专利名称：一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，属于微波冶金技术领域。
二.
背景技术：
铜冶炼废弃渣主要指火法熔炼渣，是有色金属冶炼过程中产生数量较大的、主要 的几种炉渣之一，每年产出近200万吨，累计达数千万吨。火法熔炼铜渣主要由铁橄榄石相 和非晶态玻璃质相组成，渣中含有大量的铁、铜、及与铜伴生的贵金属和稀有金属。渣中的 铁主要分布在橄榄石相和磁性氧化铁相中，而铜主要以细小颗粒弥散于渣中。铜渣中Cu、Fe 等金属含量较高，如云南铜业集团的铜冶炼炉渣中的铜含量达到0. 8% 1. 2%，铁含量高 达38 % 42% ，大冶有色金属公司的诺兰达渣的铜含量达到4. 57% ，铁含量高达46% 。但 是，大多数铜冶炼厂的冶炼炉渣并未得到有效利用，而是将其长期堆存在野外。近年来，随 着我国宏观经济的高速增长，工业化发展进程不断加快，发展对资源的依赖程度越来越高。 因而，如何实现资源的可持续发展，降低能耗，发展循环经济，实现经济、社会和环境协调发 展已成为社会和企业发展的当务之急。因此如何有效地回收铜冶炼渣中有价组分，实现铜 渣资源化，不但具有重要的环保意义，而且还可以获得一定的经济效益。。
随着资源的贫化，铜冶炼炉渣的利用越来越受关注，国内外许多学者逐渐研究低 品位铜冶炼炉渣中有价金属的回收，但目前收效不明显，对铜渣中回收铁、铜等有价金属的 基础研究不够，且采用的方法大多仅局限于用物理法选矿，回收利用率很低。国内曾采用焙 烧——氯化法进行过实验，但存在硫的污染、流程长、成本高的缺点，而且金属的回收率不 高。广东有色金属研究院马雪(马雪.从冰铜渣中综合回收有价金属的研究[J].广东有 色金属学报，1992，2(2) :118-122.)对用三氯化铁溶液浸出、盐酸浸出、硝酸浸出处理冰铜 渣做了研究，其Ag的回收率较高，但未对渣中所含大量的铁、铜等元素做研究。东北大学的 隋智通等(张林楠.铜渣中有价组分选择性析出研究[D].沈阳，东北大学，2005.)采用高 温氧化提取铜渣中的有价元素，氧化使铁橄榄石中的氧化亚铁转变为四氧化三铁，然后通 过磁选回收铁，但所采用的工艺条件较为苛刻，不易工业化。日本、智利等国外也有一些学 者致力于反射炉贫化铜渣的研究，但研究主要针对含铜品位大于4%以上的粗铜转炉渣，采 用的处理方法主要有直接浸出、直接浮选、氧化或者硫酸化焙烧一一浸出。对铜冶炼过程 产出的含铜1 %左右、铁38 % 40 %的铜渣的处理在国内也开展了 一些研究，主要集中在 贫化渣中的金属含量，选矿提取铜渣中的铁，高温氧化渣中的铁为磁性四氧化三铁后通过 磁选回收铁，作为建筑材料使用等方向。
三.
发明内容
发明的目的是提供一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，将铜渣粉碎 后，加入还原剂和氧化钙或者碳酸钙进行配料、制团后，放入微波炉中，以微波为加热源在 高温下进行矿相重构和碳热还原，从而将渣中的铁橄榄石转变为氧化铁并还原为铁，经过
3磁选分离回收铁，非磁性产物作为回收铜的原料。本发明旨在综合回收和利用铜冶炼废弃 渣中的铁，同时使回收铁后的渣中铜得到富集。实现"减量化、再利用、资源化"处理固体废 弃物的目的。 本发明按以下技术方案实施 1、配料将粉碎到粒度小于0. 15mm的铜渣加入还原剂和氧化钙或者碳酸钙进行 配料混合； 所述铜渣主要成分含量为Fe38 42wt % 、 CuO. 8 1. 2wt % 、 Si0230 36wt % 、 Ca0 2 10wt% (总量100% )， 所述还原剂为C含量大于75wt %的无烟煤、C含量大于80wt %的石墨、C含量大于
85wt%的石油焦、C含量大于85wt%的焦炭中的一种或几种的混合物； 所述氧化f丐为CaO含量大于98wt% ;碳酸f丐为CaC03含量大于98wt% ; 所述配料为铜渣还原剂的重量比=i : o. i i. o，铜渣氧化1丐的重量比= i : o. i o. 5或铜渣碳酸钙的重量比=i : o. i o. 8 ; 2、制团和干燥在混合后的物料中加入粘结剂制成团直径为①10 20mm的球团， 放入烘箱中在100 15(TC干燥1 3h，粘结剂为水，加入量为物料重量的3% 15% ;
3、碳热还原干燥后的球团放入微波炉中，以微波为加热源在温度为900 130(TC下煅烧0. 5 2. 0小时，铁橄榄石中结合的氧化铁转变为游离的氧化铁的矿相重构， 然后经碳热还原反应将氧化铁还原为单质铁； 4、破碎和磁选将矿相重构和碳热还原后得到的焙球团粉碎到粒度小于0. 15mm， 然后在磁场强度为72 136kA/m的磁选机上进行磁选，磁性产物为含铁大于90wt^的产
PR o 发明的积极效果 铜渣中含有大量的铁、铜、及与铜伴生的贵金属和稀有金属，铁主要分布在橄榄石 相和磁性氧化铁相中，而铜主要以细小颗粒弥散于渣中。本发明采用微波加热高温碳热还 原的方法提取铜冶炼炉渣中的铁，充分利用渣中的铁资源。对固体废弃物实行充分回收和 利用，符合国家的产业政策。项目的实施落实了 "减量化、再利用、资源化"的原则，能促进 清洁生产和循环经济的发展。微波碳热还原是一种具有工业前景的方法，尤其是微波的独 特加热性能，在工业应运中能降低劳动强度，更加节能和环保。
四.
具体实施例方式
实施例1 :将粉碎到粒度小于0. 15mm主要成分含量为Fe 38. 52wt % 、 Cu
0. 936wt%、Si02 34. 90wt%、CaO 3. 06wt%的铜渣50g， C含量大于76. 5wt^的无烟煤15g， 氧化f丐10g加入5g水混合均匀，制成直径为①10 20mm的球团，放入烘箱中于12(TC干燥 2h，将干燥好的球团放在自制的微波功率为3000W的微波炉中在温度为130(TC煅烧0. 5小 时，冷却到室温后磨细到粒度小于0. 15mm，然后在磁场强度为72 136kA/m的磁选机上磁 选，得到磁性产物19. 7g，非磁性产物(磁选尾矿)46. 8g，磁性产物中单质铁含量92. 6wt%。
实施例2 :将粉碎到粒度小于0. 15mm主要成分含量为Fe 40.31wt%、Cu
1. 18wt%、 Si02 33. 90wt%、 Ca04. 08wt%的铜渣50g， C含量为85wt^的石墨16g，碳酸牵丐 20g，加入7g水混合均匀，制成直径为10-20mm的球团，放入烘箱中于15(TC干燥lh，将干燥
4好的球团放在自制的微波功率为3000W的微波炉中在温度为90(TC煅烧2小时，冷却到室温 后磨细到粒度小于0. 15mm，然后在磁场强度为72 136kA/m的磁选机磁选，得到磁性产物 19. 4g，非磁性产物(磁选尾矿)48. 5g，磁性产物中单质铁含量94. 5wt%。
权利要求
一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，其特征在于其按以下技术方案实施，1)、配料将粉碎到粒度小于0.15mm的铜渣与还原剂和氧化钙或者碳酸钙进行配料混合；所述配料为铜渣∶还原剂的重量比＝1∶0.1～1.0，铜渣∶氧化鈣的重量比＝1∶0.1～0.5或铜渣∶碳酸鈣的重量比＝1∶0.1～0.8；2)、制团和干燥在混合后的物料中加入粘结剂制成直径为Φ10～20mm的球团，放入烘箱中在100～150℃干燥1～3h；3)、碳热还原干燥后的球团放入微波炉中，以微波为加热源在温度为900～1300℃下煅烧0.5～2.0小时，得到焙球团，物料中的氧化铁转变为游离的氧化铁，然后经碳热还原反应将氧化铁还原为单质铁；4)、破碎和磁选碳热还原后得到的焙球团粉碎到粒度小于0.15mm，然后在磁场强度为72～136kA/m的磁选机上进行磁选，得到磁性产物为含铁大于90wt％的产品。
2. 根据权利要求1所述的微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，其特征在于 所述铜渣主要成分含量为Fe 38 42wt%、Cu 0. 8 1. 2wt%、Si02 30 36wt%、CaO 2 10wt%。
3. 根据权利要求1或2所述的微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，其特征 在于所述还原剂为C含量大于75wt %的无烟煤、C含量大于80wt %的石墨、C含量大于 85wt^的石油焦、C含量大于85wt^的焦炭中的一种或几种的混合物。
4. 根据权利要求1所述的微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，其特征在于 所述氧化钙为CaO含量大于98wt% ;碳酸鈣为CaC03含量大于98wt% ，所述粘结剂为水，加 入量为混合后的物料重量的3% 15%。
全文摘要
本发明涉及一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法。将铜渣、还原剂(无烟煤、石墨、石油焦、焦炭中的一种或者几种的混合物)、氧化钙或者碳酸钙粉碎，配料混合，加入粘结剂制团，干燥后，在微波炉中以微波为加热源在高温下进行矿相重构和碳热还原反应，将渣中的铁橄榄石转变为氧化铁并还原为铁，再经粉碎和磁选分离回收铁，非磁性产物进一步回收铜后可作为烧制水泥的原料。
文档编号C21B11/00GK101787407SQ20101010367
公开日2010年7月28日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者廖亚龙, 彭金辉, 徐福昌 申请人:昆明理工大学