CN101787407B - 一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
一.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——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%、Cu0.8~1.2wt%、SiO230~36wt%、CaO 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;
所述氧化钙为CaO含量大于98wt%;碳酸钙为CaCO3含量大于98wt%;
所述配料为铜渣∶还原剂的重量比=1∶0.1~1.0,铜渣∶氧化钙的重量比=1∶0.1~0.5或铜渣∶碳酸钙的重量比=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团直径为Φ10~20mm的球团,放入烘箱中在100~150℃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900~1300℃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%的产品。
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%、SiO2 34.90wt%、CaO 3.06wt%的铜渣50g,C含量大于76.5wt%的无烟煤15g,氧化钙10g加入5g水混合均匀,制成直径为Φ10~20mm的球团,放入烘箱中于120℃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1300℃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%、SiO2 33.90wt%、CaO4.08wt%的铜渣50g,C含量为85wt%的石墨16g,碳酸钙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150℃干燥1h,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900℃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%。
Claims (1)
1.一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∶氧化钙的重量比=1∶0.1~0.5或铜渣∶碳酸钙的重量比=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;
所述铜渣主要成分含量为Fe 38~42wt%、Cu 0.8~1.2wt%、SiO230~36wt%、CaO 2~10wt%;
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。
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