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一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法技术

技术编号:37674861 阅读:18 留言:0更新日期:2023-05-26 04:38
本发明专利技术涉及固废资源利用领域,公开了一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法。本发明专利技术所述方法将铜渣以及熔盐混合制成干复合团块;然后升温并通入弱氧化性气体CO2进行氧化焙烧;最后将样品经过碱浸干燥后进行磁选,使得改质铜渣的磁性物质和非磁性物质分离,获得富铁精矿,而浸出液中含有铝硅酸盐,可以作为合成分子筛的前驱液。相比于传统磁化焙烧,本发明专利技术工艺过程简单易实现,只需要较低的焙烧温度就可实现铜渣的磁化转变,经过碱浸辅助实现铁硅分离,磁选后可同步回收铜渣中的铁资源和硅资源;此外,铜渣氧化过程中CO2被还原得到CO,产生气体能源。产生气体能源。产生气体能源。

【技术实现步骤摘要】
一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法


[0001]本专利技术涉及固废资源利用领域,具体涉及一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法。

技术介绍

[0002]世界上80%以上的铜是通过火法冶金从硫化铜精矿中提取而来的,铜渣是铜冶炼过程的副产品,主要来源于浮选尾矿、冶炼炉渣、转炉渣和精炼渣。大约每生产1吨精炼铜,就会有2

3吨铜渣。铜渣通常密度高、难磨,矿相组成复杂。它主要包含铁橄榄石、磁铁矿、少量的冰铜以及一些金属氧化物,如氧化钙和氧化铝等。铜渣中含有大约40%的铁,是非常宝贵的二次冶金资源。如果能够高效回收铜渣中的铁资源,可有效缓解铁矿资源过度依赖进口的现状,实现冶金行业的健康高效发展。
[0003]对铜渣中铁的提取大致可分为直接磁选分离法、湿法

磁选法、还原

磁选法和氧化

磁选法这四大类。
[0004]直接磁选分离法:利用球磨等方法细化铜渣粒度,迫使其中的磁性物质与非磁性物质分离,再经过磁选工艺获得铁精矿。但是由于铜渣中的铁主要以铁橄榄石形式存在,磁性较弱,导致选出的铁精矿含量少,铁品位低。
[0005]湿法

磁选法:对焙烧后的铜渣进行酸或碱液浸出,将可溶性的非磁性物质溶解,再对渣样进行磁选分离,但是由于铁橄榄石相具有较高的化学稳定性,需要通过增加浸出压力、浸出温度与浸出液浓度来提高浸出效率。此外,在酸浸过程中存在着铁大量溶解的问题,需要额外添加H2O2来促进铁的沉淀。
[0006]还

磁选法:向铜渣中加入固体还原剂或通入还原性气体,将铜渣中的含铁矿相还原为铁单质,再通过磁选将铁单质和脉石进行分离。但还原

磁选法通常需要1000度以上的高温,导致工艺能耗大,同时伴随着大量温室气体的排放,并且当碳还原剂过量时会有副产物Fe3C的生成。
[0007]氧化

磁选法:将铜渣中的非磁性含铁矿相在氧化性气氛下氧化为四氧化三铁,再经过磁选将四氧化三铁和脉石分离,获得磁性物质,实现铁元素的富集。使用熔融氧化法回收铁时,需要引入CaO对铜渣进行成分改质,从而将铁橄榄石中的FeO释放出来,再借助氧气使渣中铁组分富集到磁铁矿相中。为了实现磁铁矿相的聚集长大,熔渣需要拥有较好的流动性,因此熔融氧化法工艺所需温度较高(>1300℃),能耗较大。而采用低温氧化焙烧,需严格控制气氛氧势,否则铜渣容易过氧化,生成Fe2O3,此外低温下铜渣氧化速率缓慢也限制了工艺的应用。
[0008]基于上述分析,传统的直接磁选分离法、湿法

磁选法、还原

磁选法和熔融氧化

磁选法对铜渣中铁元素的回收均存在诸多不足。所以,如能开发一种能高效分离和回收铜渣里铁资源和硅资源的方法,对促进铜渣的高效利用具有重要意义。

技术实现思路

[0009]有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法,使得所述方法能够以铜渣为原料,同步高效回收四氧化三铁精矿和铝硅酸盐,同时提高四氧化三铁精矿的回收率以及品位。
[0010]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本专利技术提供了为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题的方法,作为本专利技术的第一个方面,提供了一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法,包括:
[0011]步骤1、在铜渣中添加熔盐和分散介质,混匀后获得复合团块;
[0012]步骤2、所述复合团块在保护性气体氛围中通入二氧化碳气体进行氧化焙烧;
[0013]步骤3、焙烧后的复合团块进行碱浸,离心后获得沉淀和滤液,所述滤液含有铝硅酸盐,作为合成4A分子筛的前驱液;
[0014]步骤4、所述沉淀磁选后获得四氧化三铁精矿。
[0015]可选地,所述熔盐包括氢氧化物、氯盐、硫酸盐、碳酸盐中的一种或两种以上;进一步可选地,所述碳酸盐包括碳酸钠和/或碳酸钾。
[0016]可选地,所述分散介质为无水乙醇。
[0017]可选地,所述保护性气体和二氧化碳的体积比为(100

200):(10

100);进一步可选地,所述保护性气体为惰性气体。
[0018]可选地,所述氧化焙烧的温度为600

850℃,时间1

3h。
[0019]可选地,所述碱浸包括:将焙烧后的复合团块浸泡在碱液中搅拌。进一步可选地,所述碱液包括氢氧化钠溶液。
[0020]可选地,步骤4包括:
[0021]所述沉淀研磨成粉末与水混合后进行球磨,然后进行湿式磁选获得四氧化三铁精矿。
[0022]与现有从铜渣中提取铁的技术相比,本专利技术至少具备如下优点:
[0023]1.与现有的直接磁选分离法和湿法

磁选法相比,目前直接磁选分离法只能通过细磨和调整磁场强度等方法提取铜渣中少量的四氧化三铁,无法回收铜渣中铁橄榄石的铁元素,湿法

磁选需要通过加压、提高温度、浸出液浓度促进铁橄榄石的溶解。而本专利技术通过引入碳酸盐熔盐对铜渣中铁橄榄石进行改性,产生的铝硅酸盐相更易溶解,同时磁选后可以获得铁品位更高的铁精矿;
[0024]2.与现有的还原

磁选法和熔融氧化

磁选法相比,无论是还原

磁选法还是熔融氧化

磁选法都需要较高的反应温度和较长的反应时间。还原法会产生大量的二氧化碳,而熔融氧化法则消耗大量的氧气,且需要严格控制降温速率,不符合节能减排的目标。而本专利技术通过加入复合熔盐,在较低温度(例如750℃)和较短的反应时间(例如1h)就可实现铁橄榄石向四氧化三铁的转变,再通过碱浸辅助实现铁、硅的高效分离,在消耗CO2的同时会产生清洁能源CO;
[0025]3.本专利技术方法经过碱浸后进行磁选,使得改质铜渣的磁性物质和非磁性物质分离,获得富铁精矿,而浸出液中含有铝硅酸盐,可以作为合成分子筛的前驱液,实现同步回收铜渣中铁资源和硅资源的目的。
附图说明:
[0026]图1所示为铜渣在CO2气氛中氧化过程CO生成速率随温度的变化结果;其中,熔盐为58mol%Na2CO3+42mol%K2CO3;
[0027]图2所示为铜渣在CO2气氛中氧化1个小时、添加复合熔盐氧化改性1个小时,以及与氧化改性铜渣碱浸后的XRD分析结果;其中,熔盐为58mol%Na2CO3+42mol%K2CO3;
[0028]图3所示为利用氧化改性铜渣碱浸滤液作为前驱液,与铝酸钠进行混合,90度水热陈化8小时后得到的4A分子筛。
具体实施方式:
[0029]本专利技术公开了一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法,本领域技术人员可以借鉴本文内容,适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是,所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的,它们都本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步回收铜渣中铁资源和硅资源的方法,其特征在于,包括:步骤1、在铜渣中添加熔盐和分散介质,混匀后获得复合团块;步骤2、所述复合团块在保护性气体氛围中通入二氧化碳气体进行氧化焙烧;步骤3、焙烧后的复合团块进行碱浸,离心后获得沉淀和滤液,所述滤液含有铝硅酸盐,作为合成4A分子筛的前驱液;步骤4、所述沉淀磁选后获得四氧化三铁精矿。2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述熔盐包括氢氧化物、氯盐、硫酸盐、碳酸盐中的一种或两种以上。3.根据权利要求2所述方法,其特征在于,所述碳酸盐包括碳酸钠和/或碳酸钾。4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述分散介质为无水乙醇。5.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述保护性气体和...

【专利技术属性】
技术研发人员:李鹏蒋周陈栋国宏伟赵伟闫炳基
申请(专利权)人:苏州大学
类型:发明
国别省市:

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