CN105177295A - 一种综合处理赤泥与铜渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种综合处理赤泥与铜渣的方法，包括步骤：1)将赤泥与铜渣混合得到赤泥与铜渣的混合原料，再加入还原剂进行混匀，得到混合料；2)焙烧；3)冷却后破碎磨细，磁选，最终得到金属铁粉和尾渣。本发明提出的方法，解决了铜渣和赤泥单独进行造球都有成球困难的问题，赤泥单独还原过程中铁颗粒细而无法聚集的问题，以及铜渣单独还原过程中铁橄榄石难还原的问题。

Description

一种综合处理赤泥与铜渣的方法
技术领域
本发明属于固体废弃物处理领域，具体涉及一种赤泥和铜渣的处理方法。
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。铜火法冶炼过程产出大量的高铁铜渣，堆存这些铜渣占用大量的土地，同时还对周围的环境产生一定的影响。铜渣含铁在30％～40％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，铜渣中还含有钴、镍、锌等有价金属元素。富含铁、铜的铜渣大量堆存，不仅造成资源的极大浪费，且占用土地、污染环境，阻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，开发利用这部分铜渣，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。
铜渣中铁的主要物相是铁橄榄石(Fe2SiO4)，难以还原。通过分析还原热力学可知，铜渣的还原温度比普通铁矿还原温度要高，对还原气氛的要求更高。除此以外，铁橄榄石的熔点低导致铜渣熔点约为1200℃。当含碳球团在大于1200℃还原时，铜渣熔化使还原剂与炉渣分层，恶化了反应动力学条件；当反应温度更高，如1450℃以上，则属于熔融还原，虽然能够还原，但是能耗太高；如果还原温度低于铜渣熔点，虽然球团不熔化，铜渣与还原剂充分接触，但是铁橄榄石又难还原，还原速度慢，还原不彻底。
赤泥，是铝土矿提炼氧化铝过程中产生的废弃物，因其为赤红色泥浆而得名。赤泥中含有大量的铁、铝、钠、钙等金属，赤泥的堆存不仅占用大量的土地和农田，耗费较多的堆场建设及维护费用，造成严重的水质污染，且浪费了大量的金属资源。赤泥中所含有价金属组分如Fe3O4、Al2O3、Na2O、TiO2，多为经济价值较低的贱金属，单独就某一种元素进行回收利用不能很好的解决工艺经济性和赤泥堆存量巨大的问题，必须采用多种金属联合回收技术才能真正的实现赤泥的综合利用和减量化。因此，赤泥的综合治理及其金属资源的有效回收成为人们日益关注的焦点。
发明内容
针对本领域现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出一种赤泥和铜渣综合处理方法，解决赤泥和铜渣单独进行造球都成球困难，球团强度不高的问题，赤泥单独还原过程中铁颗粒较细无法聚集的问题，以及铜渣单独还原过程中铜渣中铁橄榄石还原难的问题。
实现本发明目的的技术方案为：
一种综合处理赤泥与铜渣的方法，包括步骤：
1)将赤泥与铜渣混合得到赤泥与铜渣的混合原料，再加入还原剂进行混匀，得到混合料；
2)焙烧；
3)冷却后破碎磨细，磁选，最终得到金属铁粉和尾渣。
本发明所述方法可进一步包括：在所述焙烧处理前，对所述混合料进行造球处理，以便得到球团。
本发明所述方法可以包括以下具体步骤：
S100：首先根据赤泥和铜渣的成分计算混合的比例，得到赤泥与铜渣的混合原料；
S200：将混合原料与还原剂进行混合，得到混合料；
S300：混合均匀进行造球，得到球团；
S400：造好的球团烘干处理，得到干球；
S500：烘干后的球团进行还原焙烧，得到金属化球团；
S600：焙烧得到的金属化球团水淬冷却后破碎磨选，最终得到金属铁粉和尾渣。
发明人通过试验比较，发现赤泥与铜渣的混合原料中铁品位太低，在还原过程中由于杂质含量高，不利于铁颗粒的聚集，因此要求混合料全铁品位大于35％。Na2O含量过低，没有足够的钠盐与铜渣中铁橄榄石反应，则需要添加额外的添加剂来促进铁橄榄石还原，因此混合料要保证钠含量大于4％。同时要求铜渣的配入量不能高于赤泥配入量，因为铜渣为浮选后的尾渣，铜渣属于疏松粉料，属于疏水物质，单独进行造球需要加入10％的左右的粘结剂才能有较好的强度，而赤泥单独进行造球时，由于其粘度大，造球过程中易形成大量小颗粒母球，而不易长大成合格粒度的球团，将赤泥和铜渣混合且铜渣配入量不大于赤泥配入量时，不用添加粘结剂，混合料进行造球能有很好的球团强度。如果铜渣配入量大于赤泥配入量，则成球率及球团强度会降低。
其中，所述铜渣和赤泥混合的比例为控制混合后的混合原料中全铁品位＞35％，Na2O质量含量＞4％。
进一步地，所述步骤1)中，铜渣的配入量不大于赤泥配入量。
其中，所述步骤1)中赤泥与铜渣的混合原料与还原剂混合的质量比例为赤泥与铜渣的混合原料：还原剂＝100：10～50，优选为100：15～35，进一步优选为100：20～25。
如上所述，根据本发明实施例的一种综合处理赤泥与铜渣的方法可以具有选自下列的优点至少之一：
(1)根据本发明实施例的一种综合处理赤泥与铜渣的方法可以解决铜冶炼过程中大量产生的铜渣固废和铝生产过程中大量赤泥固废所造成的占用土地和污染环境等问题，很好的将铜渣和赤泥中的铁元素综合回收，拓宽了铁矿产资源的来源，减少了对原始矿产资源的消耗，提高了资源利用率，实现了铜冶炼和铝生产的清洁生产和可持续发展；
(2)本发明提出的方法，解决了铜渣和赤泥单独进行造球都有成球困难的问题，将铜渣和赤泥进行混合进行造球，造球过程中不用添加粘结剂，很好成球，成球率高，且得到的球团强度高，干球和湿球的落下强度均＞8次以上。
(3)本发明的方法解决了赤泥单独进行还原过程中由于铁颗粒细而无法聚集的问题，同时也可以解决铜渣由于其独特的铁橄榄石难还原问题，通过将二者按照一定比例混合，赤泥中的铝酸钠在高温下可以分解成氧化钠，氧化钠可以促进铜渣中铁橄榄石的还原，同时铜渣中铁还原后起到聚核作用，可以富集赤泥中的铁，二者混合仅加入还原煤而不需要加入添加剂就可以使铜渣和赤泥中的铁还原富集，还原后球团金属化率＞90％。
附图说明
图1为综合处理赤泥与铜渣方法的流程图。
具体实施方式
现以以下实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中使用的手段，如无特别说明，均使用本领域常规的手段。各实施例所述方法的流程图如图1所示。
实施例1：
某冶炼铜渣，化学分析其成分为：TFe40.12％，Na2O0.46％；某拜耳法生产的赤泥，其成分为：TFe35.92％，Na2O6.89％。铜渣和赤泥按质量比1：2混合后，赤泥与铜渣的混合原料中TFe37.32％，Na2O4.75％。
将混合原料润磨3min后添加35％还原剂(含碳50％的褐煤)进行造球，球团干、湿球强度＞8次。将球团烘干后进行焙烧，焙烧温度1250℃，得到的金属化球团金属化率90.2％，将球团进行磨矿磁选，最终得到纯度92.12％的金属铁粉，铁回收率85％。
实施例2
某冶炼铜渣，其成分为：TFe40.12％，Na2O0.46％；某拜耳赤泥，其成分为：TFe32.03％，Na2O7.9％。铜渣和赤泥按质量比1：1混合后，，赤泥与铜渣的混合原料中TFe36.08％，Na2O4.18％。
将混合原料润磨4min后添加25％还原剂(含碳70％的兰炭)进行造球，球团干、湿球强度＞9次。将球团烘干后进行焙烧，焙烧温度1250℃，得到的金属化球团金属化率90.88％，将球团进行磨矿磁选，最终得到纯度91.05％的金属铁粉，铁回收率87％。
实施例3
某冶炼铜渣，其成分为：TFe39.21％，Na2O0.41％；某拜耳赤泥，其成分为：TFe33.51％，Na2O7.20％。铜渣和赤泥按质量比1：1.2混合后，，赤泥与铜渣的混合原料中TFe36.10％，Na2O4.11％。
将混合原料润磨4min后添加17％还原剂(含碳80％的无烟煤)进行造球，球团干、湿球强度＞10次。将球团烘干后进行焙烧，焙烧温度1280℃，得到的金属化球团金属化率92.32％，将球团进行磨矿磁选，最终得到纯度92.55％的金属铁粉，铁回收率88％。
实施例4
某冶炼铜渣，其成分为：TFe39.21％，Na2O0.41％；某拜耳法赤泥，其成分为：TFe33.51％，Na2O7.20％。铜渣和赤泥按质量比1：1.2混合后，，赤泥与铜渣的混合原料中TFe36.10％，Na2O4.11％。
将混合原料润磨6min后添加22％还原剂(含碳80％的无烟煤)进行造球，球团干、湿球强度＞12次。将球团烘干后进行焙烧，焙烧温度1330℃，得到的金属化球团金属化率93.25％，将球团进行磨矿磁选，最终得到纯度93.19％的金属铁粉，铁回收率88.75％。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种综合处理赤泥与铜渣的方法，其特征在于，包括步骤：
1)将赤泥与铜渣混合得到赤泥与铜渣的混合原料，再加入还原剂进行混匀，得到混合料；
2)焙烧；
3)冷却后破碎磨细，磁选，最终得到金属铁粉和尾渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铜渣和赤泥的混合原料中，Na2O质量含量＞4％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述赤泥与铜渣的混合原料与还原剂的质量比例为赤泥与铜渣的混合原料：还原剂＝100：10～50。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述焙烧处理前，对所述混合料进行造球处理，以便得到球团。
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