CN102925717B - 含钴铜精矿综合回收铜钴的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种含钴铜精矿综合回收铜钴的工艺，是在氧化铜精矿中配入硫化铜精矿及熔剂进行电炉熔炼，一步得到含钴粗铜和低钴渣，含钴粗铜通入富氧吹炼得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，钴渣配入还原剂进行还原熔炼得铜钴合金和炉渣。该工艺可同时处理含钴高品位硫化铜精矿和氧化铜精矿，一次性产出粗铜，工艺过程无冰铜生成，省去冰铜吹炼过程，简化了铜火法冶炼过程，降低火法炼铜工艺能耗，同时，铜精矿中的钴可通过钴渣的还原进一步回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种含钴铜精矿综合回收铜钴的工艺，特别是用电炉熔炼同时处理选矿所得高品位含钴氧化铜精矿和硫化铜精矿的新工艺。
背景技术
火法冶金是生产铜的主要方法，目前世界上约80%的铜是用火法冶金生产的。特别是硫化铜矿，基本上全是用火法处理。火法处理硫化铜矿的主要优点是适应性强，冶炼速度快，能充分利用硫化矿中的硫，能耗低，特别适于处理硫化铜矿和富氧化矿。
火法炼铜原则工艺是铜精矿首先熔炼为冰铜(铜锍)后再吹炼为粗铜，粗铜火法氧化精炼为阳极铜后再电解精炼为阴极铜产品。
火法炼铜工艺一般包括：1）浮选铜精矿的焙烧或烧结；2）铜精矿或烧结矿的造锍熔炼；3）铜锍吹炼成粗铜；4）粗铜火法精炼；5）阳极铜电解精炼。得最终产品电解铜。
本申请提出以前尚未见到与之相类似的技术方案报导。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出一种新的火法炼铜工艺，同时处理含钴高品位硫化铜精矿和氧化铜精矿，无冰铜产生直接获得粗铜，简化了火法工艺流程，降低能耗。粗铜精炼后的渣可回收有价金属，实现资源最大化利用。
本发明的技术方案为：
一种含钴铜精矿综合回收铜钴的工艺，步骤如下：
1)、配料：按重量比例含铜35～45%、含钴0.2～0.8%的氧化铜精矿和含铜65～75%、含钴0.2～0.8%的硫化铜精矿为原料；
2)、电炉熔炼：在氧化铜精矿中配入硫化铜精矿后再加入可降低熔渣熔点的熔剂，混匀并磨细至120目以下得到混合物料，混合物料制粒为粒径0.5～1cm并干燥至含水率<1%，制粒后的混合物料在电炉中1350～1450℃下熔炼30～100min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸；
3)、富氧吹炼：在上一步骤所得含钴粗铜中按重量比例配入2～8%的熔剂硅石，在1200～1350℃下通入浓度为60～100%的富氧氧气，进行富氧吹炼，吹炼至烟气不含SO2为止，停止通入氧气，得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步还原回收铜钴。
4)、电炉还原熔炼：上一步骤所得高钴渣配入还原剂，混匀并磨细至-120目以下，在电炉中温度1200～1500℃，还原熔炼30～100min，得铜钴合金和炉渣。
作为本发明的优选技术方案：
所述的电炉熔炼中，配入硫化铜精矿时，按重量比例硫化铜精矿占氧化铜精矿的32～42%。所用的熔剂为可降低熔渣熔点的物质，如石灰石、硫铁矿、萤石等的任一种，按重量比例可降低熔渣熔点的熔剂用量占硫化铜精矿和氧化铜精矿总混合铜精矿量的10～15%。
所述的富氧吹炼中，输送的富氧氧气流速为0.1m3/h。熔剂可为铜冶炼工艺中的低熔点炉渣，也可为硅石，当熔剂为硅石时，熔剂用量为2～8%。
所述的还原熔炼中，配入的还原剂为煤炭或焦炭中任一种，还原剂用量按重量比例为高钴渣的8～16%。
本发明是在氧化铜精矿中配入硫化铜精矿及熔剂进行电炉熔炼，一步得到含钴粗铜和低钴渣，含钴粗铜通入富氧吹炼得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，钴渣配入还原剂进行还原熔炼得铜钴合金和炉渣。该工艺可同时处理含钴高品位硫化铜精矿和氧化铜精矿，一次性产出粗铜，工艺过程无冰铜生成，省去冰铜吹炼过程，简化了铜火法冶炼过程，降低火法炼铜工艺能耗，同时，铜精矿中的钴可通过钴渣的还原进一步回收利用。
附图说明：
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下的实施例可以使本领域专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明，本发明的保护范围不局限于以下的实施例。
在以下的所有实施例中，使用的原料为国外某地产的高品位铜矿，经选矿后得高品位硫化铜精矿和氧化铜精矿，其化学成分如表1、表2所示。使用的熔剂石灰石为国内东北某地产的石灰石，其化学成分如表3所示。使用的还原剂焦炭成分如表4所示。本申请中出现的百分比均为质量百分比。
表1硫化铜精矿主要元素的化学分析结果
| 成分 | Cu | Co | S | Fe | Al2O3 | SiO2 | MgO | CaO | TiO2 |
| 含量（wt%） | 70.46 | 0.32 | 18.60 | 1.88 | 0.92 | 3.80 | 0.78 | 0.49 | 0.45 |
表2氧化铜精矿主要元素的化学分析结果
| 成分 | Cu | Co | Fe | Al2O3 | SiO2 | MgO | CaO |
| 含量（wt%） | 41.62 | 0.69 | 2.18 | 2.68 | 15.85 | 2.67 | 0.91 |
表3熔剂石灰石的化学分析结果
| 成分 | Fe | SiO2 | CaO | Al2O3 | MgO |
| 含量（wt%） | 0.46 | 4.10 | 50.64 | 0.75 | 0.76 |
表4焦炭成分
实施例1
配料：氧化铜精矿，硫化铜精矿占氧化铜精矿的32%，石灰石占总混合铜精矿量的10%，将三种物料磨细至-120目以下，混匀后制粒并干燥至含水率<1%，粒径为0.5～1.0cm，将料球置于电炉中，在1350℃保温时间40min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸。含钴粗铜成分：铜94.71%、钴0.65%、硫0.87%、铁2.15%；炉渣含铜0.64%、钴0.32%。
含钴粗铜配入熔剂硅石，比例为2%，在1200℃炉温下，富氧浓度60%，富氧流速0.1m3/h，吹炼含钴粗铜至烟气无SO2时停止。得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步处理回收铜钴。粗铜含铜99.5%以上、钴0.18%、铁0.046%，高钴渣含铜15.53%、钴12.63%、铁31.56%。
所得高钴渣配入还原剂在电炉中进行还原熔炼。以焦炭为还原剂时，焦炭用量为高钴渣的16%，还原温度为1350℃，还原时间为40min。得铜钴合金和炉渣。炉渣含铜1.2%、钴2.37%、铁25.11%，还原率分别为78.10%、钴71.06%、铁30.68%。
实施例2
配料：氧化铜精矿，硫化铜精矿占氧化铜精矿的32%，石灰石占总混合铜精矿量的10%，将三种物料磨细至-120目以下，混匀后制粒并干燥至含水率<1%，粒径为0.5～1.0cm，将料球置于电炉中，在1350℃保温时间40min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸。含钴粗铜成分：铜94.71%、钴0.65%、硫0.87%、铁2.15%；炉渣含铜0.64%、钴0.32%。
含钴粗铜配入熔剂硅石，比例为8%，在1250℃炉温下，富氧浓度80%，富氧流速0.1m3/h，吹炼含钴粗铜至烟气无SO2时停止。得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步处理回收铜钴。粗铜含铜99.5%以上、钴0.16%、铁0.0046%，高钴渣含铜15.53%、钴9.63%、铁28.57%。
所得高钴渣配入还原剂在电炉中进行还原熔炼。以焦炭为还原剂时，焦炭用量为高钴渣的10%，还原温度为1450℃，还原时间为60min。得铜钴合金和炉渣。炉渣含铜0.84%、钴0.77%、铁5.11%，还原率分别为98.10%、钴97.46%、铁80.68%。
实施例3
配料：氧化铜精矿，硫化铜精矿占氧化铜精矿的36%，石灰石占总混合铜精矿量的12%，将三种物料磨细至-120目以下，混匀后制粒并干燥至含水率<1%，粒径为0.5～1.0cm，将料球置于电炉中，在1400℃保温时间60min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸。含钴粗铜成分：铜96.51%、钴0.7%、硫0.39%、铁1.15%；炉渣含铜0.44%、钴0.12%。
含钴粗铜配入熔剂硅石，比例为6%，在1300℃炉温下，富氧浓度100%，富氧流速0.1m3/h，吹炼含钴粗铜至烟气无SO2时停止。得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步处理回收铜钴。粗铜含铜99.5%以上、钴0.076%、铁0.0053%，高钴渣含铜14.53%、钴9.62%、铁29.77%。
所得高钴渣配入还原剂在电炉中进行还原熔炼。以焦炭为还原剂时，焦炭用量为高钴渣的16%，还原温度为1450℃，还原时间为80min。得铜钴合金和炉渣。炉渣含铜0.62%、钴0.79%、铁4.53%，还原率分别为97.65%、钴95.13%、铁88.59%。
实施例4
配料：氧化铜精矿，硫化铜精矿占氧化铜精矿的36%，石灰石占总混合铜精矿量的12%，将三种物料磨细至-120目以下，混匀后制粒并干燥至含水率<1%，粒径为0.5～1.0cm，将料球置于电炉中，在1400℃保温时间60min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸。含钴粗铜成分：铜95.14%、钴0.69%、硫0.82%、铁1.65%；炉渣含铜0.55%、钴0.37%。
含钴粗铜配入熔剂硅石，比例为8%，在1200℃炉温下，富氧浓度100%，富氧流速0.1m3/h，吹炼含钴粗铜至烟气无SO2时停止。得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步处理回收铜钴。粗铜含铜99.5%以上、钴0.14%、铁0.026%，高钴渣含铜9.53%、钴10.06%、铁31.18%。
所得高钴渣配入还原剂在电炉中进行还原熔炼。以焦炭为还原剂时，焦炭用量为高钴渣的14%，还原温度为1500℃，还原时间为80min。得铜钴合金和炉渣。炉渣含铜0.53%、钴0.49%、铁16.11%，还原率分别为97.62%、钴96.43%、铁60.58%。
实施例5
配料：氧化铜精矿，硫化铜精矿占氧化铜精矿的42%，石灰石占总混合铜精矿量的15%，将三种物料磨细至-120目以下，混匀后制粒并干燥至含水率<1%，粒径为0.5～1.0cm，将料球置于电炉中，在1450℃保温时间80min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸。含钴粗铜成分：铜96.63%、钴0.72%、硫0.38%、铁1.25%；炉渣含铜0.42%、钴0.10%。
含钴粗铜配入熔剂硅石，比例为4%，在1200℃炉温下，富氧浓度100%，富氧流速0.1m3/h，吹炼含钴粗铜至烟气无SO2时停止。得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步处理回收铜钴。粗铜含铜99.5%以上、钴0.18%、铁0.0087%，高钴渣含铜13.62%、钴12.63%、铁31.08%。
所得高钴渣配入还原剂在电炉中进行还原熔炼。以焦炭为还原剂时，焦炭用量为高钴渣的16%，还原温度为1400℃，还原时间为60min。得铜钴合金和炉渣。炉渣含铜0.64%、钴0.95%、铁4.11%，还原率分别为96.59%、钴92.45%、铁85.68%。
实施例6
配料：氧化铜精矿，硫化铜精矿占氧化铜精矿的42%，石灰石占总混合铜精矿量的15%，将三种物料磨细至-120目以下，混匀后制粒并干燥至含水率<1%，粒径为0.5～1.0cm，将料球置于电炉中，在1450℃保温时间80min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸。含钴粗铜成分：铜96.63%、钴0.72%、硫0.38%、铁1.25%；炉渣含铜0.42%、钴0.10%。
含钴粗铜配入熔剂硅石，比例为8%，在1300℃炉温下，富氧浓度100%，富氧流速0.1m3/h，吹炼含钴粗铜至烟气无SO2时停止。得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步处理回收铜钴。粗铜含铜99.5%以上、钴0.1%、铁0.0046%，高钴渣含铜11.62%、钴9.25%、铁29.38%。
所得高钴渣配入还原剂在电炉中进行还原熔炼。以焦炭为还原剂时，焦炭用量为高钴渣的14%，还原温度为1500℃，还原时间为60min。得铜钴合金和炉渣。炉渣含铜0.54%、钴0.62%、铁14.53%，还原率分别为97.81%、钴96.26%、铁75.49%。
Claims (3)
1.一种含钴铜精矿综合回收铜钴的工艺，其特征在于步骤如下：
1)配料：按重量比例含铜35~45%、含钴0.2~0.8%的氧化铜精矿和含铜65~75%、含钴0.2~0.8%的硫化铜精矿为原料；
2) 电炉熔炼：在氧化铜精矿中配入硫化铜精矿后再加入可降低熔渣熔点的熔剂，混匀并磨细至120目以下得到混合物料，混合物料制粒为粒径0.5~1cm并干燥至含水率<1%，制粒后的混合物料在电炉中1350~1450℃下熔炼30~100min，得含钴粗铜和炉渣，冶炼中产生的烟气送制酸；
3) 富氧吹炼：在上一步骤所得含钴粗铜中按重量比例配入2~8%的熔剂硅石，在1200~1350℃下通入浓度为60~100%的富氧氧气，进行富氧吹炼，输送的富氧氧气流速为0.1m3/h；吹炼至烟气不含SO2为止，停止通入氧气，得粗铜和高钴渣，粗铜送电解精炼，高钴渣进一步还原回收铜钴；
4) 电炉还原熔炼：上一步骤所得高钴渣配入还原剂，混匀并磨细至-120目以下，在电炉中温度1200~1500℃，还原熔炼30~100min，得铜钴合金和炉渣；
在步骤4）还原熔炼中，配入的还原剂为煤炭或焦炭中任一种，还原剂用量按重量比例为高钴渣的8~16%。
2.根据权利要求1所述的综合回收铜钴的工艺，其特征在于：在步骤2）中配入硫化铜精矿时，按重量比例硫化铜精矿占氧化铜精矿的32~42%。
3.根据权利要求1所述的综合回收铜钴的工艺，其特征在于：在步骤2）加入的可降低熔渣熔点的熔剂选用石灰石、硫铁矿或萤石的任一种，按重量比例可降低熔渣熔点的熔剂用量占硫化铜精矿和氧化铜精矿总混合铜精矿量的10~15%。
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