铜熔炼渣处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种铜熔炼渣处理方法，其包括：将铜熔炼渣与第一造渣剂和第一还原剂混合，并进行第一还原处理，以便获得铜和第一熔炼渣；将所述第一熔炼渣与第二造渣剂和第二还原剂混合，并进行第二还原处理，以便获得铁和第二熔炼渣；以及将所述第二熔炼渣依次进行保温和制丝处理，以便获得无机纤维。利用该方法能够有效地从铜熔炼渣中回收铜、铁，并且工艺简单、需能少、成本低、处理效率高、副产物利用价值高。
【专利说明】铜熔炼渣处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铜熔炼渣资源化利用【技术领域】，具体地，本发明涉及铜熔炼渣处理方法。
【背景技术】
[0002]世界铜矿产资源由于长期开采，初级资源逐渐贫缺，开发利用二次资源是有色冶金工业实现可持续发展的一条重要途径。铜熔炼渣是铜的重要二次资源，提高铜冶炼回收率，降低弃渣含铜，并从中回收其他有价金属，从而实现铜熔炼渣的充分资源化利用，已经成为专家和技术人员的共识。
[0003]然而，目前的铜熔炼渣处理方法仍有待改进。
【发明内容】
[0004]本发明是基于发明人的以下发现完成的:
[0005]铜熔炼渣具有较高的附加值:铜熔炼渣成分复杂，除含有少量的铜、锌、硫、钴等贵金属外，还含有大量的铁、二氧化硅、氧化钙和部分氧化镁、三氧化二铝等。对铜熔炼渣进行处理，从中回收铜、铁等有价金属，能够使铜熔炼渣得到充分资源化利用，从而实现铜熔炼渣的价值最大化。
[0006]为了有效利用铜熔炼渣，传统上采用电炉锍化或者缓冷选矿工艺，电炉锍化工艺是将铜熔炼渣加入到电炉内，通过加入锍化剂和少量还原剂，利用电极加热将铜熔炼渣提温，铜熔炼渣中的铜以铜锍的形态沉降下来，与弃渣分离；缓冷选矿工艺是将铜熔炼渣置于渣包中，通过喷水使渣缓冷，经破碎后选矿得到铜精矿、铁精矿和弃渣。然而，传统的处理工艺弃渣含铜高(锍化处理在0.6~1%之间，选矿处理在0.3~0.4%之间)，无法回收以氧化物形式存在于渣中的铜，渣中的铁无法得到有效回收利用，弃渣也无法得到有效利用。
[0007]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种能够从铜熔炼渣中高效回收铜、铁并实现剩余弃渣再利用的铜熔炼渣处理方法。
[0008]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种铜熔炼渣处理方法。根据本发明的实施例，该方法包括:将铜熔炼渣与第一造渣剂和第一还原剂混合，并进行第一还原处理，以便获得铜和第一熔炼渣；将所述第一熔炼渣与第二造渣剂和第二还原剂混合，并进行第二还原处理，以便获得铁和第二熔炼渣；以及将所述第二熔炼渣依次进行保温和制丝处理，以便获得无机纤维。根据本发明的实施例，利用本发明的铜熔炼渣处理方法能够有效地从铜熔炼渣中回收铜、铁，并且工艺简单、需能少、成本低、处理效率高、副产物利用价值高。
[0009]根据本发明的实施例，上述铜熔炼渣的处理方法还可以具有下列附加技术特征:
[0010]根据本发明的一个实施例，所述第一还原处理是在1250-1350摄氏度下进行的。由此，可以提高第一还原处理的效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述第二还原处理是在1350-1450摄氏度下进行的。由此，可以提高第二还原处理的效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。
[0012]根据本发明的一个实施例，于1450-1500摄氏度下进行所述保温处理。由此，保温效果好，有利于后续制丝处理的进行，进而第二熔炼渣利用率高，无机纤维的质量和产量好。
[0013]根据本发明的一个实施例，于贫化电炉中进行所述第一还原处理，于还原电炉中进行所述第二还原处理，于保温电炉中进行所述保温处理。
[0014]根据本发明的一个实施例，于贫化电炉中依次进行所述第一还原处理、所述第二还原处理和所述保温处理。由此，在一个设备中即可实现三个步骤，从而工艺流程简单，易操作，且成本低、易推广。
[0015]根据本发明的一个实施例，所述第一造渣剂和第二造渣剂的至少之一为选自石灰石和钢渣的至少一种。由此，可以提高第一还原处理和第二还原处理的效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述第一造渣剂为石灰石，所述第一熔炼渣的CaO含量为10-30重量％，FeO与二氧化硅的重量比为1.2~1.8，Cu含量为0.05重量％以下，并且所述第一熔炼渣的粘度为5泊以下。由此，可以保证第一还原处理的效率、粗铜品位和铜回收率。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述第一还原剂为选自一氧化碳和煤粉的至少一种。由此，可以提高第一还原处理的效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述第二造渣剂为石灰石，所述第二熔炼渣中CaO与MgO重量之和为Ml，二氧化硅与三氧化铝重量之和为M2，其中Ml与M2的比例为0.6~0.8，并且所述第二熔炼渣中FeO的含量为8~15重量％，第二熔炼渣的粘度为10~25泊。由此，可以保证第二还原处理的效率和铁的回收率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述第二还原剂为选自煤粉、天然气、重油的至少一种。由此，可以提高第二还原处理的效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。
[0020]根据本发明的一个实施例，进一步包括将第一还原处理所产生的废气进行燃烧，以便进行余热回收。由此，可以提高资源的利用效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率，降低处理成本。
[0021]根据本发明的一个实施例，进一步包括将第二还原处理所产生的尾气返回作为第一还原剂。由此，可以提高资源的利用效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率，降低处理成本。
[0022]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0024]图1显示了根据本发明一个实施例的铜熔炼渣处理方法的流程示意图。
[0025]图2显示了根据本发明另一个实施例的铜熔炼渣处理方法的流程示意图。【具体实施方式】
[0026]下面详细描述本发明的实施例。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。
[0027]其中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0028]根据本发明的一个方面，本发明提供了一种铜熔炼渣处理方法。根据本发明的实施例，参照图1，该方法包括:
[0029]首先，将铜熔炼渣与第一造渣剂和第一还原剂混合，并进行第一还原处理，以便获得铜和第一熔炼渣。其中，获得的铜为低品位粗铜。
[0030]需要说明的是，在本发明的铜熔炼渣处理方法中，所采用的铜熔炼渣可以为出炉的高温铜熔炼渣，由此，能够有效地利用该铜熔炼渣的高温余热，从而能够有效地提高资源利用效率，降低处理成本。
[0031]根据本发明的实施例，进行第一还原处理的条件不受特别限制，只要能够保证反应效率，有效获得铜和第一熔炼渣即可。根据本发明的一个实施例，所述第一还原处理是在1250-1350摄氏度下进行的。由此，可以提高第一还原处理的效率，保证渣的流动性，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。根据本发明的实施例，所述第一造渣剂为选自石灰石和钢渣的至少一种。这是因为，石灰石和钢渣中都含有大量的CaO，能够在第一还原处理过程中，补充碱性氧化物，保证熔渣的流动性，增加FeO的活度，提高第一还原处理的效率。根据本发明的一些具体示例 ，所述第一造渣剂为石灰石，所述第一熔炼渣的CaO含量为10-30重量％, FeO与二氧化娃的重量比为1.2~1.8, Cu含量为0.05重量％以下,并且所述第一熔炼渣的粘度为5泊以下。由此，可以保证第一还原处理的效率、粗铜品位和铜回收率。根据本发明的实施例，所述第一还原剂为选自一氧化碳和煤粉的至少一种。由此，可以提高第一还原处理的效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。
[0032]接着，将所述第一熔炼渣与第二造渣剂和第二还原剂混合，并进行第二还原处理，以便获得铁和第二熔炼渣。
[0033]根据本发明的实施例，进行第二还原处理的条件不受特别限制，只要能够保证反应效率，有效获得铁和第二熔炼渣即可。根据本发明的一个实施例，所述第二还原处理是在1350-1450摄氏度下进行的。由此，可以提高第二还原处理的效率，保证渣的流动性，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。根据本发明的实施例，所述第二造渣剂为选自石灰石和钢渣的至少一种。由此，能够在第二还原处理过程中，通过生石灰石和钢渣补充CaO，保证熔渣的流动性，增加FeO的活度，提高第二还原处理的效率。根据本发明的一个实施例，所述第二造渣剂为石灰石，所述第二熔炼渣中CaO与MgO重量之和为Ml，二氧化硅与三氧化铝重量之和为M2，其中Ml与M2的比例为0.6~0.8，并且所述第二熔炼渣中FeO的含量为8~15重量％，第二熔炼渣的粘度为10~25泊。由此，可以保证第二还原处理的效率和铁的回收率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。根据本发明的一个实施例，所述第二还原剂为选自煤粉、天然气、重油的至少一种。由此，可以提高第二还原处理的效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率。[0034]然后，将所述第二熔炼渣依次进行保温和制丝处理，以便获得无机纤维。
[0035]根据本发明的实施例，进行保温和制丝处理的具体方法和反应条件不受特别限制，只要能够保证有效从第二熔炼渣制备获得无机纤维即可。根据本发明的一个实施例，于1450-1500摄氏度下进行所述保温处理。由此，保温效果好，有利于后续制丝处理的进行，进而第二熔炼渣利用率高，无机纤维的质量和产量好。根据本发明的一个实施例，所述制丝处理是通过喷吹或者离心甩丝处理实现的。由此，能够将经过保温处理的第二熔炼渣有效制备成无机纤维，并且制备获得的无机纤维能达到建筑外墙保温用岩棉的标准，从而提高了副产物利用率，降低了环境负担，且增加了经济效益。
[0036]此外，用于实施本发明的铜熔炼渣处理方法的各步骤的设备不受特别限制。根据本发明的一个实施例，可以于贫化电炉中进行所述第一还原处理，于还原电炉中进行所述第二还原处理，于保温电炉中进行所述保温处理。根据本发明的另一个实施例，可以于贫化电炉中依次进行所述第一还原处理、所述第二还原处理和所述保温处理。由此，在一个设备中即可实现三个步骤，从而工艺流程简单，易操作，且成本低、易推广。
[0037]另外，为方便理解，下面将列举本发明的方法中涉及的主要的化学反应式，其中，假设第一造渣剂和第二造渣剂均为煤，第一还原剂和第二还原剂均为生石灰石，则主要发生的化学反应包括:
[0038]第一还原处理步骤涉及的主要反应:
[0039]还原反应:C+Fe304=3Fe0+C0(g)，
[0040]CO (g) +Fe304=3Fe0+C02 (g)；
[0041]造渣反应:2Fe0+Si02=2Fe0.SiO2,
[0042]CaC03=Ca0+C02 (g)，
[0043]CaO+S i O2=Ca0.S i O2。
[0044]第二还原处理步骤涉及的主要反应:
[0045]还原反应:2C+2Fe0.Si02=2Fe+2C0(g) +SiO2,
[0046]造渣反应:CaC03=Ca0+C02(g);
[0047]CaO+SiO2=Ca0.SiO2。
[0048]根据本发明 的实施例，本发明的副产物也具有较高的利用价值，具体地:
[0049]首先，第一还原处理产生的废气含有大量的CO，经二次燃烧可产生大量余热。进而，根据本发明的一些具体示例，进一步包括将第一还原处理所产生的废气进行燃烧，以便进行余热回收。由此，不仅能够有效回收热能，节省工业能源，提高资源的利用效率，降低处理成本，而且废气经过收尘和脱硫处理后能够达到排空要求，进而能够减少污染，使本发明获得节能减排的效果。
[0050]其次，第二还原处理所产生的尾气中也含有40体积％_60体积％的CO，可以返回本发明的铜熔炼渣处理工艺中，作为第一还原剂。进而，根据本发明的一个实施例，进一步包括将第二还原处理所产生的尾气返回作为第一还原剂。由此，可以提高资源的利用效率，进而可以进一步提高铜熔炼渣的处理效率，降低处理成本。
[0051]发明人惊奇地发现，利用本发明的铜熔炼渣处理方法能够有效地从铜熔炼渣中回收铜、铁，并且工艺简单、需能少、成本低、处理效率高、副产物利用价值高。
[0052]下面通过具体的实施例来描述本发明，需要说明的是，这些具体实施例不以任何方式限制本发明，仅仅是为了说明的目的。另外，在下面实施例中所采用的装置均为已知的，除非另外说明，在下列实施例中没有列出的条件或者装置，本领域技术人员可以根据需要来进行选择。
[0053]一般方法:
[0054]根据本发明的实施例，参照图1，本发明的铜熔炼渣处理方法可以包括:
[0055]首先，将铜熔炼渣与第一造渣剂和第一还原剂混合，并进行第一还原处理，以便获得铜和第一熔炼渣。
[0056]其次，将所述第一熔炼渣与第二造渣剂和第二还原剂混合，并进行第二还原处理，以便获得铁和第二熔炼渣。
[0057]接着，将所述第二熔炼渣依次进行保温和制丝处理，以便获得无机纤维。
[0058]实施例1:
[0059]参照图1和图2，根据本发明的铜熔炼渣处理方法，处理铜熔炼渣，具体如下:
[0060]首先，将刚排出的3t 铜熔炼渣(Fe/Si02=l.3，Cu:1.2%，CaO:4.5%，Α12034.1%,MgO:2.7%)从返渣流槽加入到贫化电炉(400kVA)中，接着向贫化电炉中添加600kg石灰石作为造渣剂，同时，从贫化电炉顶部用喷枪喷入60kg煤粉，喷吹时间为3h，喷吹结束后澄清0.5h，控制渣温在1250-130(TC之间，取样分析初渣和粗铜成分(表1);将初渣从贫化电炉底部排出后再返回贫化电炉内进行深度还原操作(即进行第二还原处理)，加入石灰石160kg，从贫化电炉顶部喷吹粉煤720kg，喷吹时间4.5h，喷吹结束后澄清0.5h，控制渣温在1350-1400°C之间，取样分析高硅渣成分和铁水成分(表2);将铁水从电炉底部排空；将该贫化电炉继续升温，控制渣温在1450°C左右，保温0.5h，然后将高硅渣从渣口放出，经流槽引流后用四滚离心机制丝，获得直径约6微米左右的无机纤维。
[0061]其中，将贫化电炉所产生的尾气(包括第一还原处理所产生的废气和第二还原处理所产生的尾气)一部分返回作为下一次铜熔炼渣处理流程的第一还原剂，另一部分进行燃烧处理，并利用锅炉回收燃烧余热。需要说明的是，本实施例中所描述的百分比均为重量百分比(wt.%), IPa.s=10 泊。
[0062]表1初渣和粗铜成分
[0063]
【权利要求】
1.一种铜熔炼渣处理方法，其特征在于，包括: 将铜熔炼渣与第一造渣剂和第一还原剂混合，并进行第一还原处理，以便获得铜和第一熔炼渣； 将所述第一熔炼渣与第二造渣剂和第二还原剂混合，并进行第二还原处理，以便获得铁和第二熔炼渣；以及 将所述第二熔炼渣依次进行保温和制丝处理，以便获得无机纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一还原处理是在1250-1350摄氏度下进行的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二还原处理是在1350-1450摄氏度下进行的。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于1450-1500摄氏度下进行所述保温处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于贫化电炉中进行所述第一还原处理，于还原电炉中进行所述 第二还原处理，于保温电炉中进行所述保温处理。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，于贫化电炉中依次进行所述第一还原处理、所述第二还原处理和所述保温处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一造渣剂和第二造渣剂的至少之一为选自石灰石和钢洛的至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一造渣剂为石灰石，所述第一熔炼渣的CaO含量为10-30重量％，FeO与二氧化硅的重量比为1.2~1.8，Cu含量为0.05重量％以下，并且所述第一熔炼渣的粘度为5泊以下。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一还原剂为选自一氧化碳和煤粉的至少一种。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二造渣剂为石灰石，所述第二熔炼渣中CaO与MgO重量之和为Ml，二氧化硅与三氧化铝重量之和为M2，其中Ml与M2的比例为0.6~0.8，并且所述第二熔炼渣中FeO的含量为8~15重量％，第二熔炼渣的粘度为10~25泊。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二还原剂为选自煤粉、天然气、重油的至少一种。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将第一还原处理所产生的废气进行燃烧，以便进行余热回收。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将第二还原处理所产生的尾气返回作为第一还原剂。
【文档编号】C21B15/00GK103952564SQ201410127112
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】唐续龙, 黎敏, 马明生, 尉克俭, 邬传谷 申请人:中国恩菲工程技术有限公司