CN104975123A - 一种熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法 - Google Patents

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Inventor
吴龙
杨景玲
岳昌盛
胡天麒
张艺伯
郝以党
韩志强
闾文
夏春
孙健
郑琦
张硕
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MCC Energy Saving and Environmental Protection Co Ltd
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MCC Energy Saving and Environmental Protection Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法，包括以下步骤：(1)将熔融铜渣和还原剂添加进电炉进行冶炼，冶炼温度为1400～1600℃；(2)还原剂还原熔融铜渣中铜和铁元素，还原时间为30-50min；(3)还原处理后熔融尾渣从出渣口出渣，倒入熔渣保温炉进行均化处理，均化后的熔融尾渣进行制棉处理，得到矿渣棉；(4)出渣完成后，还原处理所得含铜铁液经出铁口流入中间包，含铜铁液经中间包流出并制备含铜铸铁。含铜铸铁可用于冶金生产，矿渣棉可用作建筑墙体及工业管道等防火保温材料，不仅实现了铜渣的全部资源化利用，同时也利用了熔融铜渣余热。

Description

一种熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法
技术领域
本发明涉及一种熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法。
背景技术
2013年我国电铜产量达625万吨，其中火法炼铜生产的铜占铜产量的95％以上，每生产1吨铜的平均产渣量为2～3吨，铜渣产生量近1500万吨。目前，我国铜渣堆存量超过5000万吨，仅云南某铜冶炼厂渣场堆存量就近700万吨。大量铜渣堆存，占用土地又污染环境，更是资源的巨大浪费。
铜渣的典型成分为FeO 30％～45％，SiO235％～40％，A12O3≤10％，CaO≤10％，Cu0.5％～2.1％，不同冶炼方法其组成略有差别。目前铜渣的处理方法主要是通过选矿法处理。通过选矿方法处理铜渣生产工艺简单，投入低，因此得到了一定程度的工艺应用。但选矿方法处理存在有价金属回收率低等缺点，且处理后仍剩余80％的铜渣尾渣不能够资源化利用，存在较大的资源浪费。熔融铜渣直接提取铜、铁金属虽然进行了大量研究，但仍存在提取后尾渣利用附加值低，存在处理成本高，经济不可行。
铜渣中含有较高的铁、铜有价金属元素，可通过还原进行回收；铜渣中含有较高的SiO2含量，提取金属铁后渣中主要成分为SiO2、A12O3和CaO，尾渣酸度系数高，成分适合制备矿渣棉。熔融铜渣初始出渣温度为1300～1400℃，具有较高的热值。使用熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉一方面实现了铜渣的全部资源化利用，同时也利用了熔融铜渣余热，具备很高的经济应用价值和社会价值，将推动铜渣的资源化利用。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决上述技术问题之一。本发明目的在于提出一种能够有效利用熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法。本发明的技术方案如下：
一种熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法，包括以下步骤：
(1)将熔融铜渣和还原剂添加进电炉进行冶炼，冶炼温度为1400～1600℃；
(2)还原剂还原熔融铜渣中铜和铁元素，还原时间为30-50min；
(3)还原处理后熔融尾渣从出渣口出渣，倒入熔渣保温炉进行均化处理，均化后的熔融尾渣进行制棉处理，得到矿渣棉；
(4)出渣完成后，还原处理所得含铜铁液经出铁口流入中间包，含铜铁液经中间包流出并制备含铜铸铁。
其中，还原剂为焦炭，其中碳元素含量为75-85(重量)％。还原剂粒度为10～50mm，还 原剂的添加量为：每吨熔融铜渣添加70～100千克还原剂。
其中，熔融尾渣从出渣口倒入熔渣保温炉，出渣部位设置挡渣球，出渣完成后，调整电炉倾斜方向使铁液从出铁口流向中间包。
其中，熔渣保温炉的保温温度为1350～1550℃，保温时间为3～5h，使熔融尾渣成分得以均化。
其中，均化后的熔融尾渣采用离心机进行制棉处理，熔融尾渣从熔渣保温炉的出渣温度为1350～1450℃，熔渣酸度系数≥1.6，黏度系数为1～3Pa.S，离心机转子转速≥3000r/min。
其中，采用制锭机制备含铜铸铁。
附图说明
图1是熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法流程示意图。
注：1电炉，2出渣口，3熔渣保温炉，4离心机，5矿渣棉，6出铁口，7中间包，8铸锭机，9含铜铸铁。 
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，仅用于解释本发明用，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1
如图1所示，取熔融铜渣10吨和焦炭1000kg添加进入电炉1进行冶炼，其中焦炭作为还原剂，焦炭中的碳元素的含量为850kg，焦炭的粒度为50mm，冶炼温度为1600℃。焦炭还原熔融铜渣中铜和铁元素，还原时间为50min(分钟)，冶炼过程中，熔融尾渣和铁液因密度的差异形成渣铁分层；还原冶炼完成后进行渣铁分离，熔融尾渣和铁液由于密度的显著差异分层，大部分体积的熔融尾渣在上层，小部分体积的铁液在底部。冶炼完成后，首先进行出渣处理，熔融尾渣经出渣口2出渣。熔融尾渣从出渣口2流入熔渣保温炉3，出渣部位设置挡渣球，熔融尾渣流入熔渣保温炉3进行温度调整，保温温度为1550℃，保温时间为5h(小时)，以均化熔渣成分。均化后的熔融尾渣进行出渣，出渣温度为1450℃，熔渣酸度系数为5.53；黏度系数为1.3Pa.S，然后使用离心机4进行制棉处理，离心机转子转速为3000r/min(转/分)，得到矿渣棉5。出渣完成后，调整电炉倾斜方向，铁液经出铁口6流入中间包7，铁液从中间包7流到铸锭机8上，使用铸锭机8制备获得含铜铸铁9。
现以某铜冶炼厂的熔融铜渣为例进行效果说明，该熔融铜渣主要成分为：Cu：0.86％，FeO：41.52％，SiO2：38.22％，Al2O3：5.65％，CaO：7.02％，其他。
对处理所得熔融尾渣和含铜铸铁进行取样并进行相关分析，具体结果如下：
熔融尾渣主要成分：SiO2：62.37％，Al2O3：9.54％，CaO：11.28％，FeO：4.68％，其他。
含铜铸铁成分：Fe：91.06％，Cu：2.78％，C：4.26％,，其他。
矿渣棉纤维的平均直径为6.3μm，满足矿物棉标准要求。
由实验结果可知，按照本发明使用熔融铜渣可制备获得含铜铸铁和矿渣棉两种产品，10吨熔融铜渣可生产获得近3000kg的含铜铸铁和6000kg以上的矿渣棉。含铜铸铁可用于冶炼含铜钢种，矿渣棉可用作建筑墙体及工业管道等防火保温材料，产品附加值高，能耗低，具有很高的经济应用价值。
实施例2
如图1所示，取熔融铜渣1吨和焦炭70kg添加进入电炉1进行冶炼，其中焦炭作为还原剂，焦炭中的碳元素的含量为52.5kg，焦炭的粒度为10mm，冶炼温度为1400℃。焦炭还原熔融铜渣中铜和铁元素，还原时间为30min(分钟)，冶炼过程中，熔融尾渣和铁液因密度的差异形成渣铁分层；还原冶炼完成后进行渣铁分离，熔融尾渣和铁液由于密度的显著差异分层，大部分体积的熔融尾渣在上层，小部分体积的铁液在底部。冶炼完成后，首先进行出渣处理，熔融尾渣经出渣口2出渣。熔融尾渣从出渣口2流入熔渣保温炉3，出渣部位设置挡渣球，熔融尾渣流入熔渣保温炉3进行温度调整，保温温度为1350℃，保温时间为3h(小时)，以均化熔渣成分。均化后的熔融尾渣进行出渣，出渣温度为1350℃，熔渣酸度系数为3.98；黏度系数为2.8Pa.S，然后使用离心机4进行制棉处理，离心机转子转速为5000r/min(转/分)，得到矿渣棉5。出渣完成后，调整电炉倾斜方向，铁液经出铁口6流入中间包7，铁液从中间包7流到铸锭机8上，使用铸锭机8制备获得含铜铸铁9。
现以某铜冶炼厂的熔融铜渣为例进行效果说明，该熔融铜渣主要成分为：Cu：0.82％，FeO：41.52％，SiO2：36.56％，Al2O3：5.81％，CaO：8.54％，其他。
对处理所得熔融尾渣和含铜铸铁进行取样并进行相关分析，具体结果如下：
熔融尾渣主要成分：SiO2：59.87％，Al2O3：8.17％，CaO：15.03％，FeO：6.85％，其他。
含铜铸铁成分：Fe：91.43％，Cu：2.59％，C：4.03％,，其他。
矿渣棉纤维的平均直径为4.3μm，满足矿物棉标准要求。
由实验结果可知，按照本发明使用熔融铜渣可制备获得含铜铸铁和矿渣棉两种产品，1吨熔融铜渣可生产获得近300kg的含铜铸铁和600kg以上的矿渣棉。含铜铸铁可用于冶炼含铜钢种，矿渣棉可用作建筑墙体及工业管道等防火保温材料，产品附加值高，能耗低，具有很高的经济应用价值。
实施例3
如图1所示，取熔融铜渣5吨和焦炭400kg添加进入电炉1进行冶炼，其中焦炭作为还原剂，焦炭中的碳元素的含量为320kg，焦炭的粒度为30mm，冶炼温度为1500℃。焦炭还原熔融铜渣中铜和铁元素，还原时间为40min(分钟)，冶炼过程中，熔融尾渣和铁液因密度的差异形成渣铁分层；还原冶炼完成后进行渣铁分离，熔融尾渣和铁液由于密度的显著差异分层，大部分体积的熔融尾渣在上层，小部分体积的铁液在底部。冶炼完成后，首先进行出渣处理，熔融尾渣经出渣口2出渣。熔融尾渣从出渣口2流入熔渣保温炉3，出渣部位设置挡渣球，熔融尾渣流入熔渣保温炉3进行温度调整，保温温度为1450℃，保温时间为4h(小时)，以均化熔渣成分。均化后的熔融尾渣进行出渣，出渣温度为1400℃，熔渣酸度系数为2.87；黏度系数为1.8Pa.S，然后使用离心机4进行制棉处理，离心机转子转速为4000r/min(转/分)，得到矿渣棉5。出渣完成后，调整电炉倾斜方向，铁液经出铁口6流入中间包7，铁液从中间包7流到铸锭机8上，使用铸锭机8制备获得含铜铸铁9。
现以某铜冶炼厂的熔融铜渣为例进行效果说明，该熔融铜渣主要成分为：Cu：0.98％，FeO：42.53％，SiO2：34.27％，Al2O3：4.62％，CaO：12.39％，其他。
对处理所得熔融尾渣和含铜铸铁进行取样并进行相关分析，具体结果如下：
熔融尾渣主要成分：SiO2：50.85％，Al2O3：6.29％，CaO：17.7，FeO：8.45，其他。
含铜铸铁成分：Fe：91.24％，Cu：2.89％，C：4.15％，其他。
矿渣棉纤维的平均直径为5.6μm，满足矿物棉标准要求。
由实验结果可知，按照本发明使用熔融铜渣可制备获得含铜铸铁和矿渣棉两种产品，5吨熔融铜渣可生产获得近1500kg的含铜铸铁和3000kg以上的矿渣棉。含铜铸铁可用于冶炼含铜钢种，矿渣棉可用作建筑墙体及工业管道等防火保温材料，产品附加值高，能耗低，具有很高的经济应用价值。
尽管描述了本发明的实施例，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种熔融铜渣制备含铜铸铁和矿渣棉的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将熔融铜渣和还原剂添加进电炉(1)进行冶炼，冶炼温度为1400～1600℃；
(2)还原剂还原熔融铜渣中铜和铁元素，还原时间为30-50min；
(3)还原处理后熔融尾渣从出渣口出渣，倒入熔渣保温炉(3)进行均化处理，均化后的熔融尾渣进行制棉处理，得到矿渣棉；
(4)出渣完成后，还原处理所得含铜铁液经出铁口流入中间包，含铜铁液经中间包流出并制备含铜铸铁。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还原剂为焦炭，其中碳元素含量为75-85(重量)％。
3.根据权利要求1-2之一所述的方法，其特征在于，还原剂粒度为10～50mm，还原剂的添加量为：每吨熔融铜渣添加70～100千克还原剂。
4.根据权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，熔融尾渣从出渣口倒入熔渣保温炉(3)，出渣部位设置挡渣球，出渣完成后，调整电炉倾斜方向使铁液从出铁口流向中间包。
5.根据权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，熔渣保温炉的保温温度为1350～1550℃，保温时间为3～5h，使熔融尾渣成分得以均化。
6.根据权利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，均化后的熔融尾渣采用离心机进行制棉处理，熔融尾渣从熔渣保温炉(3)的出渣温度为1350～1450℃，熔渣酸度系数高于≥1.6，黏度系数为1～3Pa.S，离心机转子转速≥3000r/min。
7.根据权利要求1-6之一所述的方法，其特征在于，采用制锭机制备含铜铸铁。
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