本发明属于化工冶金领域，具体而言，本发明涉及处理铜渣的系统和方法。
背景技术：
近年来，世界铜产量迅速增长，我国的铜产量跃居世界第一。在我国，铜产量的97％以上由火法冶炼生产，火法冶炼占据主导地位。铜在火法冶炼过程中会产出大量温度高、含热量大的含铁铜渣，熔融态铜渣出炉温度为1200-1300℃，铜渣含铁在30～40wt％之间，高于目前国内工业选矿用铁矿的品位。由于铜矿来源不同，铜渣中还含有铅、锌等有价金属元素。冷却处理铜渣浪费大量物理显热，且富含铁、铜的铜渣大量堆存，不仅造成资源的极大浪费，且堆存占用的土地治理困难，并且随着雨水的冲洗，铜渣中含有的重金属会渗入地表和地下水，会对水资源造成一定的污染，有碍铜冶炼企业的可持续发展。
在目前国内外铁矿石供应紧张、价格不断攀升的形势下，开发利用上述高温熔融铜渣，提取其中的铁、锌等有价金属，降低铜冶炼企业的环境负荷，对实现铜渣的高效综合利用、拓宽铁矿资源、促进铜冶炼行业健康可持续发展具有重要意义。
因此，需进一步开发研究高效、低耗综合利用铜冶炼渣的方法。
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一种处理铜渣的系统和方法。该系统可有效利用热态铜渣自身的显热以降低生产能耗，同时降低石灰石的预处理及后续还原物料的破碎工序，具有处理流程短、设备投资低、能耗低、产品附加值高等优点。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理铜渣的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
铜渣预处理单元，所述铜渣预处理单元具有铜渣入口和铜渣颗粒出口；
还原煤预处理单元，所述还原煤预处理单元具有还原煤入口和还原煤颗粒出口；
石灰石预处理单元，所述石灰石预处理单元具有石灰石入口、粗粒度石灰石颗粒出口和细粒度石灰石颗粒出口；
绝氧混合装置，所述绝氧混合装置具有铜渣颗粒入口、还原煤颗粒入口、石灰石颗粒入口和混合物料出口，所述铜渣颗粒入口与所述铜渣颗粒出口相连，所述还原煤颗粒入口与所述还原煤颗粒出口相连，所述石灰石颗粒入口分别与所述粗粒度石灰石颗粒出口和所述细粒度石灰石颗粒出口相连；
热解装置，所述热解装置具有混合物料入口、热解油气出口和固体热解物料出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；
还原装置，所述还原装置具有固体热解物料入口和还原物料出口，所述固体热解物料入口与所述固体热解物料出口相连；
水淬-分选装置，所述水淬-分选装置具有还原物料入口、粒铁出口和一次尾渣出口，所述还原物料入口与所述还原物料出口相连。
根据本发明实施例的处理铜渣的系统通过将热态的铜渣进行预处理，得到合适温度的铜渣颗粒，然后配入适量的还原煤颗粒和不同粒度石灰石颗粒，并在绝氧的环境下混匀，避免了还原煤在混合时燃烧，同时不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁；在热解装置中利用铜渣颗粒自身的热量来热解混合物料中的还原煤并可得到热解油气和固体热解物料，其中固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料在后续还原过程的还原剂对铁进行还原，从而经后续水淬-分选处理即可得到粒铁。由此，在不影响产品指标的前提下，该系统可有效利用热态铜渣自身的显热以降低生产能耗，同时降低石灰石的预处理及后续还原物料的破碎工序，具有处理流程短、设备投资低、能耗低、产品附加值高等优点。
另外，根据本发明上述实施例的处理铜渣的系统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，上述处理铜渣的系统进一步包括：渣铁分离装置，所述渣铁分离装置具有一次尾渣入口、铁产品出口和二次尾渣出口，所述一次尾渣入口与所述一次尾渣出口相连。由此，可进一步提高铁的回收率。
在本发明的一些实施例中，所述铜渣预处理单元包括依次相连的冷却装置、铜渣破碎装置和铜渣筛分装置。由此，可以进一步提高铁的回收率。
在本发明的一些实施例中，所述还原煤预处理单元包括依次相连的还原煤破碎装置和还原煤筛分装置。由此，可以进一步提高铁的回收率。
在本发明的一些实施例中，所述石灰石预处理单元包括依次相连的石灰石破碎装置和石灰石筛分装置。由此，可以进一步提高铁的回收率。
在本发明的一些实施例中，所述还原装置为蓄热式转底炉。由此，有利于提高固体热解物料的还原效率，进而进一步提高铁的回收率。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种采用上述处理铜渣的系统处理铜渣的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将铜渣供给至所述铜渣预处理单元中进行预处理，以便得到铜渣颗粒；
(2)将还原煤供给至所述还原煤预处理单元中进行预处理，以便得到还原煤颗粒；
(3)将石灰石供给至所述石灰石预处理单元中进行预处理，以便得到石灰石颗粒，所述石灰石颗粒包括粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒；
(4)将所述铜渣颗粒、所述还原煤颗粒和所述石灰石颗粒供给至所述绝氧混合装置中进行混合，以便得到混合物料；
(5)将所述混合物料供给至所述热解装置中进行热解处理，以便得到热解油气和固体热解物料；
(6)将所述固体热解物料供给至所述还原装置中进行还原处理，以便得到还原物料；
(7)将所述还原物料供给至所述水淬-分选装置进行水淬-分选处理，以便得到粒铁和一次尾渣。
根据本发明实施例的处理铜渣的方法通过将热态的铜渣进行预处理，得到合适温度的铜渣颗粒，然后配入适量的还原煤颗粒和不同粒度石灰石颗粒，并在绝氧的环境下混匀，避免了还原煤在混合时燃烧，同时不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙成分，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁；在热解装置中利用铜渣颗粒自身的热量来热解混合物料中的还原煤并可得到热解油气和固体热解物料，其中固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料在后续还原过程的还原剂对铁进行还原，从而经后续水淬-分选处理即可得到粒铁。由此，在不影响产品指标的前提下，该方法可有效利用热态铜渣自身的显热以降低生产能耗，同时降低石灰石的预处理及后续还原物料的破碎工序，具有处理流程短、设备投资低、能耗低、产品附加值高等优点。
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，上述处理铜渣的方法进一步包括：(8)将步骤(7)得到的所述一次尾渣供给至所述渣铁分离装置中进行渣铁分离，以便得到铁产品和二次尾渣。由此，可进一步提高铁的回收率。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粗粒度石灰石颗粒的粒度不高于5mm，所述细粒度石灰石颗粒的粒度不高于0.1mm。由此，可进一步提高铁的回收率，同时节约能耗、减少工艺流程。
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述粗粒度石灰石颗粒与所述细粒度石灰石颗粒的质量比为(0.4～0.8)：1。由此，可进一步提高铁的回收率，同时节约能耗、减少工艺流程。
在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述铜渣颗粒、所述还原煤颗粒和所述石灰石颗粒的质量比为100：(30～50)：(10～15)。由此，可进一步提高铁的回收率。
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。
附图说明
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：
图1是根据本发明一个实施例的处理铜渣的系统结构示意图；
图2是根据本发明再一个实施例的处理铜渣的系统结构示意图；
图3是根据本发明一个实施例的处理铜渣的方法流程示意图；
图4是根据本发明再一个实施例的处理铜渣的方法流程示意图。
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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理铜渣的系统，根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：铜渣预处理单元100、还原煤预处理单元200、石灰石预处理单元300、绝氧混合装置400、热解装置500、还原装置600和水淬-分选装置700。
根据本发明的实施例，铜渣预处理单元100具有铜渣入口101和铜渣颗粒出口102，且适于将铜渣进行预处理，以便得到铜渣颗粒。根据本发明的一个实施例，铜渣预处理单元可以包括依次相连的冷却装置、铜渣破碎装置和铜渣筛分装置。需要说明的是，铜渣为来自火法冶炼铜所得的温度高、含热量大的含铁铜渣(温度为1200-1300℃)。具体的，先将铜渣供给至冷却装置中进行冷却，使其温度降至700～900摄氏度，在此温度下既有利于进行后续的破碎、筛分工序，又可保证在后续热解装置中混合物料可在无需外界热源的情况下热解充分；然后供给至铜渣破碎装置中进行破碎，得到破碎后的铜渣；最后供给至铜渣筛分装置中，通过筛分，得到适宜粒径的铜渣颗粒。由此，可显著提高铜渣颗粒的比表面积，进而提高铜渣颗粒在绝氧混合装置中与还原煤颗粒、石灰石颗粒的接触面积。
根据本发明的再一个实施例，铜渣颗粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，铜渣颗粒的粒径可以不高于2mm。由此，该粒径下可显著提高铜渣颗粒的比表面积，进而提高铜渣颗粒在绝氧混合装置中与还原煤颗粒、石灰石颗粒的接触面积。
根据本发明的实施例，还原煤预处理单元200具有还原煤入口201和还原煤颗粒出口202，其适于将还原煤进行预处理，以便得到还原煤颗粒。需要说明的是，还原煤可采用低阶煤，例如可以为烟煤、褐煤和长焰煤中的至少之一。
根据本发明的一个实施例，还原煤预处理单元可以包括依次相连的还原煤破碎装置和还原煤筛分装置。具体的，先将还原煤进行破碎处理，得到破碎后的还原煤，然后将破碎后的还原煤进行筛分处理，得到适宜粒径的还原煤颗粒。由此，可显著提高还原煤颗粒的比表面积，进而提高还原煤颗粒在绝氧混合装置中与铜渣颗粒、石灰石颗粒的接触面积。
根据本发明的再一个实施例，还原煤颗粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原煤颗粒的粒径可以为不高于1mm。发明人发现，采用该粒径范围的还原煤颗粒可以显著提高还原煤的品质，进而提高混合物料在热解装置中的热解效率和固体热解产物在还原装置中的还原效率。
根据本发明的实施例，石灰石预处理单元300具有石灰石入口301、粗粒度石灰石颗粒出口302和细粒度石灰石颗粒出口303，且适于将石灰石进行预处理，以便得到粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒。
根据本发明的一个实施例，石灰石预处理单元可以包括依次相连的石灰石破碎装置和石灰石筛分装置。具体的，先将石灰石进行破碎处理，得到粒度不均的破碎后石灰石，然后将破碎后石灰石进行筛分，并分别筛分出粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒，且两种粒度的石灰石按一定比例混合即得到石灰石颗粒。发明人发现，采用不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁，同时不同粒度混合的石灰石颗粒可提高混合物料的透气性，改善混合物料热解和还原的条件。由此，既可降低石灰石预处理的能耗，又可减少还原物料的处理工序。
根据本发明的再一个实施例，粗颗粒石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，粗粒度石灰石颗粒的粒度不高于5mm，优选3～5mm，细粒度石灰石颗粒的粒度不高于0.1mm。发明人经过大量实验意外发现，采用不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁。同时不同粒度混合的石灰石颗粒可提高混合物料的透气性，改善混合物料热解和还原的条件。由此，既可降低石灰石预处理的能耗，又可减少还原物料的处理工序。
根据本发明的又一个实施例，粗粒度石灰石颗粒与细粒度石灰石颗粒的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，粗粒度石灰石颗粒与细粒度石灰石颗粒的质量比可以为(0.4～0.8)：1。发明人发现，粗颗粒石灰石配入量过高时，不仅影响还原效果，还导致资源浪费，当粗粒度石灰石颗粒配入量小时，不能实现金属化球团水淬自破裂的技术效果，增加生产过程能耗。由此，采用该混合比例可以在降低生产能耗的同时提高物料的还原效果。
根据本发明的实施例，绝氧混合装置400具有铜渣颗粒入口401、还原煤颗粒入口402、石灰石颗粒入口403和混合物料出口404，铜渣颗粒入口401与铜渣颗粒出口102相连，还原煤颗粒入口402与还原煤颗粒出口202相连，石灰石颗粒入口403与粗粒度石灰石颗粒出口302和细粒度石灰石颗粒出口303相连，且适于将铜渣颗粒、还原煤颗粒、粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒在绝氧条件下进行混合，以便得到混合物料。具体的，将适宜温度的铜渣颗粒和还原煤颗粒、石灰石颗粒按照一定比例送至绝氧混合装置进行混合，混合均匀后得到混合物料，在混合的时候需处于绝氧条件下，避免还原煤在混合时发生燃烧而导致还原煤的损耗。
根据本发明的一个实施例，铜渣颗粒、还原煤颗粒和石灰石颗粒的混合比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，铜渣颗粒、还原煤颗粒和石灰石颗粒的质量比可以为100：(30～50)：(10～15)。发明人发现，还原煤颗粒和石灰石颗粒配入量过低会影响混合物料的还原效果，配入量过高时，并不能提高产品的技术指标，且会造成还原煤资源浪费，提高生产成本。
根据本发明的实施例，热解装置500具有混合物料入口501、热解油气出口502和固体热解物料出口503，混合物料入口501与混合物料出口404相连，且适于将混合物料进行热解处理，以便得到热解油气和固体热解物料。发明人发现，在热解装置中利用铜渣颗粒自身的热量来热解混合物料可得到热解油气和固体热解物料，其中固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料在后续还原装置还原时的还原剂。
根据本发明的实施例，还原装置600具有固体热解物料入口601和还原物料出口602，固体热解物料入口601与固体热解物料出口503相连，且适于将固体热解物料进行还原处理，以便得到还原物料。发明人发现，因固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料还原时的还原剂对铁进行还原，由此，固体热解产物在热解时无需额外添加还原剂即可完成还原反应得到还原物料，有利于降低整个工艺的原料成本，节约能耗。
根据本发明的一个实施例，还原装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原装置可以为蓄热式转底炉。由此，有利于提高固体热解产物的还原效率。
根据本发明的再一个实施例，还原处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原处理的温度可以为1300～1450摄氏度，时间可以为20～40分钟。发明人经过大量实验意外发现，若还原温度过低会使还原反应不彻底，导致铁的回收率降低，且会增加固体热解产物中渣的粘度，进而影响铁的聚集，而如温度过高会使铁熔化，使碳上浮，渣中氧化亚铁含量升高，渣的粘度过低，同样影响铁的聚集，而还原处理的时间过长并不能进一步增加铁的回收率，反而导致能耗的浪费，而若时间过短，则会使得固体热解产物在还原装置内还原不充分。由此，采用本发明提出的还原处理的条件可显著提高固体热解产物的还原效率，有利于铁的聚集和长大，同时节约能耗。
根据本发明的又一个实施例，预先在还原装置的底部铺厚度为5～10mm的兰炭。发明人发现，由于铜渣颗粒直接还原生产粒铁工艺的温度更高，固体热解物料经还原后炉渣呈半熔融状态，为了防止半熔融状态的炉渣粘接在还原装置中影响出料，所以预先在还原装置底部铺好一层兰炭方便出料。
根据本发明的实施例，水淬-分选装置700具有还原物料入口701、粒铁出口702和一次尾渣出口703，还原物料入口701与还原物料出口602相连，且适于将还原物料进行水淬-分选处理，以便得到粒铁和一次尾渣。发明人发现，因混合物料中含有粗粒度的石灰石颗粒，其与铜渣颗粒和还原煤颗粒的接触面积小，经还原反应后，仍有未反应的氧化钙存在，在还原物料进行水淬处理时，氧化钙与水反应，放热膨胀，使还原物料破碎，经分选处理后可直接得到部分粒铁，减少工艺的能耗。具体的，水淬-分选装置为水淬装置和分选装置的联用装置。
根据本发明实施例的处理铜渣的系统通过将热态的铜渣进行预处理，得到合适温度的铜渣颗粒，然后配入适量的还原煤颗粒和不同粒度石灰石颗粒，并在绝氧的环境下混匀，避免了还原煤在混合时燃烧，同时不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁；在热解装置中利用铜渣颗粒自身的热量来热解混合物料中的还原煤并可得到热解油气和固体热解物料，其中固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料在后续还原过程的还原剂对铁进行还原，从而经后续水淬-分选处理即可得到粒铁。由此，在不影响产品指标的前提下，该系统可有效利用热态铜渣自身的显热以降低生产能耗，同时降低石灰石的预处理及后续还原物料的破碎工序，具有处理流程短、设备投资低、能耗低、产品附加值高等优点。
另外，根据本发明的实施例，参考图2，上述处理铜渣的系统进一步包括：渣铁分离装置800。
根据本发明的实施例，渣铁分离装置800具有一次尾渣入口801、铁产品出口802和二次尾渣出口803，一次尾渣入口801与一次尾渣出口703相连，且适于将水淬-分选装置得到的一次尾渣进行渣铁分离，以便得到铁产品和二次尾渣。发明人发现，通过将一次尾渣送至渣铁分离装置中进行渣铁分离处理，可将一次尾渣中的铁产品充分回收，从而进一步提高铁的回收率。需要说明的是，渣铁分离装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为熔分装置或磨矿-磁选装置。
综上，根据本发明的实施例，上述处理铜渣的系统至少具有下列所述优点之一：
根据本发明实施例的处理铜渣的系统通过采用高温铜渣作为原料，有效利用了铜渣自身的显热热解还原煤颗粒，得到热解油、气，并可预热混合物料，降低生产能耗，提高产品附加值；
根据本发明实施例的处理铜渣的系统，还原煤可采用低阶煤，提高了原料的可利用范围；
根据本发明实施例的处理铜渣的系统通过在原料中配入不同粒度混合的石灰石颗粒可提高混合物料的透气性，改善混合物料热解和还原的条件，且在不影响产品指标的前提下，可降低石灰石破碎的能源消耗及后续还原物料的破碎工序，缩短了工艺流程，降低了设备投资及生产能耗；
根据本发明实施例的处理铜渣的系统还原装置采用了蓄热式燃烧技术，可使用劣质或低品质燃料，降低了燃料成本，可在国内和缺少天然气和优质燃料的地区推广。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种采用上述处理铜渣的系统处理铜渣的方法。根据本发明的实施例，参考图3，该方法包括：
s100：将铜渣供给至铜渣预处理单元中进行预处理
该步骤中，将铜渣供给至铜渣预处理单元中进行预处理，以便得到铜渣颗粒。根据本发明的一个实施例，铜渣预处理单元可以包括依次相连的冷却装置、铜渣破碎装置和铜渣筛分装置。需要说明的是，铜渣为来自火法冶炼铜所得的温度高、含热量大的含铁铜渣(温度为1200-1300℃)。具体的，先将铜渣供给至冷却装置中进行冷却，使其温度降至700～900摄氏度，在此温度下既有利于进行后续的破碎、筛分工序，又可保证在后续热解装置中混合物料可在无需外界热源的情况下热解充分；然后供给至铜渣破碎装置中进行破碎，得到破碎后的铜渣；最后供给至铜渣筛分装置中，通过筛分，得到适宜粒径的铜渣颗粒。由此，可显著提高铜渣颗粒的比表面积，进而提高铜渣颗粒在绝氧混合装置中与还原煤颗粒、石灰石颗粒的接触面积。
根据本发明的再一个实施例，铜渣颗粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，铜渣颗粒的粒径可以不高于2mm。由此，该粒径下可显著提高铜渣颗粒的比表面积，进而提高铜渣颗粒在绝氧混合装置中与还原煤颗粒、石灰石颗粒的接触面积。
s200：将还原煤供给至还原煤预处理单元中进行预处理
该步骤中，将还原煤供给至还原煤预处理单元中进行预处理，以便得到还原煤颗粒。根据本发明的一个实施例，还原煤预处理单元可以包括依次相连的还原煤破碎装置和还原煤筛分装置。需要说明的是，还原煤可采用低阶煤，例如可以为烟煤、褐煤和长焰煤中的至少之一。具体的，先将还原煤进行破碎处理，得到破碎后的还原煤，然后将破碎后的还原煤进行筛分处理，得到适宜粒径的还原煤颗粒。由此，可显著提高还原煤颗粒的比表面积，进而提高还原煤颗粒在绝氧混合装置中与铜渣颗粒、石灰石颗粒的接触面积。
根据本发明的一个实施例，还原煤颗粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原煤颗粒的粒径可以为不高于1mm。发明人发现，采用该粒径范围的还原煤颗粒可以显著提高还原煤的品质，进而提高混合物料在热解装置中的热解效率和固体热解产物在还原装置中的还原效率。
s300：将石灰石供给至石灰石预处理单元中进行预处理
该步骤中，将石灰石供给至石灰石预处理单元中进行预处理，以便得到石灰石颗粒，石灰石颗粒包括粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒。根据本发明的一个实施例，石灰石预处理单元可以包括依次相连的石灰石破碎装置和石灰石筛分装置。具体的，先将石灰石进行破碎处理，得到粒度不均的破碎后石灰石，然后将破碎后石灰石进行筛分，并分别筛分出粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒，且两种粒度的石灰石按一定比例混合即得到石灰石颗粒。发明人发现，采用不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙成分，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁。同时不同粒度混合的石灰石颗粒可提高混合物料的透气性，改善混合物料热解和还原的条件。由此，既可降低石灰石预处理的能耗，又可减少还原物料的处理工序。
根据本发明的一个实施例，粗粒度石灰石颗粒和细粒度石灰石颗粒的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，粗粒度石灰石颗粒的粒度不高于5mm，优选3～5mm，细粒度石灰石颗粒的粒度不高于0.1mm。发明人经过大量实验意外发现，采用不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁。同时不同粒度混合的石灰石颗粒可提高混合物料的透气性，改善混合物料热解和还原的条件。由此，既可降低石灰石预处理的能耗，又可减少还原物料的处理工序。
根据本发明的再一个实施例，粗粒度石灰石颗粒与细粒度石灰石颗粒的质量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，石灰石颗粒中粒径为3～5mm的石灰石颗粒与粒径不高于0.1mm的石灰石颗粒的质量比可以为(0.4～0.8)：1。发明人发现，粗颗粒石灰石配入量过高时，不仅影响还原效果，还导致资源浪费，当粗粒度石灰石颗粒配入量小时，不能实现金属化球团水淬自破裂的技术效果，增加生产过程能耗。由此，采用该混合比例可以在降低生产能耗的同时提高物料的还原效果。
s400：将铜渣颗粒、还原煤颗粒和石灰石颗粒供给至绝氧混合装置中进行混合
该步骤中，将铜渣颗粒、还原煤颗粒和石灰石颗粒供给至绝氧混合装置中进行混合，以便得到混合物料。具体的，将适宜温度的铜渣颗粒和还原煤颗粒、石灰石颗粒按照一定比例送至绝氧混合装置中在绝氧条件下进行混合，混合均匀后得到混合物料，在混合的时候需处于绝氧条件下，避免还原煤在混合时发生燃烧而导致还原煤的损耗。
根据本发明的一个实施例，铜渣颗粒、还原煤颗粒和石灰石颗粒的混合比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，铜渣颗粒、还原煤颗粒和石灰石颗粒的质量比可以为100：(30～50)：(10～15)。发明人发现，还原煤颗粒和石灰石颗粒配入量过低会影响混合物料的还原效果，配入量过高时，并不能提高产品的技术指标，且会造成还原煤资源浪费，提高生产成本。
s500：将混合物料供给至热解装置中进行热解处理
该步骤中，将混合物料供给至热解装置中进行热解处理，以便得到热解油气和固体热解物料。发明人发现，在热解装置中利用铜渣颗粒自身的热量来热解混合物料可得到热解油气和固体热解物料，其中固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料在后续还原装置还原时的还原剂。
s600：将固体热解物料供给至还原装置中进行还原处理
该步骤中，将固体热解物料供给至还原装置中进行还原处理，以便得到还原物料。发明人发现，因固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料还原时的还原剂，由此，固体热解产物在热解时无需额外添加还原剂即可完成还原反应得到还原物料，有利于降低整个工艺的原料成本，节约能耗。
根据本发明的一个实施例，还原处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，还原处理的温度可以为1300～1450摄氏度，时间可以为20～40分钟。发明人经过大量实验意外发现，若还原温度过低会使还原反应不彻底，导致铁的回收率降低，且会增加固体热解产物中渣的粘度，进而影响铁的聚集，而如温度过高会使铁熔化，使碳上浮，渣中氧化亚铁含量升高，渣的粘度过低，同样影响铁的聚集，而还原处理的时间过长并不能进一步增加铁的回收率，反而导致能耗的浪费，而若时间过短，则会使得固体热解产物在还原装置内还原不充分。由此，采用本发明提出的还原处理的条件可显著提高固体热解产物的还原效率，有利于铁的聚集和长大，同时节约能耗。
根据本发明的再一个实施例，预先在还原装置的底部铺厚度为5～10mm的兰炭。发明人发现，由于铜渣颗粒直接还原生产粒铁工艺的温度更高，固体热解物料经还原后炉渣呈半熔融状态，为了防止半熔融状态的炉渣粘接在还原装置中影响出料，所以预先在还原装置底部铺好一层兰炭方便出料。
s700：将还原物料供给至水淬-分选装置进行水淬-分选处理
该步骤中，将还原物料供给至水淬-分选装置进行水淬-分选处理，以便得到粒铁和一次尾渣。发明人发现，因混合物料中含有粗粒度的石灰石颗粒，其与铜渣颗粒和还原煤颗粒的接触面积小，经还原反应后，仍有未反应的氧化钙存在，在还原物料进行水淬处理时，氧化钙与水反应，放热膨胀，使还原物料破碎，经分选处理后可直接得到部分粒铁，减少工艺的能耗。
根据本发明实施例的处理铜渣的方法通过将热态的铜渣进行预处理，得到合适温度的铜渣颗粒，然后配入适量的还原煤颗粒和不同粒度石灰石颗粒，并在绝氧的环境下混匀，避免了还原煤在混合时燃烧，同时不同粒度的石灰石颗粒可保证混合物料在经还原处理后，还原物料中还有未反应的氧化钙，有利于还原物料水淬时其中的氧化钙与水反应生成氢氧化钙，放热膨胀使还原物料破裂，碎裂的还原物料可直接经分选得到部分粒铁；在热解装置中利用铜渣颗粒自身的热量来热解混合物料中的还原煤并可得到热解油气和固体热解物料，其中固体热解物料中含有还原煤热解所得的半焦，该半焦可作为固体热解物料在后续还原过程的还原剂对铁进行还原，从而经后续水淬-分选处理即可得到粒铁。由此，在不影响产品指标的前提下，该系统可有效利用热态铜渣自身的显热以降低生产能耗，同时降低石灰石的预处理及后续还原物料的破碎工序，具有处理流程短、设备投资低、能耗低、产品附加值高等优点。
另外，根据本发明的实施例，参考图4，上述处理铜渣的方法进一步包括：
s800：将s700得到的一次尾渣供给至渣铁分离装置中进行渣铁分离
该步骤中，将s700得到的一次尾渣供给至渣铁分离装置中进行渣铁分离，以便得到铁产品和二次尾渣。发明人发现，通过将一次尾渣送至渣铁分离装置中进行渣铁分离处理，可将一次尾渣中的铁产品充分回收，从而进一步提高铁的回收率。需要说明的是，渣铁分离装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如可以为熔分装置或磨矿-磁选装置。
需要说明的是，上述针对处理铜渣的系统所描述的特征和优点同样适用于该处理铜渣的方法，此处不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将高温铜渣(tfe含38.65wt％、cu含0.87wt％、zn含0.52wt％、pb含0.24wt％和温度为1200-1300℃)依次进行冷却、破碎和筛分处理，得到粒度不高于2mm的铜渣颗粒，将烟煤和石灰石分别依次进行破碎和筛分处理，分别得到粒度为不高于1mm的烟煤颗粒以及粒度为3～5mm的粗粒度石灰石颗粒与粒径不高于0.1mm的细粒度石灰石颗粒，将上述铜渣颗粒、烟煤颗粒和石灰石颗粒按照质量比100：30：10在绝氧混合装置中进行混合，得到混合物料，其中，粗粒度石灰石颗粒与细粒度石灰石颗粒的质量比为0.4：1，然后将此混合物料送至热解装置中进行热解，得到热解油气和固体热解物料，再将固体热解物料陆续布入转底炉进行还原焙烧，在固体热解物料布入转底炉之前，在转底炉炉底步入一层5mm厚的兰炭，还原处理的温度为1350摄氏度，时间为40min，还原反应结束后，将转底炉出料得到的还原物料送入水淬-分选装置中依次进行水淬和分选处理，得到粒铁和一次尾渣，一次尾渣再送入渣铁分离装置进行熔分处理得到铁产品和二次尾渣，整个流程铁的回收率为98.26％，二次尾渣可作为建材原料。
实施例2
将高温铜渣(tfe含40.31wt％、cu含0.92wt％、zn含0.55wt％、pb含0.29wt％和温度为1200-1300℃)依次进行冷却、破碎和筛分处理，得到粒度不高于2mm的铜渣颗粒，将褐煤和石灰石分别依次进行破碎和筛分处理，分别得到粒度为不高于1mm的褐煤颗粒以及粒度为3～5mm的粗粒度石灰石颗粒与粒径不高于0.1mm的细粒度石灰石颗粒，然后将上述铜渣颗粒、褐煤颗粒和石灰石颗粒按照质量比100：40：12在绝氧混合装置中进行混合，得到混合物料，其中，粗粒度石灰石颗粒与细粒度石灰石颗粒的质量比为0.6：1，然后将此混合物料送至热解装置中进行热解，得到热解油气和固体热解物料，再将固体热解物料陆续布入转底炉进行还原焙烧，在固体热解物料布入转底炉之前，在转底炉炉底步入一层8mm厚的兰炭，还原处理的温度为1400摄氏度，时间为30min，还原反应结束后，将转底炉出料得到的还原物料送入水淬-分选装置中依次进行水淬和分选处理，得到粒铁和一次尾渣，一次尾渣再送入渣铁分离装置进行熔分处理得到铁产品和二次尾渣，整个流程铁的回收率为92.39％，二次尾渣可作为建材原料。
实施例3
将高温铜渣(tfe含40.31wt％、cu含0.92wt％、zn含0.55wt％、pb含0.29wt％和温度为1200-1300℃)依次进行冷却、破碎和筛分处理，得到粒度不高于2mm的铜渣颗粒，将长焰煤和石灰石分别依次进行破碎和筛分处理，分别得到粒度为不高于1mm的长焰煤颗粒以及粒度为3～5mm的粗粒度石灰石颗粒与粒径不高于0.1mm的细粒度石灰石颗粒，然后将上述铜渣颗粒、长焰煤颗粒和石灰石颗粒按照质量比100：40：15在绝氧混合装置中进行混合，得到混合物料，其中，粗粒度石灰石颗粒与细粒度石灰石颗粒的质量比为0.8：1，然后将此混合物料送至热解装置中进行热解，得到热解油气和固体热解物料，在将固体热解物料陆续布入转底炉进行还原焙烧，在固体热解物料布入转底炉之前，在转底炉炉底步入一层10mm厚的兰炭，还原处理的温度为1450摄氏度，时间为20min，还原反应结束后，将转底炉出料得到的还原物料送入水淬-分选装置中依次进行水淬和分选处理，得到粒铁和一次尾渣，一次尾渣再送入渣铁分离装置进行熔分处理得到铁产品和二次尾渣，整个流程铁的回收率为94.62％，二次尾渣可作为建材原料。
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须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。