CN107326173A - 一种复合添加剂分解回收铜渣中有价金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用氧化钙和三氧化二铁作为复合添加剂分解回收铜渣中有价金属的方法。首先将铜渣与氧化钙和三氧化二铁按照一定的配比混合球磨，然后在惰性气氛下焙烧，焙烧产物经过破碎，磁选分离，磁性物质即为四氧化三铁，非磁性部分为尾渣脉石。该方法将铜渣中不可回用的铁资源定向调控转化为磁铁矿，实现铜渣的减量化及二次资源化，解决了铜渣末端开路、国内高品位铁矿石资源匮乏和环境污染问题，为铜渣的处理开辟了一条绿色可持续发展道路。
Description
技术领域
本发明属于冶金工程与环境工程交叉领域，涉及一种复合添加剂分解回收铜渣中有价金属的方法。
背景技术
近年来我国铜产量迅猛增长，超越智利跃居世界第一，但同时也产生大量废渣，据统计我国每年产生约300万吨铜渣，且仍然在逐年递增。目前这些废渣大量堆存，不仅占用土地资源，而且还造成大量有价金属资源的浪费；铜渣是属于典型的FeO-SiO2系渣，渣中含铁40％，远高于冶炼铁矿29.1％的平均品位，为一种潜在的铁资源，但该类渣中铁80％以上以铁橄榄石相存在，嵌布粒度极细，硅铁难以分开，致使该类硅铁复合氧化物中铁得不到合理的回收，一直作为工业不可用铁而废弃不用。我国虽然是世界上钢铁生产大国，但原料大多依赖国外进口，所以铁矿资源匮乏。
现有研究报道中，铜渣中有价金属的回收主要通过氧化/还原焙烧-磁选得到铁精矿、直接还原-磁选得到铁精矿、直接还原熔炼得到铁合金。铜渣中铁主要以铁橄榄石物相存在，铁橄榄石性质稳定，在1100℃以下用氧气进行氧化焙烧或用一氧化碳/碳进行还原焙烧，但铁橄榄石转化为四氧化三铁或三氧化二铁的转化率均不高，因此氧化/还原焙烧-磁选处理铁橄榄石类冶金废渣效果不理想；李燕春等(201510572205.1)在二氧化硫加氧气的气氛下，与氧气气氛焙烧相比，虽然对温度要求低些，但是转化效果较差，主要物相为Fe2O3，磁选效果差，经过强磁选所得铁精矿品位为66％。杨慧芬等以褐煤为还原剂，采用直接还原-磁选方法对含铁39.96％的水淬铜渣进行回收铁的研究，获得铁回收率为81.01％的直接还原铁粉，回收率较低。闫方兴等人利用电石渣中的氧化钙和铜渣中的二氧化硅等组分来生产硅钙铁合金，分两段熔炼，且熔炼温度高达1600℃以上，能耗很高。综上所述，目前铜渣中铁资源的回收利用缺乏环境友好、分离效果高的方法，使得渣中铁资源得不到有效回收利用，这是冶金和环境领域函待解决的一个难题，迫切需要一种节能、高效、流程短的工艺方法回收铜渣中伴生的铁资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用复合添加剂分解铜渣的方法，在低二次污染和更低温度下一步高效分解转换成磁铁矿。
一种复合添加剂分解回收铜渣中有价金属的方法：将氧化钙与三氧化二铁和铜渣按照一定的比例混合球磨，然后在一定温度和惰性气氛条件下焙烧，得到含有四氧化三铁的焙烧产物。
所述的方法：焙烧产物冷却后进行破碎磁选，所得磁选产物为磁铁矿。
所述的方法：铜渣来源于铜冶炼厂熔炼缓冷工序。
所述的方法：氧化钙、三氧化二铁和铜渣的质量比为7:40:(8-12)，优选比例为7:40:10。
所述的方法：氧化钙、三氧化二铁和铜渣混合球磨1-5小时，转速300-500r/min，优选球磨时间为2小时，转速400r/min。
所述的方法：所述焙烧温度为不低于700℃，优选700-1100℃，进一步优选1000℃。
所述的方法：所述焙烧的时间60-180min，优选时间为120min。
所述的方法；所述惰性气氛条件为氮气和/或氩气。
本发明反应过程中发生的主要化学反应式为：
CaO+Fe2SiO4+2Fe2O3＝CaSiO3+2Fe3O4
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
1、本发明的分解回收铜渣中有价金属的方法，可使铜渣磁选率达到86％，渣中铁的回收率达到95％以上。
2、本发明的方法所需温度较低，且无废气产生，有利于环境保护。
3、本发明的方法可实现铜渣约40％的减量化，大大提高了铜渣二次资源化利用。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程图；
图2为铜渣分解前后的XRD对比图，a为铜渣分解前的XRD图，b为铜渣分解后的XRD图；
图3为磁选精矿的XRD图；
图4为铜渣分解前后的SEM对比图，a为铜渣分解前的SEM图，b为铜渣分解后的SEM对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
以湖南某铜冶炼厂的熔炼缓冷铜渣为原料，其化学成分如下表所示：
| Fe | O | Si | Ca | Zn | Al | Cu | S |
| 43.31 | 23.53 | 16.14 | 4.38 | 3.64 | 2.50 | 1.77 | 1.32 |
将氧化钙、三氧化二铁和铜渣按照质量比为7:40:10称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通入惰性气体在1000℃条件下进行高温固相反应120min，冷却后进行磁选，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为86％，渣中铁的回收率为95％。
实施例2
将氧化钙、三氧化二铁和铜渣按照质量比为7:40:12称取试样，放入星形球磨机中球磨时间为3h，转速为500r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通入惰性气体在1100℃条件下进行高温固相反应90min，冷却后进行磁选，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为84％，渣中铁的回收率为92％。
实施例3
将氧化钙、三氧化二铁和铜渣按照质量比为7:40:8称取试样，放入星形球磨机中球磨时间为1h，转速为300r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通入惰性气体在900℃条件下进行高温固相反应120min，冷却后进行磁选，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为85％，渣中铁的回收率为94.3％。
实施例4
将氧化钙、三氧化二铁和铜渣按照质量比为7:40:9称取试样，放入星形球磨机中球磨时间为1.5h，转速为350r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通入惰性气体在700℃条件下进行高温固相反应160min，冷却后进行磁选，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为82％，渣中铁的回收率为88.8％。
实施例5
将氧化钙、三氧化二铁和铜渣按照质量比为7:40:11称取试样，放入星形球磨机中球磨时间为2h，转速为450r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通入惰性气体在800℃条件下进行高温固相反应180min，冷却后进行磁选，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为83％，渣中铁的回收率为90％。
Claims (8)
1.一种复合添加剂分解回收铜渣中有价金属的方法，其特征在于：将氧化钙与三氧化二铁和铜渣按照一定的比例混合球磨，然后在一定温度和惰性气氛条件下焙烧，得到含有四氧化三铁的焙烧产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：焙烧产物冷却后进行破碎磁选，所得产物为磁铁矿。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：铜渣来源于铜冶炼厂熔炼缓冷工序。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：氧化钙、三氧化二铁和铜渣的质量比为7:40:(8-12)，优选比例为7:40:10。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于：氧化钙、三氧化二铁和铜渣混合球磨1-5小时，转速300-500r/min；优选球磨时间为2小时，转速400r/min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述焙烧温度为不低于700℃，优选700-1100℃，进一步优选为1000℃。
7.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于：所述焙烧的时间60-180min，优选时间为120min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于；所述惰性气氛条件为氮气和/或氩气。
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