专利名称：还原和/或精炼含金属的渣的方法
还原和/或精炼含金属的渣的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于还原和/或精炼含金属的渣的方法。 本发明特别涉及一种强烈还原熔体和特别是转变铜渣以及从铜渣 中回收铜的方法。但也可用于含其它金属的渣。
熔融铜浓缩物产生冰铜和渣。冰铜转变为粗铜，并将渣送入渣精炼 过程。铜渣的精炼可通过各种工艺如还原和沉降、水法冶金的渣浸出或 慢冷却、破碎和研磨后的渣浮选进行。高温冶金法基于在电炉中、
Teniente渣精炼炉或熔炼-转化炉。
在渣中铜以大小为5 - 1000 pm的冰铜夹杂物和溶解的氧化铜(I)存 在。从冰铜夹杂物中回收铜需要还原》兹铁矿，以降低渣的表观粘度和通 过磁铁矿晶体释放出包封的夹杂物。用碳还原磁铁矿首先经Boudouard 反应的直4妻还原法和间4妄的》兹4失矿还原法进4亍
(p^04)法+『]固- 3(&0> + {go2;k [c]固+ {co2;k ,2(co)气
(Fe304)* + {G02;k - 3(FeO)* + {G02;k 从渣中回收溶解的铜需要还原氧化铜(I):
(Cu20)* +2{。0}气^2(Cu)金属+{(302}气
氧化铜(I)的还原受限于磁铁矿的共还原。该共还原的条件由下列反
应的平衡决定
(0120);查+ 3(FeO)逢o 2(Gu)金属+ (Fe3〇4)* 用碳还原磁铁矿是强吸热的。假定在废气中的CO/C02= 1,贝'J:
3CFe304);i + 2 [q固=> 9(FeO> + {GOh + { CO^气 其中反应热为
AH聽=128kJ/molFe304
这意指为将磁铁矿含量从20还原到5%,需高达89MJ的能量，每l
吨渣要通过电流或燃料燃烧引入该能量。由于在浮于渣表面上的焦炭床 中的Boudouard反应，该CO/C02非常高，这导致约138 MJ/t的较高能耗, 这相应于38 kWh/t渣。由于必需让渣温增加到约130(TC和炉中的热损 失，该总的单位能耗的数量级为100kWh/t。
从US 5865872中已知一种用于回收金属和制备贱金属的二次渣的 方法，其中在渣中加入至少一种还原剂，这时可考虑用各种试剂。特别 是可使用碳，其含量建议直至40Q/o。在US 5626646中使用硅酸铁从渣中 回收金属。按US 4036636中所述方法，在从熔体中得到镍时，拟加入固 体还原剂。
本发明的目的是提供一种用于还原含金属的熔体的方法。 本发明的解决方法的特征在于，在渣中加入碳化钙(CaC2)作为还原 剂。该碳化钙(CaC2)的加入量优选为渣质量的0.1 - 2.0%,特别优选为渣 质量的0.5-1.5%。所加入的碳化钙(CaC2)量的优选依渣中的磁铁矿和/ 或氧化铜(I)的含量确定。
该碳化钩(CaC2)可加到液态熔体渣中。其可在该液态熔体渣加到炉 中之前加入炉中。但也可将碳化钩(CaC2)加到在炉中存在的液态熔体渣 的表面上。此外，也可将碳化钩(CaC2)加到在炉中存在的液态熔体渣的 内部。在此情况下，该碳化钙(CaC2)可借助于喷嘴或喷枪加入到液态熔 体渣的内部。
除碳化钩(CaC2)外还可加入其它还原剂。作为其它还原剂可考虑固 体物质，特别是焦炭、木炭和/或生铁。为此也可使用含碳物质，特别是 船用油(Bunkerdl)、柴油、天然气和/或碳粉。该其它的还原剂可吹入 液态熔体渣中。
该渣优选含铜(Cu)。但该渣也可含铅(Pb)、锌(Zn)、铂(Pt)或镍(Ni)。 本发明也适用于强烈渣还原和渣精炼。其中包括渣还原和渣精炼的
尚温冶金法。
按本发明，该强烈渣还原可具有
a) 将碳化钙加入到液态渣上或吹入渣中；
b) 通过喷嘴选择性地吹入固态、液态或气态的还原剂；
c) 渣沉降。
碳化钩与溶于铁橄榄石渣中的磁铁矿反应 4(Fe304)*+[CaC2]a+(Fe2Si〇4);t ^ 14(FeO)漆十(CaSi03>* + (CO)气+( 032}气 在125(TC下该反应是放热的。
超隐=_" kJ/molFe304
液态铁橄榄石渣中的氧化铜(I)的还原是强放热的 4(Cu20)*+[CaC2;h+(Fe2Si04)* 8(Cu)金属+ (CaSi03)* + (FeO)渣+ (CO)气
+{co2;k
△ H1250c =-184kJ/molCu2〇
所产生的热导致在液态渣/碳化钙之间过渡处的温度升高，与通过 CaO改变了在过渡处的渣结构的变化一起导致还原速度的明显加速。 与常规的渣还原和渣精炼的方法相比，本发明具有下列优点
a) 非常高的渣还原速度导致过程的强化、缩短渣还原时间和由于单 位能量损失减少而减少了能耗。
b) 由于磁铁矿还原的放热作用和氧化铜(I)的还原的强放热作用使 电能或燃料消耗减少。
实施例1
在Teniente渣精炼炉中的渣精炼
在加入来自熔炉的液态渣之前，通过开口将碳化钙加到炉中。碳化 4丐的量由渣的组成，特别是由磁铁矿含量确定，其用量在总渣质量的 0.5-1.5%波动。然后将渣通过炉嘴或浇铸槽浇入炉中。在加料过程中强
烈的还原反应使磁铁矿含量降低到所需水平即约5%。如果燃烧的燃料 补偿了炉的热损失，则由于在加料和还原过程中的反应的放热作用使渣
温从125(TC升高到1263°C。
送入渣后，该渣还原终止并且沉降过程开始，接着取出渣和出炉铜 垫(Kupfermatte ),这与通用的方法是一致的。渣精炼的循环可在 Temente炉中缩短约50%,其相应于炉渣处理容量增加到两倍。
实施例2
在电炉中的渣精炼
熔体渣在电炉中用焦炭和来自电极的碳还原处理，过热后发生沉
新循环开始时，在加入液态渣之前将碳化钙加到炉中。碳化钙的加 入量依渣组成而定，并且为渣质量的0.5-1.5%。然后将液态渣浇入炉 中。在加入液态渣过程中通过碳化物颗粒与渣物流接触而产生强烈的快 速渣还原。碳化钙开始浮在渣表面上，并且随浸入电极和输入电能而发 生还原。由于还原反应的放热作用，渣温不会下降。调节输入的电功率 以使其能补偿热损失并使渣温稍有上升。磁铁矿还原和氧化铜(I)的共还 原的程度是较高的，并确保了铜回收的增加。非常强烈的渣还原可缩短 生产时间并同时保持类似的沉降时间。由于增加还原导致了较短的循环, 最终又导致炉生产率的增加。
用碳化钩代替焦炭作为还原剂降低了单位能耗，并也大大降低了还 原剂的单位耗量。
权利要求
1.一种用于还原和/或精炼含金属的渣的方法，其特征在于，在渣中加入碳化钙(CaC2)作为还原剂。
2. 权利要求1的方法，其特征在于，该碳化钙(CaC2)的加入量为渣 质量的0.1 -2.0%。
3. 权利要求2的方法，其特征在于，该碳化钙(CaC2)的加入量为渣 质量的0.5- 1.5%。
4. 权利要求2或3的方法，其特征在于，加入的碳化钙(CaC2)量依渣 中的磁铁矿和/或氧化铜(I)的含量确定。
5. 权利要求l-4之一的方法，其特征在于，将碳化钙(CaC2)加到液 态熔体渣中。
6. 权利要求1 - 5之一的方法，其特征在于，在该液态熔体渣加到炉 中之前将碳化钙(CaC2)加入炉中。
7. 权利要求l-5之一的方法，其特征在于，将碳化钙(CaC2)加到位 于炉中的液态熔体渣的表面上。
8.权利要求1-5之一的方法，其特征在于，将碳化钙(CaC2)加到位 于炉中的液态熔体渣的内部。
9. 权利要求8的方法，其特征在于，所述碳化钙(CaC2)可借助于喷嘴或喷枪加入到液态熔体渣的内部。
10. 权利要求l - 9之一的方法，其特征在于，除碳化钙(CaC。外还可加入其它还原剂。
11. 权利要求10的方法，其特征在于，作为其它还原剂使用固体 物质，特别是焦炭、木炭和/或生铁。
12. 权利要求10或11的方法，其特征在于，作为其它还原剂使用含碳物质，特别是船用油、柴油、天然气和/或碳粉。
13. 权利要求10-12之一的方法，其特征在于，其它的还原剂可 被吹入液态熔体渣中。
14. 权利要求1 - 13之一的方法，其特征在于，所述渣含铜(Cu)。
15. 权利要求l-14之一的方法，其特征在于，所述渣含铅(Pb)、 锌(Zn)、賴(Pt)或镍(Ni)。
全文摘要
本发明涉及一种用于还原和/或精炼含金属的渣的方法。根据本发明，为改进渣的还原，在渣中加入碳化钙(CaC<sub>2</sub>)作为还原剂。
文档编号C22B7/04GK101189351SQ200680020020
公开日2008年5月28日 申请日期2006年6月8日 优先权日2005年6月8日
发明者A·沃克佐克, D·博格沃特, G·A·里弗罗斯厄祖阿, J·孔泽, M·A·卡塞雷斯里弗拉, R·M·帕拉达阿拉亚, R·德格尔 申请人:Sms迪马格股份公司