、三菱炉、金峰炉、底吹炉等，铜熔炼渣中Cu、Fe等金属含量提高，渣中铜含量达到20％，铁含量高达55％，铜熔炼渣是一种重要的二次资源。由“造锍熔炼”工艺的造锍熔炼炉放出的熔融铜熔炼渣温度高于1100℃，熔融铜熔炼渣也是重要的物理热资源。铜熔炼渣主要的利用方法是火法贫化与浮选回收铜组分。含铜吹炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“铜锍吹炼”过程中，如转炉吹炼渣、闪速吹炼渣、顶吹炉吹炼渣、底吹炉吹炼渣等，渣中铜含量达到35％，铁含量高达55％。熔融含铜吹炼渣也是重要的物理热资源。主要采用返回熔炼炉或电炉贫化或选矿方法进行回收铜组分。铜渣不仅是重要的二次资源，而且含有大量SiO2、CaO、MgO、Al2O3等冶金熔剂，化学反应活性强，是物理化学性质优良的熔渣体系，是热态冶金熟料，是成熟的冶金渣系。但含铜熔炼渣与含铜吹炼渣采用返回熔炼炉或电炉贫化或选矿方法，仅考虑铜组分的回收，贫化或选矿效果不好，而且浮选带来严重的环境污染。贫化或选矿后，渣含铜>0.3％以上，高于铜的可采品位0.2％。而一般铁矿石允许含铜质量分数不超过0.2％。较高的渣含铜，不利于后续的直接还原提铁或熔融还原炼铁，原因在于：在还原过程中，铜易还原并进入生铁。当超过0.3％时会降低钢材的焊接性，并引起钢的“热脆”现象，使轧制时产生裂纹。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种利用含铜熔渣回收有价组分的方法。本专利技术方法是一种新的熔渣冶金工艺，不仅降低渣含铜,，使渣含铜<0.1wt％，而且实现铜、铁、金银、铅、锌等组分的高效回收，获得低铜含铁物料如铁精矿与生铁，并解决目前炉渣大量堆积，环境污染及重金属元素污染等问题。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种由含铜熔渣回收有价组分的方法，其包括如下步骤：S1、炉渣混合：将铜渣加入熔炼反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；其中，所述条件a为反应熔渣的温度为1100～1450℃；所述条件b为反应熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.15～1.5；S2、分离回收：所述步骤S1反应后的熔渣，保温5～50min，沉降分离获得底部富铜相层、中部富铁相与上部含铁硅酸盐矿物相，同时生成含锌组分与含铅组分的烟烟尘，金组分、银组分进入富铜相；对各相进行回收处理。如上所述的方法，优选地，在所述步骤S1中，对于所述条件a调控的方法为：当所述反应熔渣的温度＜1100℃时，利用反应装置自身的加热功能，或向熔渣中加入燃料与预热的氧化性空气，使反应熔渣的温度达到1100～1450℃；当所述反应熔渣的温度＞1450℃时，向反应熔渣中加入含铜物料、冶金熔剂、含铁物料或含氟物料中的一种或几种，混合均匀，使混合熔渣的温度达到1100～1450℃；对于所述条件b调控的方法为：当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值<0.15时，向反应熔渣中加入碱性物料和/或碱性含铁物料；当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值>1.5时，向反应熔渣中加入酸性物料和/或酸性含铁物料。如上所述的方法，优选地，所述反应装置为保温装置或可转动的熔炼反应装置或带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置；其中，所述保温装置为可倾倒的熔炼反应渣灌或保温地坑；所述可转动的熔炼反应装置为转炉、熔炼反应渣罐；所述带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉、矿热炉、鼓风炉、高炉、感应炉、冲天炉、侧吹熔池熔炼炉、底吹熔池熔炼炉、顶吹熔池熔炼炉、反射炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、瓦钮可夫熔池熔炼炉、侧吹回转炉、底吹回转炉、顶吹回转炉。如上所述的方法，优选地，在所述步骤S1中，满足所述条件a和b的同时，应同时满足，控制所述熔渣保持熔渣中铜氧化物和铁氧化物还原为金属铜和FeO，熔渣中金属铁含量<3％。可通过加入还原剂、含碳的含铁物料中的一种或两种，其中，所述还原剂的用量为熔渣中铜和铁氧化物还原为金属铜和FeO的理论量110～140％；所述含碳的含铁物料为钢铁尘泥与烟灰、铁精矿含碳预还原球团、铁精矿含碳金属化球团、湿法炼锌挥发窑渣或焦炭炉尘泥与烟灰。如上所述的方法，优选地，所述铜渣是含铜熔炼渣、含铜吹炼渣、铜火法贫化弃渣、浮选尾渣、湿法炼铜渣中一种或几种，其中，所述含铜熔炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“造锍熔炼”过程，所述含铜吹炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“铜锍吹炼”过程，所述铜火法贫化弃渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣贫化后弃渣，所述浮选尾渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣选矿后尾渣；其中，所述含铜熔炼渣、含铜吹炼渣与贫化弃渣为熔融态或冷态，其中：所述熔融态的铜熔炼渣由“造锍熔炼”过程的含铜熔炼炉出渣口获得，或将含铜熔炼渣加热至熔融状态，所述熔融铜态的吹炼渣由“铜锍吹炼”过程的铜吹炼炉出渣口获得，或将铜吹炼渣加热至熔融状态，贫化弃渣由贫化炉出渣口获得，获将贫化渣加热至熔融状态；所述钙系矿物为石灰、石灰石、白云石、电石渣、赤泥或脱钠后高钙赤泥中的一种或几种；所述添加剂为SiO2、MgO、FeO、Fe2O3、MnO2、Al2O3、TiO2、Fe或Na2O中的一种或几种。如上所述的方法，优选地，所述含铜物料为铜渣、选铜尾矿、粗铜火法精炼渣、锌冶炼渣、锌冶炼烟灰与尘泥、铅冶炼炉渣、铅锌尾矿、镍冶炼渣、铅冰铜、砷冰铜、粗铅火法精炼渣、含铅烟化炉渣、铅冶炼烟尘与烟灰、铅酸电池、铜冶炼烟灰与尘泥、杂铜、含铜垃圾、含铜电路板、锡冶炼渣、锡尾矿中的一种或几种混合；其中，所述铜渣包括“造锍熔炼”产生的炉渣与“铜鋶吹炼”产生的炉渣、火法贫化炉渣、铜渣浮选尾渣；含铅炉渣为烟化炉炉渣与含铅熔炼渣，“ISP铅锌鼓风炉还原”或“烧结矿鼓风炉还原”或“固态高铅渣还原”或“液态高铅渣还原工艺”还原工艺产生含铅熔炼渣，含铅熔炼渣通过烟化炉冶炼产生含铅烟化炉渣；镍冶炼渣是“造锍熔炼”工艺产生的镍熔炼渣、“铜冰镍吹炼”工艺吹炼后的贫化炉渣、顶吹熔炼产生的镍沉降炉渣中一种或多种；锌冶炼炉渣包括湿法炼锌产生的炉渣与湿法炼锌产生的炉渣，其中湿法炼锌产生的炉渣是锌浸出渣、挥发窑渣、铁矾渣、酸洗后铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣一种或多种，竖罐炼锌是竖罐炼锌炉渣、旋涡熔炼炉渣、鼓风炉炉渣、电炉渣中的一种或多种；所述冶金熔剂为含CaO或SiO2的矿物，具体为石英砂、含金银石英砂、赤泥、脱钠后高钙赤泥、电石渣、白云石或石灰石中的一种或几种；所述含铁物料是普通铁精矿、普通铁精矿直接还原铁，普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由含铜熔渣回收有价组分的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、炉渣混合：将铜渣加入熔炼反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；其中，所述条件a为控制熔渣温度为1100～1450℃；所述条件b为控制熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.15～1.5；S2、分离回收：所述步骤S1反应后的熔渣，保温5～50min，沉降分离获得底部富铜相、中部富铁相与上部含铁硅酸盐矿物相，同时生成含锌组分与含铅组分的烟烟尘，金银组分迁移、富集进入富铜相；对各相进行回收处理。

【技术特征摘要】
1.一种由含铜熔渣回收有价组分的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、炉渣混合：将铜渣加入熔炼反应装置中，并加入钙系矿物与添加剂，形成混合熔渣，将混合熔渣加热至熔融状态作为反应熔渣，混合均匀，实时监测该反应熔渣，通过调控使混合后的反应熔渣同时满足条件a和条件b，获得反应后的熔渣；其中，所述条件a为控制熔渣温度为1100～1450℃；所述条件b为控制熔渣的碱度CaO/SiO2比值＝0.15～1.5；S2、分离回收：所述步骤S1反应后的熔渣，保温5～50min，沉降分离获得底部富铜相、中部富铁相与上部含铁硅酸盐矿物相，同时生成含锌组分与含铅组分的烟烟尘，金银组分迁移、富集进入富铜相；对各相进行回收处理。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述条件a调控的方法为：当所述反应熔渣的温度＜1100℃，利用反应装置自身的加热，或向熔渣中加入燃料与预热的氧化性空气，使反应熔渣的温度达到1100～1450℃；当所述反应熔渣的温度＞1450℃，向反应熔渣中加入含铜物料、冶金熔剂、含铁物料或含氟物料中的一种或几种，混合均匀，使混合的反应熔渣的温度达到1100～1450℃；所述条件b调控的方法为：当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值<0.15时，向反应熔渣中加入碱性物料和/或碱性含铁物料；当所述反应熔渣中碱度CaO/SiO2比值>1.5时，向反应熔渣中加入酸性物料和/或酸性含铁物料。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应装置为保温装置或可转动的熔炼反应装置或带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置；其中，所述保温装置为可倾倒的熔炼反应渣灌或保温地坑；所述可转动的熔炼反应装置为转炉、熔炼反应渣罐；所述带有渣口或铁口熔渣可流出的熔炼反应装置为等离子炉、直流电弧炉、交流电弧炉、矿热炉、鼓风炉、高炉、感应炉、冲天炉、侧吹熔池熔炼炉、底吹熔池熔炼炉、顶吹熔池熔炼炉、反射炉、奥斯麦特炉、艾萨炉、瓦钮可夫熔池熔炼炉、侧吹回转炉、底吹回转炉、顶吹回转炉。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，满足所述条件a和b的同时，应同时满足控制所述反应熔渣中铜氧化物和铁氧化物还原为金属铜和FeO，反应熔渣中金属铁含量<3％。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜渣是含铜熔炼渣、含铜吹炼渣、铜火法贫化弃渣、浮选尾渣、湿法炼铜渣中一种或几种，其中，所述含铜熔炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“造锍熔炼”过程，所述含铜吹炼渣产生于铜的火法冶炼工艺的“铜锍吹炼”过程，所述铜火法贫化弃渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣贫化后弃渣，所述浮选尾渣为含铜熔炼渣与含铜吹炼渣选矿后尾渣，所述湿法炼铜渣为湿法炼铜后弃渣；所述含铜熔炼渣、含铜吹炼渣与贫化弃渣为熔融态或冷态，其中：所述熔融态的铜熔炼渣由“造锍熔炼”过程的含铜熔炼炉出渣口获得，或将含铜熔炼渣加热至熔融状态，所述熔融铜态的吹炼渣由“铜锍吹炼”过程的铜吹炼炉出渣口获得，或将铜吹炼渣加热至熔融状态，贫化弃渣由贫化炉出渣口获得，获将贫化渣加热至熔融状态；所述钙系矿物为石灰、石灰石、白云石、电石渣、赤泥或脱钠后高钙赤泥中的一种或几种；所述添加剂为SiO2、MgO、FeO、Fe2O3、MnO2、Al2O3、TiO2、Fe或Na2O中的一种或几种。6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含铜物料为铜渣、选铜尾矿、粗铜火法精炼渣、锌冶炼渣、锌冶炼烟灰与尘泥、铅冶炼炉渣、铅锌尾矿、镍冶炼渣、铅冰铜、砷冰铜、粗铅火法精炼渣、含铅烟化炉渣、铅冶炼烟尘与烟灰、铅酸电池、铜冶炼烟灰与尘泥、杂铜、含铜垃圾、含铜电路板、锡冶炼渣、锡尾矿中的一种或几种混合；其中，所述铜渣是含铜熔炼渣、含铜吹炼渣、铜火法贫化弃渣、浮选尾渣、湿法炼铜渣中一种或几种；含铅炉渣为烟化炉炉渣与含铅熔炼渣，“ISP铅锌鼓风炉还原”或“烧结矿鼓风炉还原”或“固态高铅渣还原”或“液态高铅渣还原工艺”还原工艺产生含铅熔炼渣，含铅熔炼渣通过烟化炉冶炼产生含铅烟化炉渣；镍冶炼渣是“造锍熔炼”工艺产生的镍熔炼渣、“铜冰镍吹炼”工艺吹炼后的贫化炉渣、顶吹熔炼产生的镍沉降炉渣中一种或多种；锌冶炼炉渣包括湿法炼锌产生的炉渣与湿法炼锌产生的炉渣，其中湿法炼锌产生的炉渣是锌浸出渣、挥发窑渣、铁矾渣、酸洗后铁矾渣、针铁矿渣、赤铁矿渣一种或多种，竖罐炼锌是竖罐炼锌炉渣、旋涡熔炼炉渣、鼓风炉炉渣、电炉渣中的一种或多种；所述冶金熔剂为含CaO或SiO2的矿物，具体为石英砂、含金银石英砂、赤泥、脱钠后高钙赤泥、电石渣、白云石或石灰石中的一种或几种；所述含铁物料是普通铁精矿、普通铁精矿直接还原铁，普通铁精矿烧结矿、普通铁精矿球团矿、普通铁精矿金属化球团、普通铁精矿含碳预还原球团、钢渣、锌冶炼渣、焦炭冶炼烟尘与尘泥、钢铁烟尘与尘泥、含镍冶炼渣、铜渣、铅冶炼渣、铜渣、锡冶炼渣、赤泥、脱钠后高钙赤泥、煤粉灰、硫酸烧渣中的一种或几种；所述钢铁烟尘与尘泥包括高炉瓦斯泥、转炉尘泥、电炉尘泥、热或冷轧污泥、烧结粉尘、球团粉尘、出铁厂集尘、高炉瓦斯灰、电炉除尘灰、轧钢氧化铁皮；所述含氟物料是萤石、CaF2或含氟高炉渣中的一种或几种。7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述含铜物料、含铁物料和含氟物料均为球团或粉状物料或制粒；其中，粉状物料的粒度≤150μm，粒状物料粒度为5～25mm，粉状物料以喷吹的方式喷入，粒状物料以喷吹或投料的方式加入，载入气体为0～1200℃的氩气、氮气、还原性气体、氧化性气体中的一种或多种；所述的喷吹方式为采用耐火喷枪插入熔渣或置于反应熔渣上部或侧面或底部吹入中的一种或几种；所述酸性物料为硅石、粉煤灰、煤矸石中的一种或多种；所述酸性含铁物料为CaO/SiO2≤1的含铁物料、酸性烧结矿、酸性铁精矿、酸性预还原球团、酸性金属化球团、铜渣、含铅炉渣、锌冶炼渣、镍冶炼渣、锡冶炼渣、铁合金渣、高炉渣中的一种或几种。8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力，张武，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21