本發(fā)明屬于冶金材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種銅渣綜合利用的方法。

背景技術(shù)：

銅渣指的是火法冶煉過程中產(chǎn)生的含銅爐渣，我國銅生產(chǎn)以火法為主，火法煉銅生產(chǎn)1t銅將產(chǎn)出2～3t爐渣。銅渣每年的生產(chǎn)量很大，加上幾十年的堆積，數(shù)量巨大。銅渣含鐵在30～40％之間，優(yōu)于國內(nèi)工業(yè)選礦用鐵礦的品位，由于銅礦來源不同，銅渣中還含有鈷、鎳、鋅等有價金屬或重金屬元素，綜合提取利用價值較高，使得銅冶煉渣的利用收到廣泛關(guān)注。

銅渣中的鐵主要分布在橄欖石和磁性氧化鐵兩相中，可選的磁性氧化鐵礦物少，且二者互相嵌布，粒度較小，使磁選過程很難進行，傳統(tǒng)選礦工藝所得鐵精礦的產(chǎn)率低、含硅量嚴(yán)重偏高、成本高、質(zhì)量差，無法使用，導(dǎo)致目前銅冶煉渣的銅利用率不到12％，鐵利用率不足1％。由于銅渣有用礦物結(jié)構(gòu)的特殊性加大了火法及濕法冶金的難度，都不能對鐵進行高效回收。

現(xiàn)有的廢銅渣的處理方法均不能使銅渣得到充分的有效利用，有的甚至產(chǎn)生污染固廢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述不足，本發(fā)明提供一種銅渣綜合利用的方法，包括以下步驟：

a、將銅渣和naco3混合均勻后，在1350～1400℃進行煅燒，獲得煅燒物料和co2氣體，所述銅渣和naco3的質(zhì)量比為1:(0.9～1.2)；

b、將所述煅燒物料冷卻破碎，獲得破碎煅燒物料；

c、將所述破碎煅燒物料進行水浸后過濾，獲得na2sio3溶液和含鐵物料；

d、將所述含鐵物料進行干燥后，與還原氣在溫度為800～900℃的環(huán)境下發(fā)生還原反應(yīng)，得到還原鐵；

e、對所述還原鐵進行磁選，獲得鐵粉和尾渣。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟a中，煅燒時按35～50℃/min升溫，將溫度升至1350～1400℃。

更進一步的，在煅燒的過程中將溫度升至1350～1400℃后，保溫20～30min。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟d中的還原氣包括氫氣、一氧化碳、焦?fàn)t煤氣的一種或幾種。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟d中，還原反應(yīng)的時間為40～60min。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，步驟e中所獲得的尾渣可以作為生產(chǎn)巖棉的調(diào)質(zhì)劑。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，將步驟a獲得的co2氣體通入na2sio3溶液，co2與na2sio3發(fā)生反應(yīng)，生成naco3溶液和sio2沉淀物。

進一步的，將所述naco3溶液干燥后，獲得的naco3用于所述步驟a中，與銅渣混合。

更進一步的，將sio2沉淀物干燥后回收。

作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，所述步驟b中，破碎煅燒物料的粒徑≤150μm。

本發(fā)明提供的銅渣綜合利用的方法，工藝流程緊湊，對銅渣進行分級處理，可獲得高純度的sio2；添加劑naco3碳酸鈉可循環(huán)利用，節(jié)約生產(chǎn)原料；生產(chǎn)的鐵粉可用于煉鋼，尾渣作為巖棉的調(diào)質(zhì)劑；使得銅渣得到了充分利用，工藝流程實現(xiàn)了零排放，可取得良好的經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的工藝流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例選用特定設(shè)備進行生產(chǎn)的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明以銅渣為原料，首先進行除硅提鐵，向銅渣中添加碳酸鈉(na2co3)，高溫煅燒后生成na2sio3等物質(zhì)，將煅燒后產(chǎn)物冷卻破碎后溶于水，na2sio3溶于水溶液中，將煅燒時生成的co2通入na2sio3水溶液中，生成的sio2干燥回收，na2co3干燥后可循環(huán)利用，與銅渣繼續(xù)煅燒生成na2sio3。其中煅燒后不溶于水的部分進行干燥，之后進入流化床還原，得到金屬化率90％以上的還原鐵，將還原鐵磁選后渣鐵分離，尾渣中含量主要為mgo和cao，可以作為巖棉調(diào)質(zhì)劑。

具體的，如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的綜合利用銅渣的方法，包括以下步驟：

1、將銅渣和naco3混合均勻后，在1350～1400℃進行煅燒，獲得煅燒物料和co2氣體，銅渣和naco3的質(zhì)量比為1:(0.9～1.2)。

2、將煅燒物料冷卻破碎，獲得破碎煅燒物料，破碎煅燒物料的粒徑≤150μm。

3、將破碎煅燒物料進行水浸后過濾，獲得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即為含鐵物料。

4、將含鐵物料進行干燥后，與還原氣在溫度為800～900℃的環(huán)境下發(fā)生還原反應(yīng)，時間為40～60min，得到還原鐵。

5、對還原鐵進行磁選，獲得鐵粉和尾渣；鐵粉直接用于煉鋼，尾渣作為生產(chǎn)巖棉的調(diào)質(zhì)劑。

6、將步驟1獲得的co2氣體通入na2sio3溶液，co2與na2sio3發(fā)生反應(yīng)，生成naco3溶液和sio2沉淀物。

7、將naco3溶液干燥后，獲得的naco3用于步驟1中，與銅渣混合。

8、將sio2沉淀物干燥后回收，sio2可用于其他工業(yè)用途。

優(yōu)選的，步驟1中，對物料進行煅燒時，煅燒溫度按35～50℃/min升溫，將溫度升至1350～1400℃后，保溫20～30min。

在步驟4中，還原氣包括氫氣、一氧化碳、焦?fàn)t煤氣的一種或幾種。

本發(fā)明提供的銅渣綜合利用的方法，實現(xiàn)了銅渣的清潔處理，環(huán)保效果好，零排放，既實現(xiàn)了資源的有效回收利用，減少環(huán)境污染，也取得了良好的經(jīng)濟效益。

實施例1

如圖2所示，本實施例選用了具體的設(shè)備對銅渣進行處理，銅渣的化學(xué)成分見表1。

表1銅渣化學(xué)成分，wt％



本實施處理銅渣的流程：

1、將100份銅渣和120份naco3混合均勻，送入加熱爐中進行煅燒，按35～40℃/min升溫，升溫至1350℃后保溫25min，獲得煅燒物料和co2氣體。

2、將煅燒物料冷卻破碎，獲得破碎煅燒物料，破碎煅燒物料的粒徑≤150μm。

3、將破碎煅燒物料在水浸裝置進行水浸充分溶解，na2sio3溶于水，之后在過濾裝置進行過濾，獲得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即為含鐵物料，二氧化硅的回收率在95～97％。

4、將含鐵物料進行干燥后送入流化爐，向流化爐中通入還原氣，還原氣為氫氣和co的混合氣體，其中氫氣的體積比占還原氣總體積量75％，流化爐溫度升至850℃，含鐵物料發(fā)生還原反應(yīng)，還原時間60min，得到金屬化率為90％的還原鐵。

5、利用磁選裝置對還原鐵進行磁選，獲得鐵粉和尾渣；鐵回收率為93～94％，尾渣中主要成分為cao和mgo，可以作為巖棉調(diào)質(zhì)劑。

6、將na2sio3溶液導(dǎo)入反應(yīng)釜，將步驟1獲得的co2氣體通入反應(yīng)釜的na2sio3溶液中，co2與na2sio3發(fā)生反應(yīng)，生成naco3溶液和sio2沉淀物，通過過濾裝置分離naco3溶液和sio2沉淀物。

7、將naco3溶液在濃縮結(jié)晶裝置中干燥，獲得naco3，naco3用于步驟1中，與銅渣混合，再次煅燒循環(huán)利用。

8、將sio2沉淀物干燥后回收，sio2的純度95.3％，sio2可用于其他工業(yè)用途。

實施例2

本實施所用的設(shè)備與實施例1相同，銅渣的化學(xué)成分見表2。

表2銅渣化學(xué)成分，wt％



本實施處理銅渣的流程：

1、將100份銅渣和90份naco3混合均勻，送入加熱爐中進行煅燒，按40～45℃/min升溫，升溫至1400℃后保溫20min，獲得煅燒物料和co2氣體。

2、將煅燒物料冷卻破碎，獲得破碎煅燒物料，破碎煅燒物料的粒徑≤150μm。

3、將破碎煅燒物料在水浸裝置進行水浸充分溶解，na2sio3溶于水，之后在過濾裝置進行過濾，獲得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即為含鐵物料，二氧化硅的回收率在94～96％。

4、將含鐵物料進行干燥后送入流化爐，向流化爐中通入還原氣，還原氣為氫氣和co的混合氣體，其中氫氣的體積比占還原氣總體積量85％，流化爐溫度升至900℃，含鐵物料發(fā)生還原反應(yīng)，還原時間40min，得到金屬化率為92％的還原鐵。

5、利用磁選裝置對還原鐵進行磁選，獲得鐵粉和尾渣；鐵回收率為94～95％，尾渣中主要成分為cao和mgo，可以作為巖棉調(diào)質(zhì)劑。

6、將na2sio3溶液導(dǎo)入反應(yīng)釜，將步驟1獲得的co2氣體通入反應(yīng)釜的na2sio3溶液中，co2與na2sio3發(fā)生反應(yīng)，生成naco3溶液和sio2沉淀物，通過過濾裝置分離naco3溶液和sio2沉淀物。

7、將naco3溶液在濃縮結(jié)晶裝置中干燥，獲得naco3，naco3用于步驟1中，與銅渣混合，再次煅燒循環(huán)利用。

8、將sio2沉淀物干燥后回收，sio2的純度95.8％，sio2可用于其他工業(yè)用途。

實施例3

本實施所用的設(shè)備與實施例1相同，銅渣的化學(xué)成分見表3。

表3銅渣化學(xué)成分，wt％



本實施處理銅渣的流程：

1、將100份銅渣和104份naco3混合均勻，送入加熱爐中進行煅燒，按40～50℃/min升溫，升溫至1380℃后保溫30min，獲得煅燒物料和co2氣體。

2、將煅燒物料冷卻破碎，獲得破碎煅燒物料，破碎煅燒物料的粒徑≤150μm。

3、將破碎煅燒物料在水浸裝置進行水浸充分溶解，na2sio3溶于水，之后在過濾裝置進行過濾，獲得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即為含鐵物料，二氧化硅的回收率在95～96％。

4、將含鐵物料進行干燥后送入流化爐，向流化爐中通入還原氣，還原氣為氫氣和co的混合氣體，其中氫氣的體積比占還原氣總體積量70％，流化爐溫度升至800℃，含鐵物料發(fā)生還原反應(yīng)，還原時間60min，得到金屬化率高達91％的還原鐵。

5、利用磁選裝置對還原鐵進行磁選，獲得鐵粉和尾渣；鐵回收率為94～95％，尾渣中主要成分為cao和mgo，可以作為巖棉調(diào)質(zhì)劑。

6、將na2sio3溶液導(dǎo)入反應(yīng)釜，將步驟1獲得的co2氣體通入反應(yīng)釜的na2sio3溶液中，co2與na2sio3發(fā)生反應(yīng)，生成naco3溶液和sio2沉淀物，通過過濾裝置分離naco3溶液和sio2沉淀物。

7、將naco3溶液在濃縮結(jié)晶裝置中干燥，獲得naco3，naco3用于步驟1中，與銅渣混合，再次煅燒循環(huán)利用。

8、將sio2沉淀物干燥后回收，sio2的純度96.7％，sio2可用于其他工業(yè)用途。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復(fù)數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開一種銅渣綜合利用的方法，包括步驟：將銅渣和NaCO3混合均勻后，在1350～1400℃進行煅燒，獲得煅燒物料和CO2氣體，銅渣和NaCO3的質(zhì)量比為1:(0.9～1.2)；將煅燒物料冷卻破碎，獲得破碎煅燒物料；將破碎煅燒物料進行水浸后過濾，獲得Na2SiO3溶液和含鐵物料；將含鐵物料進行干燥后，與還原氣在溫度為800～900℃的環(huán)境下發(fā)生還原反應(yīng)，得到還原鐵；對還原鐵進行磁選，獲得鐵粉和尾渣。本發(fā)明的方法，實現(xiàn)了銅渣處理過程的污染物零排放，環(huán)保效果明顯，廢棄物利用產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟價值。

技術(shù)研發(fā)人員：邊妙蓮;陳士朝;馬冬陽;孫輝;吳道洪

受保護的技術(shù)使用者：江蘇省冶金設(shè)計院有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2017.07.28

技術(shù)公布日：2017.12.12