处理铜渣的方法与流程

本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及处理铜渣的方法。

背景技术：

炼铜工业生产出的铜渣中含有铜、铁、钴、锌和铅等有价金属，其中铜最高含量可以达到5％左右，贫化处理后仍然在0.5％左右，但是其中的铁含量基本稳定在40％左右。为了回收其中的铁元素，目前工艺大多采用还原铜渣生成金属铁的方式。但是在还原过程中，铜渣中的含铜物相(硫化铜、硫酸铜和氧化铜)均能发生分解或是还原反应生成金属铜并进入铁相，最终获得铜铁合金产物。但是在炼钢精炼过程中，铜作为一种有害元素存在，它会形成低熔点的化合物，并聚集在晶界上，导致钢材产生热脆，因此限制了铜渣的使用范围。因此，回收铜渣中铁元素的方法有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出处理铜渣的方法，采用本发明提出的处理铜渣的方法不仅可以实现铜铁的彻底分离，还可以分别回收pb和zn。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理铜渣的方法，包括：

(1)对铜渣进行破碎处理，以便得到铜渣颗粒；

(2)对所述铜渣颗粒进行低温氧化焙烧处理，以便得到低温焙烧产物并回收氧化铅；

(3)对所述低温焙烧产物进行高温氧化焙烧处理，以便得到高温焙烧产物并回收氧化锌；

(4)对所述高温焙烧产物进行磨矿处理和磁选处理，以便得到磁性铁粉和非磁性尾矿。

根据本发明上述实施例的处理铜渣的方法，可以首先将铜渣破碎后在氧化气氛下进行低温焙烧，使其中的氧化亚铁被氧化生成三氧化二铁(fe2o3)，同时回收挥发的氧化铅；再在氧化气氛下进行高温焙烧，使三氧化二铁继续反应生成磁性铁(fe3o4)，并使铜元素在氧化气氛下全部生成非磁性的cuo，同时回收挥发的氧化锌；然后对高温焙烧产物进行磨矿和磁选处理，可获得磁性铁粉，而非磁性的cuo及其他脉石矿物进入非磁性尾矿中，达到铜铁分离的效果。由此，通过采用本发明上述实施例的处理铜渣的方法，不仅可以实现铜铁的彻底分离，还可以分别回收pb和zn元素。

另外，根据本发明上述实施例的处理铜渣的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述铜渣颗粒中粒径小于1mm的占比不低于75重量％。由此，可以进一步提高对铜渣进行低温氧化焙烧和高温氧化焙烧的效率。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述低温氧化焙烧处理在空气气氛下进行，焙烧温度为960-1050摄氏度，焙烧时间为15-25分钟。由此，不仅可以使氧化亚铁被充分氧化成三氧化二铁，同时还可以回收挥发的氧化锌，并有效避免铜渣中的低熔点物质发生熔化粘结。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述高温氧化焙烧处理在氧气体积不低于18％的气氛条件下进行。由此，可以使三氧化二铁充分反应并生成磁性铁(fe3o4)。

在本发明的一些实施例中，高温氧化焙烧温度为1400-1500摄氏度，焙烧时间为10-30分钟。由此，不仅可以使三氧化二铁充分反应并生成磁性铁(fe3o4)、使铜元素被充分氧化为非磁性的cuo，还能使锌生成的氧化锌(zno)显著挥发。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，对所述高温焙烧产物进行磨矿处理，使粒径小于74μm的占比不低于75重量％。由此，可以进一步提高磁选的效率和效果，进而实现铜铁的彻底分离。

在本发明的一些实施例中，处理铜渣的方法进一步包括：(5)采用硫酸对所述非磁性尾矿进行酸浸处理，以便得到硫酸铜溶液和浸出渣；(6)对所述硫酸铜溶液进行回收处理，以便得到氧化铜粉末。由此，可以进一步回收铜渣中的铜元素，实现铜渣的综合利用。

在本发明的一些实施例中，步骤(5)中，所述硫酸与所述非磁性尾矿的液固质量比为(11-15)：1。由此，可以使非磁性尾矿中的铜元素被有效浸出。

在本发明的一些实施例中，所述硫酸的浓度为6-10％。由此，可以进一步提高对非磁性尾矿中的铜元素的浸出效率。

在本发明的一些实施例中，所述酸浸处理的温度为20-30摄氏度，时间不低于30分钟。由此，可以使非磁性尾矿中的铜元素被充分浸出。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的处理铜渣的方法的流程图。

图2是根据本发明又一个实施例的处理铜渣的方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理铜渣的方法，如图1所示，包括：

(1)对铜渣进行破碎处理，以便得到铜渣颗粒；(2)对铜渣颗粒进行低温氧化焙烧处理，以便得到低温焙烧产物并回收氧化铅；(3)对低温焙烧产物进行高温氧化焙烧处理，以便得到高温焙烧产物并回收氧化锌；(4)对高温焙烧产物进行磨矿处理和磁选处理，以便得到磁性铁粉和非磁性尾矿。

根据本发明上述实施例的处理铜渣的方法，可以首先将铜渣破碎后在氧化气氛下进行低温焙烧，使其中的氧化亚铁被氧化生成三氧化二铁(fe2o3)，同时回收挥发的氧化铅；再在氧化气氛下进行高温焙烧，使三氧化二铁继续反应生成磁性铁(fe3o4)，并使铜元素在氧化气氛下全部生成非磁性的cuo，同时回收挥发的氧化锌；然后对高温焙烧产物进行磨矿和磁选处理，可获得磁性铁粉，而非磁性的cuo及其他脉石矿物进入非磁性尾矿中，达到铜铁分离的效果。由此，通过采用本发明上述实施例的处理铜渣的方法，不仅可以实现铜铁的彻底分离，还可以分别回收pb和zn元素。

下面参考图1-2对本发明上述实施例的处理铜渣的方法进行详细描述。

根据本发明的具体实施例，发明人发现，铜渣中铁元素主要以铁橄榄石(feo·sio2)形式存在，铜元素主要以cu2s和cu形成的冰铜相形式存在，此外还含有一定量的铅、锌。若对铜渣进行还原处理，一方面，铜渣中的cu2s会发生还原反应生成金属铜，使铜元素进入铁相，获得铜铁合金产物，降低铁的品位，另一方面，在还原处理过程中，会生成pb、zn金属，二者挥发温度接近，难以分离。此外发明人还发现，通过依次对铜渣进行低温氧化焙烧处理和高温氧化焙烧处理，不仅可以使铁元素转化为磁性铁，还可以将铜元素全部氧化为非磁性的cuo，从根本上避免铜元素被还原成金属的可能，进而实现铜铁的彻底分离；同时，氧化焙烧过程中pbo、zno的挥发温度差距较大，可以在两个焙烧阶段分别回收，达到分别回收铅和锌的目的。由此，通过采用本发明上述实施例的处理铜渣的方法，可以实现铜渣中铜、铁、铅和锌的有效分离和分别回收。

根据本发明的具体实施例，本发明采用的铜渣可以为火法冶炼金属铜产生的尾渣。

根据本发明的具体实施例，步骤(1)中，铜渣颗粒中粒径小于1mm的占比可以不低于75重量％。发明人发现，若铜渣颗粒的粒径过大，会影响铜渣与气体的接触面积，进而影响反应速率。由此，本发明中通过控制铜渣颗粒的粒径为小于1mm的占比不低于75重量％，可以进一步提高对铜渣进行低温氧化焙烧和高温氧化焙烧的效率和效果。

根据本发明的具体实施例，步骤(2)中，进行低温氧化焙烧处理时，铜渣颗粒中的氧化亚铁首先发生feo+o2＝fe2o3反应，生成三氧化二铁，同时，铜渣中的铅在氧化焙烧过程中生成铅氧化物，以氧化铅(pbo)的形式在高温下稳定存在。

根据本发明的具体实施例，步骤(2)中，低温氧化焙烧处理可以在空气气氛下进行，焙烧温度可以为960-1050摄氏度，焙烧时间可以为15-25分钟。发明人发现，feo在室温下即可氧化生成fe2o3，无需太高温度即可在较短时间内完成氧化过程，而若焙烧温度过高，对提高反应速率的作用并不显著，而氧化铅在950℃以上即可显著挥发。由此，本发明中通过控制上述低温氧化焙烧处理的条件，不仅可以使feo被充分氧化生成fe2o3，还可以使氧化铅充分挥发，进而保证生产的顺利进行。

根据本发明的具体实施例，步骤(3)中，进行高温氧化焙烧处理时，低温氧化焙烧产物中的在氧化气氛下继续反应生成磁性铁(fe3o4)，冰铜相在氧化气氛下生成非磁性的cuo，锌在高温氧化焙烧过程中生成锌氧化物(zno)并挥发，其中，铁元素的反应如下所示：6fe2o3＝4fe3o4+o2↑,铜元素的反应如下所示：2cu+o2＝2cuo、cu2s+2o2＝2cuo+so2↑。

根据本发明的具体实施例，步骤(3)中，高温氧化焙烧处理可以在氧气体积不低于18％的气氛条件下进行。发明人发现，若高温氧化焙烧气氛下氧气体积分数过少，三氧化二铁无法充分氧化，影响磁性铁的生成效率。本发明中通过控制高温氧化焙烧处理时氧气体积不低于18％，可以使三氧化二铁充分反应并生成磁性铁(fe3o4)。

根据本发明的具体实施例，步骤(3)中，高温氧化焙烧温度可以为1400-1500摄氏度，焙烧时间可以为10-30分钟。发明人发现，在标准大气压下，三氧化二铁生成磁性铁的反应需要在1410℃以上才可以进行，而若焙烧温度过高，并不能进一步显著提高反应效率，还会造成能源浪费。由此，本发明中通过控制上述高温氧化焙烧的条件，由此，不仅可以使三氧化二铁充分反应并生成磁性铁(fe3o4)、使铜元素被充分氧化为非磁性的cuo，还能使锌生成的氧化锌(zno)显著挥发。

根据本发明的具体实施例，步骤(4)中，可以对高温焙烧产物进行磨矿处理，使粒径小于74μm的占比不低于75重量％。发明人发现，若高温焙烧产物粒径过粗，则磁性铁和非磁性脉石无法充分解离，影响磁选的效果；另外，发明人发现，高温焙烧产物粒径也不宜过细，否则容易产生泥化现象，反而会加大磁选难度，具体地，粒径最好不要小于45μm高于80重量％。由此，本发明中通过对高温焙烧产物进行磨矿处理，使粒径小于74μm的占比不低于75重量％，且最小粒径不小于45μm高于80重量％，可以进一步提高磁选的效率和效果，进而实现铜铁的彻底分离，提高铁的回收率，并将铜元素富集在非磁性尾矿中。

根据本发明的具体实施例，步骤(4)中，磁选的磁场强度可以选择1500-2500oe。发明人发现，若磁场强度过小，则无法保证磁性铁的回收效果；而若磁场强度过大，在选取磁性铁的同时，还会带出较多的非磁性脉石，影响铜铁分离效果。由此，本发明中通过选用上述磁场强度进行磁选，可以进一步提高磁选的效率和效果，并获得磁性铁粉，而非磁性的cuo及其他脉石矿物进入尾矿中，进而实现铜铁的有效分离。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，处理铜渣的方法可以进一步包括：(5)采用硫酸对非磁性尾矿进行酸浸处理，以便得到硫酸铜溶液和浸出渣；(6)对硫酸铜溶液进行回收处理，以便得到氧化铜粉末。发明人发现，非磁性尾矿中，脉石矿物大多是二氧化硅，仅有少量碱性物质，在酸浸过程中基本不会与酸发生反应，而铜元素以cuo的形式存在于非磁性尾矿中，cuo易与酸发生cuo+h2so4＝cuso4+h2o反应而浸出。由此，本发明中通过采用硫酸对非磁性尾矿进行酸浸处理，并回收处理硫酸铜溶液，可以进一步回收铜渣中的铜元素，实现铜渣的综合利用率。

根据本发明的具体实施例，步骤(5)中，硫酸与非磁性尾矿的液固质量比可以为(11-15)：1。由此，可以使非磁性尾矿中的铜元素被有效浸出。

根据本发明的具体实施例，硫酸的浓度可以为6-10％。由此，可以进一步提高对非磁性尾矿中的铜元素的浸出效率。

根据本发明的具体实施例，酸浸处理的温度可以为20-30摄氏度，时间可以不低于30分钟。由此，可以使非磁性尾矿中的铜元素被充分浸出，进而进一步提高铜渣中铜元素的回收率。

根据本发明上述实施例的处理铜渣的方法，可以实现铜渣中铜、铁、铅和锌的有效分离和分别回收，且铅、锌和铁的回收率可分别高达97％、96％和90％以上。

实施例1

铜渣原料的铁品位为40.45％，铜品位为0.36％。对铜渣进行破碎处理，得到的铜渣颗粒中粒径小于1mm的占比为75重量％；在空气气氛下对铜渣颗粒进行低温氧化焙烧，得到低温焙烧产物，其中，焙烧温度为960℃，时间为25min，此过程中氧化铅挥发通过收尘系统回收，铅的回收率达到97.42％；将低温焙烧产物放置在氧气体积分数18％的气氛中进行高温氧化焙烧，得到高温焙烧产物，其中，焙烧温度为1500℃，时间为10min，此过程中氧化锌挥发并通过收尘系统回收，锌的回收率达到97.03％；对高温焙烧产物进行磨矿处理，使粒径小于74μm的占比为75重量％后进行磁选，得到磁性铁粉和非磁性尾矿，其中，磁选的磁场强度为1500oe，磁性铁粉的铁品位为65.17％，铁回收率为90.67％；非磁性尾矿中铜品位为0.57％；将非磁性尾矿放在硫酸浓度10％的溶液中进行酸浸处理，得到硫酸铜溶液和浸出渣，其中，酸浸处理的液固比为11:1，酸浸温度为20℃，时间为30min；对硫酸铜溶液进行回收处理，得到氧化铜粉末。

实施例2

铜渣原料的铁品位为42.58％，铜品位为0.59％。对铜渣进行破碎处理，得到的铜渣颗粒中粒径小于1mm的占比为78重量％；在空气气氛下对铜渣颗粒进行低温氧化焙烧，得到低温焙烧产物，其中，焙烧温度为1000℃，时间为20min，此过程中氧化铅挥发通过收尘系统回收，铅的回收率达到97.98％；将低温焙烧产物放置在氧气体积分数为35％的气氛中进行高温氧化焙烧，得到高温焙烧产物，其中，焙烧温度为1450℃，时间为20min，此过程中氧化锌挥发并通过收尘系统回收，锌的回收率达到96.74％；对高温焙烧产物进行磨矿处理，使粒径小于74μm的占比为75重量％后进行磁选，得到磁性铁粉和非磁性尾矿，其中，磁选的磁场强度为2000oe，磁性铁粉的铁品位为68.79％，铁回收率为95.22％；非磁性尾矿中铜品位为0.99％；将非磁性尾矿放在硫酸浓度8％的溶液中进行酸浸处理，得到硫酸铜溶液和浸出渣，其中，酸浸处理的液固比为13:1，酸浸温度为25℃，时间为40min；对硫酸铜溶液进行回收处理，得到氧化铜粉末。

实施例3

铜渣原料的铁品位为41.62％，铜品位为0.62％。对铜渣进行破碎处理，得到的铜渣颗粒中粒径小于1mm的占比为80重量％；在空气气氛下对铜渣颗粒进行低温氧化焙烧，得到低温焙烧产物，其中，焙烧温度为1050℃，时间为15min，此过程中氧化铅挥发通过收尘系统回收，铅的回收率达到98.02％；将低温焙烧产物放置在纯氧气氛中进行高温氧化焙烧，得到高温焙烧产物，其中，焙烧温度为1400℃，时间为30min，此过程中氧化锌挥发并通过收尘系统回收，锌的回收率达到96.65％；对高温焙烧产物进行磨矿处理，使粒径小于74μm的占比为75重量％后进行磁选，得到磁性铁粉和非磁性尾矿，其中，磁选的磁场强度为2500oe，磁性铁粉的铁品位为68.07％，铁回收率为93.79％；非磁性尾矿中铜品位为0.94％；将非磁性尾矿放在硫酸浓度为6％的溶液中进行酸浸处理，得到硫酸铜溶液和浸出渣，其中，酸浸处理的液固比为11:1，酸浸温度为30℃，时间为35min；对硫酸铜溶液进行回收处理，得到氧化铜粉末。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。