烧结矿及其制备方法与流程

本发明涉及炼铁领域，具体而言，涉及一种烧结矿及其制备方法。

背景技术：

铜渣是火法炼铜过程中从炼铜炉排放的冶金渣，是炉料和燃料中各种氧化物互相熔融而成的共熔体。目前，我国的铜主要是由火法冶炼生产，按铜冶炼过程中每产出1吨精铜排放2.2吨铜渣计算，每年铜渣排放量超过1000万吨，此外，全国还堆存着数量超过1.2亿吨的铜渣，铜渣已成为冶金行业中产生的数量较多的工业固体废弃物。虽然铜渣中含有大量铁(29％-45％)以及少量铜(0.45％-3.0％)，但大部分铜渣被堆存在渣场，不仅占用土地、污染环境，而且造成资源的巨大浪费。

铜渣中含有一定的铁元素，且铁元素主要以硅酸铁(2FeO﹒SiO2)和磁铁矿(Fe3O4)的形式存在，大部分为硅酸铁，铜主要以Cu2S、CuO、Cu的形式存在。由于铜渣中的铁主要是以铁橄榄石的形式存在，通过常规的磁选方法难以将弱磁性矿物铁橄榄石有效地回收。要回收铜渣中的铁就需要先将铜渣中的2FeO﹒SiO2转变成Fe3O4，再通过磁选的方法回收。回收渣中铜的方法有很多，主要有火法贫化、湿法提取和选矿分离等。目前铜渣利用技术的研究多集中在单独铜的利用或单独铁的利用两个方面。对于铜渣中金属的提取，选矿法应用较广，但资源化利用率低；火法冶炼金属回收率高，但处理成本高；湿法处理潜在二次污染且费用高。虽然铜渣还可制备微晶玻璃、矿棉；用于生产水泥，都极大的浪费了宝贵的铁和铜，以及其它金属资源。

烧结矿广泛应用于炼铁行业，由于原料中通常会含有一些有害元素如硫、砷等，因而烧结过程中会加入一定量的铁粉或铁精矿，以去除一部分的硫和砷等有害物质，并制备出烧结矿。如公开号CN106367588A中提供了一种烧结矿的制备方法，该制备方法中为了去除含锡、砷和锌混合铁精矿中的锡、砷和锌元素，将上述混合铁精矿与铁精矿及铁矿粉、钢渣矿、石灰石、轻烧白云石、生石灰、胶粉及高炉返矿进行烧结。但上述烧结工艺所需烧结原料种类较为繁杂，存在制备工艺成本较高的问题。

因而鉴于上述问题的存在，有必要提供一种成本低廉的烧结矿的制备工艺。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种烧结矿及其制备方法，以解决现有的烧结矿的制备成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种烧结矿的制备方法，该制备方法包括：使铜渣、铁精粉、熔剂和燃料进行混合，得到配料；将配料与粘结剂进行混合成团，得到待烧结料；及将待烧结料进行烧结，得到烧结矿。

进一步地，铜渣、铁精粉、熔剂及燃料的重量比为(30～50):(20～40):(10～20):(6～10)。

进一步地，以占配料的重量百分含量计，粘结剂的用量为5～8％；优选地，粘结剂为水；优选地，燃料选自焦煤和/或煤粉。

进一步地，以重量份计，铜渣包括(29～45)份铁元素，(0.45～3.0)份铜元素，(25～40)份SiO2，(2～10)份CaO，(1.5～10)份Al2O3和(0.6～2.8)份硫元素。

进一步地，待烧结料的粒度为5～10mm。

进一步地，烧结的步骤在烧结机中进行，包括：将待烧结物料在烧结机中进行布料，然后进行点火抽风烧结，其中点火抽风烧结步骤中的烧结点火温度为1300℃～1350℃，点火负压7～10KPa，烧结负压为12～14KPa；优选地，布料步骤中料层的厚度为700～750mm。

进一步地，上述制备方法还包括：将经烧结步骤得到烧结产物体系依次进行冷却和破碎筛分步骤，得到烧结矿。

进一步地，冷却过程的温度≤100℃，经破碎筛分步骤后，烧结矿的粒度为5～40mm。

进一步地，熔剂选自石灰粉、白云石和生石灰组成的组中的一种或多种；优选地，按重量份计，石灰粉包括2～5份SiO2，75～85份CaO和2～5份MgO。

本申请的另一方面还提供了一种烧结矿，烧结矿采用上述制备方法制得，或烧结矿的铜含量为0.135～1.5％，碱度为1.1～1.4，转鼓强度≥70％。

应用本发明的技术方案，由于铜渣中含有较高含量的铁元素，将其作为烧结矿的制备原料能够为冶炼合格生铁提供有利保证。同时铜渣的成本较低，且烧结工艺较为成熟，不需要增加新的配套装置，因而相比于仅以铁精矿为原料，本申请提供的方法能够大幅降低工艺成本。熔剂的加入有利于产生低熔点物质，促进液相的生成，进而有利于提高烧结矿的性能。此外，烧结矿用量大，其可以大规模处理铜渣，容易实现工业化，同时减少环境污染。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种优选的实施方式提供的烧结矿的制备方法的流程示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术所描述的，现有的烧结矿的制备成本较高的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种烧结矿的制备方法，该制备方法包括：使铜渣、铁精粉、熔剂和燃料进行混合，得到配料；将配料与粘结剂进行混合成团，得到待烧结料；及将待烧结料进行烧结，得到烧结矿。

烧结原理为现代烧结生产是一种抽风烧结过程，即将铁矿粉、熔剂、燃料和返矿等按一定的比例组成混合料，配以适量水，经混合及造球后，铺于烧结机中，在一定负压下点火，整个烧结过程是在负压抽风下，自上而下进行的。在烧结过程中可分为烧结矿层、预热层和冷料层。烧结过程中进行着一系列复杂的物理化学变化。主要有碳和氧的燃烧反应、分解反应如结晶水分解、碳酸盐分解以及高价氧化物分解、氧化物的还原以及再氧化反应以及某些有害杂质的气化反应等。

由于铜渣中含有较高含量的铁元素，将其作为烧结矿的制备原料能够为冶炼合格生铁提供有利保证；同时铜渣的成本较低，且烧结工艺较为成熟，不需要增加新的配套装置，因而相比于仅以铁精矿为原料，本申请提供的方法能够大幅降低工艺成本。熔剂的加入有利于产生低熔点物质，促进液相的生成，进而有利于提高烧结矿的性能。此外，烧结矿用量大，其可以大规模处理铜渣，容易实现工业化，同时减少环境污染。

通过向铁精粉中配加铜渣制备成适合冶炼的烧结矿。此工艺不但能降低生产含铜钢生产成本，还可利用废弃物料，并减少环境污染。在一种优选的实施例中，使铜渣、铁精粉、熔剂及燃料的重量比为(30～50):(20～40):(10～20):(6～10)。相比于其它的比例关系，将铜渣、铁精粉、熔剂及燃料的重量比限定在上述范围内有利于提高烧结矿的强度和粉化性能。

在一种优选的实施例中，以占配料的重量百分含量计，粘结剂的用量为5～8％。将粘结剂的用量限定在上述范围内，有利于提高待烧结物料的成球率，进而有利于提高烧结效果。

上述制备方法中，烧结剂只要能够使制备配料成团即可。优选地，粘结剂为水。优选地，燃料包括但不限于焦煤和/或煤粉。

为了进一步提高有害元素的去除率，在一种优选的实施例中，以重量份计，铜渣包括(29～45)份金属铁，(0.45～3.0)份金属铜，(25～40)份SiO2，(2～10)份CaO，(1.5～10)份Al2O3和(0.6～2.8)份S元素。

为了进一步提高烧结效果，优选地，待烧结料的粒度为5～10mm。

本申请提供的烧结矿的制备方法中采用的烧结工艺也可采用本领域常用的工艺的装置。在一种优选的实施例中，烧结的步骤在烧结机中，包括：将待烧结物料在烧结机中进行布料，然后进行点火抽风烧结，其中烧结点火温度为1300℃～1350℃，点火负压7～10KPa，烧结负压为12～14KPa。通过对烧结点火温度、点火负压和烧结负压进行有针对性的优化调整，有利于提高有害元素的去除率和烧结矿的产率。为了提高烧结效率，优选地，布料步骤中料层的厚度为700～750mm。

在一种优选的实施例中，制备方法还包括：将经烧结步骤得到烧结产物体系依次进行冷却和破碎筛分步骤，得到烧结矿。为了便于后续进行炼铁工艺的效率，更优选地，冷却过程的温度≤100℃，经破碎筛分步骤后，烧结矿的粒度为5～40mm。

上述制备方法中，熔剂可以采用本领域常用的种类，优选为熔剂包括但不限于石灰粉、白云石和生石灰组成的组中的一种或多种。更优选地，按重量份计，石灰粉包括2～5份SiO2，75～85份CaO和2～5份MgO。

优选地，上述烧结矿的制备方法可以用于制备高炉炼铁工艺所需的烧结矿。

本申请另一方面还提供了一种烧结矿，该烧结矿采用上述制备方法制得，或烧结矿的碱度为1.1～1.4，转鼓强度≥70％。

由于铜渣中含有较高含量的铁元素，因而将其作为烧结矿的制备原料；由于铜渣的成本较低，且烧结工艺较为成熟，不需要增加新的配套装置，因而相比于仅以铁精矿为原料，本申请提供的方法能够大幅降低工艺成本。熔剂的加入有利于产生低熔点物质，促进液相的生成，进而有利于提高烧结矿的性能。此外，烧结矿用量大，其可以大规模处理铜渣，容易实现工业化，同时减少环境污染。上述烧结矿符合国家相关标准对烧结矿的要求。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

本发明实施例中转鼓指数按GB8209-87标准进行测试。

本发明实施例采用图1中的工艺流程制备烧结矿。

本发明实施例采用的烧结设备为NEU-2012型烧结机，点火是通入天然气和空气点火。

本发明实施例中的石灰粉为市购普通工业产品，按重量百分比含SiO2 2～5％，CaO 75～85％，MgO 2～5％。

本发明实施例中的燃料焦粉为市购普通工业产品，按重量百分比含C 80～90％；

本发明实施例中采用的铜渣中铁元素为35％，铜元素含量为0.7％，SiO2含量为35％，CaO含量为5％，Al2O3含量为4％，S元素含量为1.2％。

本发明实施例中采用的普通铁精粉中铁品位为45.0～65.0％。

实施例1

配料：按重量百分比称取铜渣30％，普通铁精粉40％，石灰粉20％，燃料10％，燃料为焦粉；

混匀-造球：将全部原料混合均匀，然后加入到造球机中造球，加水量占全部原料的5.5％，小球的直径范围在5-7mm之间。

将待烧结料在烧结机中布料后，在烧结机上进行点火抽风烧结。其中，布料后的料层厚度为720mm，烧结过程中烧结点火温度为1320℃，点火负压8KPa，烧结负压为13KPa，当烧结废气温度开始下降时完成烧结。

当烧结废气温度降至≤100℃时，将烧结后的物料取出，破碎筛分出粒度在5～40mm的部分，获得碱度在1.3，转鼓强度为77％的含铜烧结矿。

实施例2

配料：按重量百分比称取铜渣40％，普通铁精粉35％，石灰粉17％，燃料8％，燃料为焦粉；

混匀-造球：将全部原料混合均匀，然后加入到造球机中造球，加水量占全部原料的5.7％，小球的直径范围在6-7mm之间。

将待烧结料在烧结机中布料后，在烧结机上进行点火抽风烧结。其中，布料后的料层厚度为700mm，烧结过程中烧结点火温度为1300℃，点火负压7KPa，烧结负压为12KPa，当烧结废气温度开始下降时完成烧结。

当烧结废气温度降至≤100℃时，将烧结后的物料取出，破碎筛分出粒度在5～40mm的部分，获得碱度在1.2，转鼓强度为75％的含铜烧结矿。

实施例3

配料：按重量百分比称取铜渣45％，普通铁精粉30％，石灰粉15％，燃料10％，燃料为焦粉；

混匀-造球：将全部原料混合均匀，然后加入到造球机中造球，加水量占全部原料的7％，小球的直径范围在7-8mm之间。

将待烧结料在烧结机中布料后，在烧结机上进行点火抽风烧结。其中，布料后的料层厚度为750mm，烧结过程中烧结点火温度为1340℃，点火负压9KPa，烧结负压为13KPa，当烧结废气温度开始下降时完成烧结。

当烧结废气温度降至≤100℃时，将烧结后的物料取出，破碎筛分出粒度在5～40mm的部分，获得碱度在1.3，转鼓强度为76％的含铜烧结矿。

实施例4

配料：按重量百分比称取铜渣50％，普通铁精粉25％，石灰粉15％，燃料10％，燃料为焦粉；

混匀-造球：将全部原料混合均匀，然后加入到造球机中造球，加水量占全部原料的8％，小球的直径范围在7-10mm之间。

将待烧结料在烧结机中布料后，在烧结机上进行点火抽风烧结。其中，布料后的料层厚度为740mm，烧结过程中烧结点火温度为1350℃，点火负压10KPa，烧结负压为14KPa，当烧结废气温度开始下降时完成烧结。

当烧结废气温度降至≤100℃时，将烧结后的物料取出，破碎筛分出粒度在5～40mm的部分，获得碱度在1.4，转鼓强度为80％的含铜烧结矿。

实施例5

配料：按重量百分比称取铜渣55％，普通铁精粉15％，石灰粉20％，燃料10％，燃料为焦粉。

混匀-造球：将全部原料混合均匀，然后加入到造球机中造球，加水量占全部原料的5.5％，小球的直径范围在5～7mm之间。

将待烧结料在烧结机中布料后，在烧结机上进行点火抽风烧结。其中，布料后的料层厚度为720mm，烧结过程中烧结点火温度为1320℃，点火负压8KPa，烧结负压为13KPa，当烧结废气温度开始下降时完成烧结。

当烧结废气温度降至≤100℃时，将烧结后的物料取出，破碎筛分出粒度在5～40mm的部分，获得碱度在1.1，转鼓强度为68％的含铜烧结矿。

实施例6

与实施例1的区别为：铜渣包括50％铁元素，0.4％铜元素，20％SiO2，5.％CaO，…5.％Al2O3和0.5％硫元素。

含铜烧结矿的碱度为1.2，转鼓强度为80％。用下面的例子.。

配料：按重量百分比称取铜渣50％，普通铁精粉25％，石灰粉15％，燃料10％，燃料为焦粉；

混匀-造球：将全部原料混合均匀，然后加入到造球机中造球，加水量占全部原料的8％，小球的直径范围在7-10mm之间。

将待烧结料在烧结机中布料后，在烧结机上进行点火抽风烧结。其中，布料后的料层厚度为740mm，烧结过程中烧结点火温度为1350℃，点火负压10KPa，烧结负压为14KPa，当烧结废气温度开始下降时完成烧结。

当烧结废气温度降至≤100℃时，将烧结后的物料取出，破碎筛分出粒度在5～40mm的部分，获得碱度在1.2，转鼓强度在80％的含铜烧结矿。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：在制备烧结矿的过程中加入铜渣不仅有利于降低成本，减少环境污染，同时制得的烧结矿的碱度和转鼓强度都符合相关工业标准的要求。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。