专利名称：一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种有色金属冶炼弃渣的综合利用技术，特别是铜冶炼弃渣的综合利 用技术，尤其是涉及一种将铜冶炼弃渣在高温即1150°C --1300°C热液状态下净化除杂生 产硅酸亚铁产品的用铜冶炼弃渣的生产硅酸亚铁的方法。
背景技术：
铜金属是一种有色金属，在国民经济中有广泛用途，特别是在机电、电力、电信、无 机化工，新材料工业等有十分重要的用途。火法铜冶炼工业是有色冶金工业的一个重要分 支，是一种重要有色金属原材料行业。铜冶炼过程中，炉料中的Si02、CaO, MgO、AL203、Fe3O4 混合物一起进入电炉，在1150°C -1250°C高温下形成液态炉渣。炉渣是以铁橄榄石为主的 混合氧化物熔体，其主要成份为硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式是FeSiO3 · 2Fe0 · Si02。铜冶炼弃渣是火法铜冶炼生产中排放的一种固体废渣。铜冶炼弃渣冷却后堆放占 用了大量土地和对环境造成严重污染。目前，我国已积存的铜冶炼弃渣有8000万吨左右，并仍以每年1000万吨左右的速 度递增，造成资源的极大浪费和环境的严重污染。铜冶炼弃渣中含有Cu、Fe、Co、S、CaO、MgO、SiO2等，利用铜冶炼弃渣单纯回收铁金 属，国内外已有成熟的技术工艺借鉴，但是，到目前为止，这些技术工艺在处理铜冶炼弃渣 时，主要考虑单纯回收铁金属，这些技术的共同特点是能耗过大，二次污染比较严重，综合 生产成本偏高，经济效益和环保效益较差，没有生存能力和可持续发展能力，因此，这些方 法没有实用价值，至今未得到实际推广使用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种节能环保、低成本，能将铜冶炼弃 渣在热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁产品的一种用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁 的方法。本发明通过如下方法实现一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，其特征在于，该处理方法包 括如下步骤a、将铜渣加热至熔融状态或直接取熔融状态的铜渣；b、保温使铜渣保持熔融状态，同时向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧 气或空气；C、除去上述固体残渣，除去底部占渣总重量的4% -6%重金属层的残渣，即可；其中在步骤b后还要保温使铜渣保持熔融状态，同时向铜渣中通入氯气以便发生 反应，氯气的量为每吨铜渣0. 1-0. 25立方米，氯气的通入时间为5-10分钟；其中在步骤b中通入氧气的量为每吨铜渣0.4-1立方米，氧气的通入时间为5-10 分钟；
其中在步骤b中通入空气的量为每吨铜渣2-5立方米，空气的通入时间为5-10分 钟；其中熔融状态的铜渣是指温度在1150_1300°C。本发明有如下效果1)工艺方法独特本发明充分利用铜冶炼弃渣排放时的显热先对热渣进行电炉 保温加热措施，使热渣保持一定温度，并具有良好流动性和化学活性；然后利用炉外精炼技 术，分批定量对热渣进行净化除杂处理，将高压氧气、高压氯气先后分别喷吹入热渣之中， 使其与热渣中的有害杂质如氧化铝、氧化镁、氧化钙、硫化物等进行充分反应，生成的反应 物比重较小而上浮，漂浮于热渣上面而析出，从而将热渣中的有害杂质如氧化铝、氧化镁、 氧化钙、硫化物等降低到规定范围内，得到较为纯净的合格热渣；硫化铜铜矿中氧化铁变成 硅酸亚铁的反应原理如下FeS+3Fe304+5Si02 = 5 (2Fe0 · SiO2) +SO2 个铜弃渣冷凝时很难结晶，常成玻璃体，软化温度低，软化温度为1150°C -1300°C。 铜弃渣的高温处理是节能降耗的关键技术，在高温下除去杂质、制成球块状硅酸亚铁，都是 有效利用了热渣的显热，是最先进的节能技术。在这个热渣处理过程中，首先应用炉外精 炼技术除去热渣中的有害杂质如氧化铝、氧化镁、氧化钙、硫化物等得到合格的硅酸亚铁熔 液。2)本发明采用先进、实用、可靠的冶金新技术，将严重污染环境的铜弃渣变废为 宝，最大限度的综合利用了资源，不仅符合国家产业政策，而且节约能源，减少污染，对于节 能减排，发展循环经济具有重大现实意义。3)高效综合利用了铜冶炼弃渣资源、节能环保、低成本本发明既能使杂质和硅 酸亚铁有效分离，又能实现对铜冶炼弃渣中的氧化亚铁和二氧化硅的全部回收利用，同时 生产出合格的硅酸亚铁产品，从而高效综合利用了铜冶炼弃渣资源。该方法是一种节能环 保、低成本，将铜冶炼弃渣在热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁产品的铜冶炼弃渣综合利 用方法。4)本发明为钢铁工业、铁合金工业开辟了一种新的铁资源，具有巨大的经济效益 和环保效益。5)产品用途广泛本发明提供的方法生产出的硅酸亚铁其次将其制成球块状硅 酸亚铁；再利用融熔还原技术将球块状硅酸亚铁电炉整体脱氧还原成硅金合金。这种硅酸 亚铁球块是一种冶金新产品，是一种冶金新材料，是生产铁合金和钢铁的重要的新型原材 料，可以用于硅铁合金的生产，既可以替代钢屑、氧化铁皮，还可以替代硅石，而且还是一种 熟料。使用时可以节能降耗，不仅可以大幅度降低硅铁生产成本，而且可以减少二氧化碳的 排放，具有良好的循环经济效益和社会环境效益。这种硅酸亚铁还可以做为铬铁、锰铁生产 时的新型原料，还可以做为炼铁烧结炉料使用，如果按一定比例使用具有良好的循环经济 效益和社会环境效益。因此这种硅酸亚铁产品具有良好的市场前景。利用硅酸亚铁生产的 这种硅铁合金是炼钢必需的原料之一，也是生产金属镁必用的原料之一，目前市场前景良 好。6)回收率高采用本发明提供的方法处理铜弃渣，铁金属回收率达到95%。铜回收率在93%，硅回收率92%。
具体实施例方式实施例一一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，该处理方法包括 如下步骤将铜渣加热至熔融状态，保温使铜渣保持熔融状态，其中熔融状态的铜渣是指温 度在1150°C -1300同时向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧气，通入氧气的 量为每吨铜渣0. 4-1立方米，氧气的通入时间为5-10分钟，直至该固体残渣不再生成为止， 除去上述固体残渣，除去底部占渣总重量的4% -6%重金属层的残渣，即可得硅酸亚铁，硅 酸亚铁的分子式为FeSiO3 · 2Fe0 · SiO2。实施例二 一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，该处理方法包括 如下步骤将铜渣加热至熔融状态，保温使铜渣保持熔融状态，其中熔融状态的铜渣是指温 度在1150°C -1300同时向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的空气，通入空气的 量为每吨铜渣2-5立方米，空气的通入时间为5-10分钟，直至该固体残渣不再生成为止，除 去上述固体残渣除去底部占渣总重量的4% -6%重金属层的残渣，即可得硅酸亚铁，硅酸 亚铁的分子式为FeSiO3 · 2Fe0 · SiO2。实施例三一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，该处理方法包括 如下步骤将铜渣加热至熔融状态，保温使铜渣保持熔融状态，其中熔融状态的铜渣是指 温度在1150°C -1300°C，测定铜渣中钾离子、钠离子的含量，当钾离子的重量百分含量大于 0. 05%，钠离子的重量百分含量大于0. 05%时，向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣 的氯气，通入氯气的量为氯气的量为每吨铜渣0. 1-0. 25立方米，氯气的通入时间为5-10分 钟，直至该固体残渣不再生成为止，除去上述固体残渣，除去底部占渣总重量的4% -6%重 金属层的残渣，即可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为FeSiO3 · 2Fe0 · SiO2。实施例四一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，该处理方法包括 如下步骤直接取温度为1150°C -1300°C熔融状态的铜渣，保温使铜渣保持熔融状态，同 时向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧气，通入氧气的量为每吨铜渣0. 4-1立 方米，氧气的通入时间为5-10分钟，直至该固体残渣不再生成为止，除去上述固体残渣， 除去底部占渣总重量的4% -6%重金属层的残渣，即可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为 FeSiO3 · 2Fe0 · Si02。实施例五一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，该处理方法包 括如下步骤直接取温度为1150°C -1300°C熔融状态的铜渣，保温使铜渣保持熔融状态， 同时向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的空气，通入空气的量为每吨铜渣2-5立 方米，空气的通入时间为5-10分钟，直至该固体残渣不再生成为止，除去上述固体残渣， 除去底部占渣总重量的4% -6%重金属层的残渣，即可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为 FeSiO3 · 2Fe0 · Si02。实施例六一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，该处理方法包括 如下步骤直接取温度为1150°C -1300°C熔融状态的铜渣，保温使铜渣保持熔融状态，测定 铜渣中钾离子、钠离子的含量，当钾离子的重量百分含量大于0. 05%，钠离子的重量百分含 量大于0. 05%时，向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氯气，通入氯气的量为氯气 的量为每吨铜渣0. 1-0. 25立方米，氯气的通入时间为5-10分钟，直至该固体残渣不再生成 为止，除去上述固体残渣，除去底部占渣总重量的4% -6%重金属层的残渣，即可得硅酸亚铁，硅酸亚铁的分子式为FeSi03 2Fe0 Si02。上述反应均在热渣包中进行。在上述除去固体残渣之前还需要震荡热渣包30-40分钟，然后静置8-12分钟。上述气体是使用石墨化碳素材料气体导管伸入该热渣包内以通气。
权利要求
一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，其特征在于，该处理方法包括如下步骤a、将铜渣加热至熔融状态或直接取熔融状态的铜渣；b、保温使铜渣保持熔融状态，同时向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧气或空气；c、除去上述固体残渣，除去底部占渣总重量的4％-6％重金属层的残渣即可。
2.如权利要求1所述的一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，其特征在于其中在步骤b后还要保温使铜渣保持熔融状态，同时向铜渣中通入氯气以便发生反 应，氯气的量为每吨铜渣0. 1-0. 25立方米，氯气的通入时间为5-10分钟。
3.如权利要求1所述的一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，其特征在于其中在步骤b中通入氧气的量为每吨铜渣0. 4-1立方米，氧气的通入时间为5-10分钟。
4.如权利要求1所述的一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，其特征在于其中在步骤b中通入空气的量为每吨铜渣2-5立方米，空气的通入时间为5-10分钟。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的 方法，其特征在于其中熔融状态的铜渣是指温度在1150°C -1300°C。
全文摘要
本发明涉及有色金属冶炼弃渣的综合利用技术，一种铜冶炼弃渣净化除杂的综合利用技术，尤其是涉及一种将铜冶炼弃渣在高温热液状态下净化除杂生产硅酸亚铁产品的一种利用铜冶炼弃渣净化除杂生产硅酸亚铁的方法，该方法包括如下步骤a、将铜渣加热至熔融状态或直接取熔融状态的铜渣；b、保温使铜渣保持熔融状态，同时向铜渣中通入以便发生反应生成固体残渣的氧气或空气；c、除去上述固体残渣，除去底部占渣总重量的4％-6％重金属层的残渣即可；本发明提供的方法节能环保、低成本，能将铜冶炼弃渣在热液状态即1150℃-1300℃下净化除杂生产硅酸亚铁产品。
文档编号C01B33/26GK101798094SQ20091011722
公开日2010年8月11日 申请日期2009年2月12日 优先权日2009年2月12日
发明者牛庆君 申请人:牛庆君