一种环形焙烧炉处理铜渣的系统和方法与流程

本发明属于冶炼技术领域，尤其涉及一种环形焙烧炉处理铜渣的系统和方法。

背景技术：

贵金属资源稀少，价格昂贵，越来越受到世界各国的普遍重视，贵金属工业废料是当今世界日益紧缺的贵金属资源中很贵重的二次资源，对这些工业废料有效的处理和利用，具有可观的经济价值。

铜渣指的是火法冶炼过程中产生的含铜炉渣，我国铜生产以火法为主，火法炼铜生产1t铜将产出2～3t炉渣。以2014年铜产量192.33万吨来计，仅一年产生约384.66～576.99万吨，加上几十年的堆积量，数量巨大。铜渣含铁在30～40％之间，优于国内工业选矿用铁矿的品位，由于铜矿来源不同，铜渣中还含有钴、镍、锌等有价金属或重金属元素，综合提取利用价值较高，使得铜冶炼渣的利用收到广泛关注。

铜渣中的铁主要分布在橄榄石和磁性氧化铁两相中，可选的磁性氧化铁矿物少，且二者互相嵌布，粒度较小，使磁选过程很难进行，传统选矿工艺所得铁精矿的产率低、含硅量严重偏高、成本高、质量差，无法使用，导致目前铜冶炼渣的铜利用率不到12％，铁利用率不足1％。由于铜渣有用矿物结构的特殊性加大了火法及湿法冶金的难度，都不能对铁进行高效回收。

至今，还没有有效处理铜冶炼渣的成熟工艺，导致富含铁、铜及其他重金属的铜渣不得不大量堆存，这不仅造成资源的极大浪费，且占用土地、污染环境，阻碍铜冶炼企业的可持续发展。

技术实现要素：

本发明意在提出一种环形焙烧炉处理铜渣的系统和方法，将环形焙烧炉分隔为低温还原区、晶粒长大区和冷却区处理铜渣，然后经磨矿磁选系统处理获得铁粉；收集环形焙烧炉产生的烟气获得有价金属粉尘。

本发明的目的之一是提供一种环形焙烧炉处理铜渣的系统，包括配料系统、润磨系统、造球系统、干燥系统、环形焙烧炉和磨矿磁选系统；

所述配料系统包括入料口和出料口；所述润磨系统包括入料口和出料口；所述造球系统包括入料口和出料口；所述干燥系统包括入料口和出料口；

所述环形焙烧炉包括炉体、炉底、挡墙、入料口、出料口、烟道、辐射管和燃烧器，所述挡墙位于所述炉体内，将所述炉体内的环形空间依次分隔为低温还原区、晶粒长大区和冷却区，所述冷却区设有冷却设备，所述环形焙烧炉入料口位于所述低温还原区，所述环形焙烧炉出料口位于所述冷却区，所述烟道设置在所述低温还原区，所述辐射管设置在所述低温还原区，所述燃烧器设置在所述晶粒长大区；

所述磨矿磁选系统包括入料口和出料口；

所述配料系统出料口连接润磨系统入料口，所述润磨系统出料口连接造球系统入料口，所述造球系统出料口连接干燥系统入料口，所述干燥系统出料口连接环形焙烧炉入料口，所述环形焙烧炉出料口连接磨矿磁选系统入料口。

配料系统将铜渣与配料按一定比例混合。润磨系统将物料混合均匀，进行磨细处理，磨细粒度为了增加物料的接触面积，加快还原速度。造球系统用于将磨细后的物料造球，球状物料使得其受热更均匀。干燥系统用于球团的干燥，获得干球团，为后续处理做准备。环形焙烧炉用于物料的焙烧，获得金属化球团。磨矿磁选系统将金属化球团细磨后获得金属铁粉。

环形焙烧炉的入料口和出料口设置在同一挡墙的两侧，尽量延长物料在环形焙烧炉中的时间。烟道设置在低温焙烧区，尽量减少烟气带走的热量。待烟气温度降至200℃以下时，采用布袋除尘，收集挥发出的铅、锌等有价金属粉尘。

作为本发明的优选方案，所述低温还原区环形空间的弧度为240°～270°，所述晶粒长大区环形空间的弧度为45°～90°，所述冷却区环形空间的弧度为30°～45°。

进一步的，所述挡墙底部与所述炉底上表面的距离为10～20cm。挡墙底部到环形焙烧炉的炉底上表面的距离既要保证物料的顺利通过，又要保证环形焙烧炉各个区域的气氛不互相干扰。

具体的，所述炉体包括炉顶、外侧壁和内侧壁，所述挡墙连接所述炉顶、外侧壁和内侧壁。

作为本发明的优选方案，所述冷却区的冷却设备为水冷设备，设置在所述冷却区的炉顶。

本发明的另一目的是提供一种利用权利上述系统处理铜渣的方法，包括如下步骤：

A、将铜渣、还原煤和粘结剂按照100:18～26:2～8的质量比配料，配料后的物料进入所述润磨机进行磨细和混合处理，润磨后的物料加水后进行造球，获得球团，所述球团再经干燥处理，获得干球团；

B、将所述干球团送入所述环形焙烧炉，所述干球团依次经过低温还原区、晶粒长大区和冷却区，获得金属化球团，收集产生的烟气，获得有价金属粉尘；

C、将所述金属化球团冷却后进行磨矿处理，之后采用磁选的方式将铁渣进行分离，获得金属铁粉和磁选尾渣。

作为本发明的优选方案，步骤A中所述磨细后的铜渣、还原煤和粘结剂中粒度小于325目的质量百分比占85％以上，所述球团的直径在12～16mm之间。

在步骤B中，干球团依次经过低温还原区、晶粒长大区和冷却区，最终被排出炉外。低温还原区采用辐射管加热方式，温度为800℃～1100℃，以尽量减少空气的进入，使球团最大程度地被还原，避免出现球团氧化现象。晶粒长大区采用火焰加热方式，提升温度到1300℃～1450℃，使经过低温还原的球团金属化进一步提升，同时使球团处于软熔状态，提升球团中脉石成分的流动性，促进还原的铁晶粒聚集长大，有利于后续铁和脉石成分的分离。冷却区炉顶采用水冷方式，将球团温度降低至900℃～1150℃，提高球团自身的强度，以便于出料。

具体的，步骤C中所述磁选强度为1000Oe～1800Oe。

本发明提供的环形焙烧炉处理铜渣的系统和方法，实现了将球团中的金属氧化物转变为金属单质；环形焙烧炉从入料口开始，依次设置低温还原区、晶粒长大区和冷却区，在低温还原区和晶粒长大区、晶粒长大区和冷却区之间分别设置挡墙，以减少相邻区域的气流的扰动，进而减少对各区域的温度和气氛产生影响。同时，对区域按角度进行划分，以合理控制球团在各个区域停留时间，获得良好的渣铁分离效果。磨矿磁选获得铁粉，收集低温还原区产生的烟气，获得有价金属粉尘，实现铜渣的综合回收利用。

附图说明

图1是本发明的系统的示意图；

图2是利用本发明系统处理铜渣的流程图。

图中：

1-配料系统；2-润磨系统；3-造球系统；4-干燥系统；5-环形焙烧炉；501-炉体；502-炉底；503-挡墙；504-入料口；505-出料口；506-烟道；507-辐射管；508-燃烧器；509-低温还原区；510-晶体长大区；511-冷却区；6-磨矿磁选系统。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，一方面，本发明实施例提供一种环形焙烧炉处理铜渣的系统，包括配料系统1、润磨系统2、造球系统3、干燥系统4、环形焙烧炉5和磨矿磁选系统6。

配料系统1包括入料口和出料口。配料系统1将铜渣与配料按一定比例混合。

润磨系统2包括入料口和出料口。润磨系统2将物料混合均匀，进行磨细处理，磨细粒度为了增加物料的接触面积，加快还原速度。

造球系统3包括入料口和出料口。造球系统3用于将磨细后的物料造球，球状物料使得铜渣和还原剂的接触更为紧密。

干燥系统4包括入料口和出料口。干燥系统用于球团的干燥，获得干球团，为后续处理做准备。

环形焙烧炉5包括入料口和出料口。环形焙烧炉5用于物料的焙烧，获得金属化球团。

磨矿磁选系统6包括入料口和出料口。磨矿磁选系统6将金属化球团细磨后获得金属铁粉。

配料系统1出料口连接润磨系统2入料口，润磨系统2出料口连接造球系统3入料口，造球系统3出料口连接干燥系统4入料口，干燥系统4出料口连接环形焙烧炉5入料口，环形焙烧炉5出料口连接磨矿磁选系统6入料口。

本发明实施例中，环形焙烧炉5包括炉体501、炉底502、挡墙503、入料口504、出料口505、烟道506、辐射管507和燃烧器508。

炉体501包括外侧壁、炉顶和内侧壁，外侧壁通过炉顶连接内侧壁，炉体的横截面积为环形。

炉底502为环状，位于炉体501下方，炉底502与炉体501构成环形空间。炉底502可绕转底炉的中心轴旋转，进入转底炉的物料落在炉底502上，炉底502的旋转带动物料在转底炉内旋转。

挡墙503位于炉体内，连接炉顶、外侧壁和内侧壁。挡墙503将炉体内的环形空间依次分隔为低温还原区509、晶粒长大区510和冷却区511，冷却区511设有冷却设备，环形焙烧炉入料口504位于低温还原区509，环形焙烧炉出料口505位于冷却区511，烟道506设置在低温还原区509，辐射管507设置在低温还原区509，燃烧器508设置在晶粒长大区510。

环形焙烧炉的入料口504和出料口505设置在同一挡墙的两侧，尽量延长物料在环形焙烧炉中的时间。换句话说，在环形焙烧炉的入料口和出料口的扇形区域之间设置有一个挡墙。烟道506设置在低温焙烧区509，尽量减少烟气带走的热量。待烟气温度降至200℃以下时，采用布袋除尘，收集挥发出的铅、锌等有价金属粉尘。

作为本发明实施例的优选方案，低温还原区509环形空间的弧度为240°～270°，晶粒长大区510环形空间的弧度为45°～90°，冷却区511环形空间的弧度为30°～45°。各个区域的角度划分，使得球团在各个区域的停留时间控制合理，以便获得良好的还原和渣铁分离效果。

进一步的，挡墙503底部与炉底502上表面的距离为10～20cm。挡墙底部到环形焙烧炉的炉底上表面的距离既要保证物料的顺利通过，又要保证环形焙烧炉各个区域的气氛不互相干扰。

作为本发明实施例的优选方案，冷却区511的冷却设备为水冷设备，设置在冷却区的炉顶。水冷设备可降低球团温度，提高球团自身强度。

如图2所示，另一方面，本发明实施例提供一种利用权利上述系统处理铜渣的方法，包括如下步骤：

1、将铜渣、还原煤和粘结剂按照100:18～26:2～8的质量比配料，配料后的物料进入润磨机进行磨细和混合处理，磨细后的铜渣、还原煤和粘结剂中粒度小于325目的质量百分比占85％以上，润磨后的物料加水后进行造球，获得球团，球团的直径在12～16mm之间，球团再经干燥处理，获得干球团。

2、将干球团送入环形焙烧炉，干球团依次经过低温还原区、晶粒长大区和冷却区，最终被排出炉外。低温还原区采用辐射管加热方式，温度为800℃～1100℃，以尽量减少空气的进入，使球团最大程度地被还原，避免出现球团氧化现象；晶粒长大区采用火焰加热方式，提升温度到1300℃～1450℃，使经过低温还原的球团金属化进一步提升，同时使球团处于软熔状态，提升球团中脉石成分的流动性，促进还原的铁晶粒聚集长大，有利于后续铁和脉石成分的分离；冷却区炉顶采用水冷方式，将球团温度降低至900℃～1150℃，提高球团自身的强度，以便于出料。经环形焙烧炉处理获得金属化球团，收集低温焙烧区产生的烟气，降温后获得有价金属粉尘。

3、将金属化球团冷却后进行磨矿处理，之后采用磁选的方式将铁渣进行分离，磁选强度为1000Oe～1800Oe，获得金属铁粉和磁选尾渣。

本发明实施例提供的处理铜渣的系统和方法，用挡墙将环形焙烧炉分隔为低温还原区、晶粒长大区和冷却区，减少了相邻区域的气流的扰动，进而减少对各区域的温度和气氛产生影响；同时，对区域按角度进行划分，以合理控制球团在各个区域停留时间，获得良好的还原和渣铁分离效果，实现了将球团中的金属氧化物转变为金属单质；磨矿磁选获得铁粉，收集低温还原区产生的烟气，获得有价金属粉尘，实现铜渣的综合回收利用。

实施例1

某铜渣成分，TFe：38.64wt％、Cu：1.15wt％、Zn：0.6wt％；还原煤成分，固定碳74.22％，挥发分8.44％；选取膨润土作为粘结剂，按照铜渣：还原煤：膨润土＝100:19:2的比例进行配料。配好后的物料进行润磨处理，磨细后的物料粒度小于325目粒度的物料质量占到86.60％，加水后进行造球。造好的球团再经干燥后布入环形焙烧炉，低温还原区温度为950℃，晶粒长大区温度为1300℃，冷却区温度为900℃，旋转一周时间为90min，对烟道排出的含尘烟气进行布袋除尘处理，收集可得到Zn品位为60.4wt％的ZnO粉尘。还原后的球团磨矿后，经1200Oe弱磁选，将铁与渣进行分离，获得TFe为91.72wt％的金属铁粉，磁选尾渣可用作制备建筑材料的掺合料。

实施例2

某铜渣成分，TFe：38.64wt％、Cu：1.15wt％、Zn：0.6wt％；还原煤成分，固定碳56.71％，挥发分15.44％；选取膨润土作为粘结剂，按照铜渣：还原煤：膨润土＝100:22:8的比例进行配料。配好后的物料进行润磨处理，磨细后的物料粒度小于325目粒度的物料质量占到88.32％，加水后进行造球。造好的球团再经干燥后布入环形焙烧炉，低温还原区温度为1100℃，晶粒长大区温度为1400℃，冷却区温度为1050℃，旋转一周时间为90min，对烟道排出的含尘烟气进行布袋除尘处理，收集可得到Zn品位为62.5wt％的ZnO粉尘。还原后的球团磨矿后，经1000Oe弱磁选，将铁与渣进行分离，获得TFe为92.55wt％的金属铁粉，磁选尾渣可用作制备建筑材料的掺合料。

实施例3

某铜渣成分，TFe：43.75wt％、Cu：0.45wt％、Zn：1.23wt％；还原煤成分，固定碳74.22％，挥发分8.44％；选取膨润土作为粘结剂，按照铜渣：还原煤：膨润土＝100:26:5的比例进行配料。配好后的物料进行润磨处理，磨细后的物料粒度小于325目粒度的物料质量占到86.60％，加水后进行造球。造好的球团再经干燥后布入环形焙烧炉，低温还原区温度为800℃，晶粒长大区温度为1450℃，冷却区温度为1100℃，旋转一周时间为90min，对烟道排出的含尘烟气进行布袋除尘处理，收集可得到Zn品位为61.7wt％的ZnO粉尘。还原后的球团磨矿后，经1800Oe弱磁选，将铁与渣进行分离，获得TFe为93.16wt％的金属铁粉，磁选尾渣可用作制备建筑材料的掺合料。

需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。