一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，包括如下步骤：（1）将石膏渣与碳质还原剂混合均匀，进行造粒或压片，得到混合粒料或混合片料；（2）将所得混合粒料或混合片料加入高温铜熔炼渣中；（3）将步骤（2）所得的混合物缓慢冷却，既得缓冷渣。本发明专利技术的方法相对于现有工艺，不仅能耗低，而且金属回收率高、成本低、流程简单、物料简单、易于实现工业化应用，具有很高的工业应用前景和价值。

【技术实现步骤摘要】
一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法
本专利技术属于冶金工程、化学工程和工业固体废弃物资源化利用
，涉及一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法。
技术介绍
火法炼铜一般包含造锍熔炼、冰铜吹炼、阳极精炼和阳极浇注，产出供电解精炼使用的阳极板。过程会产生相当于金属铜质量3～4倍的冶炼炉渣，主要由FexO、SiO2、CaO、MgO、ZnO、Al2O3等氧化物组元组成，同时含有少量Cu、Ni、Ag等有价金属和一定量的As、Pb等有害元素。吹炼渣和火法精炼渣一般含铜较高，但体量小，可作返料处理。熔炼渣是铜冶炼厂体量最大的冶炼渣，也是物料开路的主要方式，铜熔炼渣主体物相为铁橄榄石（2FeO·SiO2）、磁性氧化铁（Fe3O4）和氧化物共熔玻璃体，主要化学元素包括Fe、O、Si、Ca，Zn、Al、Mg、Pb、S、As等，此外还含有一定量Cu、Au、Ag、S，特殊情况下还含有Ni、Co等有价金属，从炉渣中回收相关有价金属不仅能提高资源利用率，还能减少冶炼渣对生态环境造成的不良影响。铜熔炼渣一般含Cu1～6wt%，此外还含有Ag等有价金属，需进一步回收。当前有两种常见工艺回收其中的铜等有价金属，炉渣缓冷-磨浮选矿是目前金属回收率较高的工艺，浮选渣精矿返回熔炼系统，选矿尾渣一般含铜约0.3wt%，作为副产品外售制水泥；也可采用电炉贫化熔炼渣工艺回收有价金属，得到的电炉终渣含铜约0.5wt%，经水淬粒化后外售作基建辅材或除锈剂，目前我国铜企多采用炉渣缓冷-磨浮选矿工艺。当前各类富氧强化熔炼技术的生产实践中，熔炼阶段一般控制反应温度为1180～1320℃，控制体系氧势为10-8～10-9atm，渣中Fe/SiO2质量比为1.00～1.90，渣中Fe3O4含量为5～32wt%，渣中含铜1～6wt%。熔炼渣的处理中，Au、Ag等有价金属多跟随Cu迁移，应着重考虑渣中铜的物相形态和反应规律。熔炼渣经电炉贫化、澄清分离后炉渣含铜约0.5～0.8wt%；经缓冷、磨浮选矿后尾渣含铜约0.3wt%。对比可知，两种工业化技术路线中缓冷-磨浮选矿的技术路线能获得更高的铜（有价金属）回收率，但其仍存在技术限制，尾渣含铜接近氧化型铜矿开采的边界品位。在资源日益匮乏的情况下，进一步强化熔炼渣中Cu等金属的回收具有重大意义。熔炼渣中铜的赋存形态对铜回收工艺路线的选择和回收效果具有重要影响，缓冷渣的工艺矿物学研究表明，铜在熔炼渣中有三种存在形态，分别为硫化物形态，包括Cu2S、CuFeS2等，其次为氧化物形态，包括CuO、Cu2O、Cu2O·Fe2O3等，最后还有少量金属铜弥散颗粒。生产实践和科学研究表明，生产高品位冰铜会导致炉渣含Fe3O4偏高，炉渣粘度增加，冰铜与炉渣分离条件变差，渣含铜增高。CN101491789A公布了闪速炉、转炉和贫化电炉三种铜冶炼工艺混合扎的选矿工艺，采用选矿法回收混合渣中铜，但发现氧化态的有价金属回收困难，金属综合回收率低。电炉贫化是一种应用较为广泛的熔炼渣铜强化回收的方法，高温熔炼渣单独或与铜锍一起通过溜槽加入贫化电炉内，通电控制炉温为1200～1400℃，保温一定时间后完成排渣，渣经水淬后外售，铜锍积累至一定量后由锍口排出。贫化电炉内主要完成小颗粒冰铜的汇集，并加入适量还原剂。但这种工艺方案成本较高，随电炉渣损失的铜较多。CN104404259A是对普通电炉贫化工艺的改进，公布了一种铜镍钴冶炼渣与石膏渣协同处置回收有价金属的方法，通过载流N2将还原剂、石膏渣和熔剂喷吹进入贫化电炉，在恒定温度范围内静置后，从锍相回收有价金属，贫化炉渣水淬作水泥原料，本方法通过石膏提升了炉渣的硫含量，有利于渣中铜转变为冰铜，但是该方法存在能耗较高、渣中残余Cu含量高、金属综合回收率低于缓冷-浮选工艺，且物料复杂，准备流程长，还需要依赖于贫化电炉，应用受限等缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能耗低、金属回收率高、成本低、流程简单、物料简单、易于实现工业化应用的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，包括如下步骤：（1）将石膏渣与碳质还原剂混合均匀，进行造粒或压片，得到混合粒料或混合片料；（2）将所得混合粒料或混合片料加入高温铜熔炼渣中；（3）将步骤（2）所得的混合物缓慢冷却，既得缓冷渣。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述步骤（3）中，所述缓慢冷却的速度为1～10℃/min。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述步骤（1）中，石膏渣与碳质还原剂的质量比为1∶1～5∶1。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述混合粒料或混合片料中石膏的质量为高温铜熔炼渣中含铜量的2～6倍。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述高温铜熔炼渣的温度为1180～1320℃。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述石膏渣为铜冶炼厂污酸处理系统所产生的石膏废渣，或尾气、环集烟气处理产生的脱硫石膏渣。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述碳质还原剂为粉煤、碳粉、石油焦中的一种或几种。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述铜熔炼渣为闪速熔炼渣、富氧底吹熔炼渣、奥斯迈特顶吹熔炼渣、瓦纽科夫侧吹熔炼渣、白银炉熔炼渣中的一种或几种。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述造粒或压片的方法为团聚式造粒、挤压式造粒或机械压片。上述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，优选地，所述步骤（2）、（3）在渣包中进行。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、现有的铜熔炼渣中有价金属的回收处理工艺通常存在尾渣中余Cu量高、能耗高、Cu回收率低等不足。专利技术人经研究发现，在对铜熔炼渣进行处理的过程中，由于细小矿物颗粒的弥散堪布和铜氧化物的化学溶解导致现有工艺缓冷-浮选和电炉贫化有价金属回收率受限。专利技术人经大量研究，创新地提出了一种铜冶炼熔炼渣中有价金属的强化回收工艺，通过将石膏渣与碳质还原剂造粒，然后直接加入高温铜炉渣中，在炉渣缓冷过程完成石膏还原和熔炼渣矿相重组，缓冷过程有利于溶解态的氧化铜析出，还原形成的CaS诱导铜的矿相重组，提高硫化物铜和金属铜的粒径和占比，通过控制冷却速度使体系缓慢冷却至室温，在缓冷过程中炉渣自身热量使石膏完成还原分解，生成的CaS向炉渣主体迁移，使炉渣中铜等有价金属物相形态发生转变，生成易破碎、易解离、可选度高的缓冷渣，工艺简单易实现、能耗低、且有价金属回收率高。2、本专利技术通过直接利用高温熔炼铜渣的热量，即可完成对其中有价金属的回收，不需要额外进行加热，大大降低了能耗，而且不需要特定的设备，工艺简单，且通过本专利技术的工艺，得到的易破碎、易解离、可选度高缓冷渣，经简单的后续选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）将石膏渣与碳质还原剂混合均匀，进行造粒或压片，得到混合粒料或混合片料；/n（2）将所得混合粒料或混合片料加入高温铜熔炼渣中；/n（3）将步骤（2）所得的混合物缓慢冷却，既得缓冷渣。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将石膏渣与碳质还原剂混合均匀，进行造粒或压片，得到混合粒料或混合片料；
（2）将所得混合粒料或混合片料加入高温铜熔炼渣中；
（3）将步骤（2）所得的混合物缓慢冷却，既得缓冷渣。


2.如权利要求1所述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述缓慢冷却的速度为1～10℃/min。


3.如权利要求1所述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，其特征在于，所述步骤（1）中，石膏渣与碳质还原剂的质量比为1∶1～5∶1。


4.如权利要求1所述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，其特征在于，所述混合粒料或混合片料中石膏的质量为高温铜熔炼渣中含铜量的2～6倍。


5.如权利要求1～4任一项所述的利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，其特征在于，所述高温铜熔炼渣的温度为118...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏隆巩，刘志宏，陈睿，曹舒恒，张怡旺，俞峰，叶树枫，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43