用于铜尾渣生产含碳球团的新型粘结剂、含碳球团及制造方法与流程

本发明涉及粘结剂，特别是一种适用于铜尾渣生产含碳球团的新型粘结剂。

背景技术：

铜尾渣中含有大量的铁、锌等可利用的元素，其中tfe~40%，zn~2%，实现铜尾渣资源化，有效地回收渣中有价元素，对综合开发利用铜尾渣具有重要意义。研究表明，铜尾渣中铁的主要为铁硅酸盐和铁氧化物相，包含铁橄榄石(2feo·sio2)、磁铁矿(fe3o4)及无定形玻璃体等，采用常规选矿及冶炼方法均难以处理。目前铜尾渣提铁的方式主要有：铜尾渣直接选矿提铁、铜尾渣氧化改性提铁、铜尾渣熔融还原提铁、铜尾渣直接还原提铁等。

铜尾渣直接选矿提铁，采用传统的磨矿磁选，铁的回收率低，磁选过程中铁进入尾矿，不能获得理想的回收指标；铜尾渣氧化改性提铁，采用在有氧化氛下加入cao高温焙烧铜尾渣，铁橄榄石分解转化为fe3o4，但是氧化改性焙烧时间长达2h以上，生产成本较高，经济效益差；铜尾渣熔融还原提铁，在高温熔融态下，将铁的氧化物还原成金属铁，生产精确控制、生产安全要求高，还原剂和熔剂消耗量大，能耗及生产成本高。铜尾渣直接还原提铁，是将铁氧化物用还原剂在低于产生液态铁的温度下还原成高品位的金属铁。大量工艺研究结果表明：对铜尾渣进行直接还原~磨矿磁选工艺处理，可获得品位大于85%的金属铁粉，且铁回收率在80%以上，该工艺被认为是较为可行的，且最有可能实现大规模工业化的技术。

铜尾渣直接还原提铁工艺，要求铜尾渣与还原煤、石灰石均匀混合后，制成含碳球团，要求球团落下强度、抗压强度满足后续烘干、直接还原工艺流程。但铜尾渣为浮选后尾渣，表面亲水性差，同时配入的还原煤、石灰石亦为疏水型物料，难以将这三种物料采用造球工艺，生产含碳球团。根据我国冶金行业球团矿生产，添加常规粘结剂生产含碳球团，粘结剂添加量大，成球过程中，返矿率高达25~30%；在干燥过程中，反应速度慢，影响产量，增加了能耗。同时，配入大量的粘结剂，影响原料铁品位，带入大量杂质成分，影响还原的能耗和产量，对生产成本、经济效益影响大。

技术实现要素：

为解决铜尾渣生产含碳球团难成型的问题，克服转底炉直接还原~磨矿磁选工序中含碳球团落下强度、抗压强度、成分稳定等问题，在节省成本、降低能耗的前提下，提供一种铜尾渣生产含碳球团的新型粘结剂。

具体地，提供一种适用于铜尾渣生产含碳球团的新型粘结剂，以重量份数计，包括：第一粘结剂2.5~3.5份、第二粘结剂0.3~0.5和第三粘结剂0.03~0.05。

根据本发明的一个方面，所述第一粘结剂、第二粘结剂、第三粘结剂分别为膨润土、淀粉和烧碱。

根据本发明的一个方面，所述第一粘结剂、第二粘结剂和第三粘结剂的比例为3:0.4:0.04。

一种用于铜尾渣生产的含碳球团，以重量份数计，包括铜尾渣100份、还原煤18~22份、石灰石8~12份、第一粘结剂2.5~3.5份、第二粘结剂0.3~0.5和第三粘结剂0.03~0.05。

根据本发明的一个方面，所述第一粘结剂、第二粘结剂、第三粘结剂分别为膨润土、淀粉和烧碱。所述第一粘结剂、第二粘结剂和第三粘结剂的比例为3:0.4:0.04。

一种用于铜尾渣生产的含碳球团的制备方法，包括如下步骤：

s1、配料：

将铜尾渣、还原煤、石灰石和第一粘结剂按照质量比例配料，配比为100:20:10:2.5~3.5，得到第一配料组；

将第二粘结剂、第三粘结剂和谁按照质量比例配料，配比为0.3~0.5:0.03~0.05:6，溶解搅拌20~40min，得到第二混合物；

s2、将第一配料组和第二混合物送入混合机，混合2~4min，得到第三混合物；

s3、将第三混合物送入造球机中生产湿含碳球团，烘干。

根据本发明的一个方面，s1中第二粘结剂、第三粘结剂的溶解搅拌时间为30min。

根据本发明的一个方面，s1中，铜尾渣为铜冶炼尾渣经选铜后的二次尾渣，粒度为~200目含量大于85%，还原煤、石灰石粒度为~200目含量大于70%。含碳球团的平均落下强度为4次/（个▪0.5m），平均抗压强度为20n/个。

与现有技术相比，具有如下显著效果：三种新型粘结剂按配比混合使用，粘结剂添加量少，微量粘结剂溶入水中添加，保证微量粘结剂与铜尾渣混合的均匀性；含碳球团，实现铜尾渣与石灰石、还原煤等物料均匀分布、颗粒间形成微孔结构，提高后续直接还原效果，提高铁精粉回收率；本发明对铜尾渣的品质没有特定要求、工艺操作简单，实现全自动化，生产能力大，节省成本，能耗较低；成型的混合物料块品质均匀性好、抗压强度大。

附图说明

图1是添加单一常规粘结剂含碳球团指标。

图2是不同淀粉/烧碱配比下，含碳球团平均落下强度指标。

图3是不同淀粉/烧碱配比下，含碳球团平均抗压强度指标。

图4是在0.4%淀粉+0.04%烧碱配比下，含碳球团平均抗压强度指标。

具体实施方式

为了解决现有技术存在的上述问题，申请人进行了深入地研究，发现粘结剂对含碳球团的性能影响很大，为此，申请人对粘结剂的性质进行了深入地研究和分析。

申请人以三种粘结剂混合使用为突破，制备含碳球团；通过将三种粘结剂按比例配料，以不同的添加方式与铜尾渣混合。申请人发现：粘结剂配入量为铜尾渣重量的3.44%，

第一粘结剂、第二粘结剂、第三粘结剂分别为膨润土、淀粉和烧碱，且质量比例为3:0.4:0.04时，带入杂质成分少，且具有较好的节能效果，而且成本低。最终的含碳球团，平均落下强度4次/（个·0.5m），平均抗压强度约20n/个，满足转底炉直接还原~磨矿磁选生产铁精粉。

通过上述粘结剂，获得一种含碳球团，以重量份数计，具体包括：铜尾渣100份、还原煤18~22份、石灰石8~12份、第一粘结剂2.5~3.5份、第二粘结剂0.3~0.5和第三粘结剂0.03~0.05。

上述含碳球团的制备方法如下：

首先是铜尾渣与还原煤、石灰石、膨润土按比例配料，烧碱、淀粉按比例配料后加水溶解搅拌，6种物料送入强力混合机混匀后，用圆盘造球机生产含碳球团，低温烘干后供转底炉直接还原~磨矿磁选生产铁精粉。

具体地，该方法的大致过程如下所示。

s1、将铜尾渣、还原煤、石灰石、第一粘结剂按比例配料，配比为100:20:10:2.5~3.5。

将第二粘结剂、第三粘结剂、水按比例配料，溶解搅拌20~40min，配比为6:0.3~0.5:0.03~0.05。

s2、将配比后的物料送入强力混合机，混匀时间2~4min；

s3、将得到的混合物送入造球机中生产湿含碳球团；

s4、将得到的含碳球团进行低温烘干后，供转底炉直接还原~磨矿磁选生产铁精粉。

优选的，第一粘结剂为膨润土，配入量为铜尾渣重量的3%。第二粘结剂为淀粉，配入量为铜尾渣重量的0.4%。第三粘结剂为烧碱，配入量为铜尾渣重量的0.04%。第二粘结剂、第三粘结剂溶解搅拌时间为30min。s2中，各物料送入强力混合机，混匀时间3min。s2中得到的含碳球团为球形，粒径为8~16mm。

实施例1：将铜尾渣、还原煤、石灰石、膨润土按比例配料，配比为100:20:10:3.5；淀粉、烧碱、水按比例配料，溶解搅拌30min，配比为0.5:0.05:6；配比后的物料送入强力混合机，混匀时间3min；混合物送入造球机中生产湿含碳球团，含碳球团平均落下强度5.10次/（个▪0.5m），平均抗压强度约16.5n/个。

实施例2：将铜尾渣、还原煤、石灰石、膨润土按比例配料，配比为100:20:10:3；淀粉、烧碱、水按比例配料，溶解搅拌30min，配比为0.4:0.04:6；配比后的物料送入强力混合机，混匀时间3min；混合物送入造球机中生产湿含碳球团，含碳球团平均落下强度4.40次/（个▪0.5m），平均抗压强度约21.1n/个，满足生产要求。

实施例3：将铜尾渣、还原煤、石灰石、膨润土按比例配料，配比为100:20:10:2.5；淀粉、烧碱、水按比例配料，溶解搅拌30min，配比为0.3:0.03:6；配比后的物料送入强力混合机，混匀时间3min；混合物送入造球机中生产湿含碳球团，含碳球团平均落下强度3.75次/（个▪0.5m），平均抗压强度约24n/个。

如图1所示，对比添加单一常规粘结剂（膨润土）生产含碳球团，含碳球团指标见图1。可知，含碳球团落下强度低，不满足要求。

如图2和图3所示，不同淀粉+烧碱配比下，随膨润土用量的增加，含碳球团的性能指标发生了变化。从图中可知，含碳球团强度随淀粉+烧碱配比增加，落下强度呈明显上升趋势，抗压强度呈缓慢下降趋势，三种粘结剂配合使用产生协同作用，含碳球团强度提高明显。

如图4，在0.4%淀粉+0.04%烧碱配比下，随膨润土用量的增加，含碳球团的性能指标发生了变化。可知，含碳球团强度随膨润土配比增加，落下强度呈明显上升趋势，在0.4%淀粉+0.04%烧碱+3%膨润土配比下，平均落下强度达到4.4次/（个▪0.5m）；抗压强度呈缓慢下降趋势，在0.4%淀粉+0.04%烧碱+3%膨润土配比下，平均抗压强度约21.1n/个，满足生产要求。

以上示意性的对本发明粘结剂及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。