CN106350681A - 一种炉渣处理工艺 - Google Patents

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董广刚
刘士祥
胥林朋
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    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本申请公开了一种炉渣处理工艺，包括以下步骤：向渣包中加入金属硫化物；将炉渣排放至所述渣包中；对所述渣包依次进行缓冷和水冷操作；对所述炉渣进行分离操作，以实现铜的回收。本发明提供的炉渣处理工艺，通过在渣包中添加金属硫化物，能够避免爆炸的发生，消除了安全隐患，并且无需延长缓冷时间，无需占用更大空间，也不会产生成本增加、废水难以处理的问题，使得上述工艺具有较高的实际可操作性。此外，通过添加金属硫化物的方式，还能够使得炉渣中的氧化态铜与金属硫化物发生反应而生成硫化态铜，通过浮选操作即可实现此部分铜的回收，显著提高了铜的回收率。

Description

一种炉渣处理工艺
技术领域
本发明涉及铜冶炼技术领域，特别涉及一种炉渣处理工艺。
背景技术
铜冶炼一般包括熔炼、吹炼、阳极精炼和电解精炼四个部分。其中熔炼过程产生的炉渣含铜一般在1％～5％，经电炉贫化后一般能达到0.8％，过去的工艺中一般是将炉渣直接水淬弃掉，但随着资源的日趋枯竭，现在越来越多的企业改为对炉渣进行缓冷、浮选，以回收炉渣中的有价铜。
目前，回收炉渣中铜的工艺流程是，炉渣从熔炼炉的渣口排出，经溜槽排放到渣包，用专用车辆将渣包运输至缓冷场，在缓冷场中先进行自然缓冷，再向渣包中加水冷却，渣包冷却到正常室温后进行倒包、破碎，并将其送至选矿车间中进行细磨和浮选，得到精矿(精矿中含铜)与尾矿，再将精矿与尾矿经浓密机、压滤机脱水后分离，之后令精矿返回至熔炼炉进行配料，从而实现铜的回收。
但是，由于原料变化，炉况波动等原因，经常会令炉渣中四氧化三铁的含量升高，而随着四氧化三铁的增加，炉渣的黏性会增大，导致炉渣的导热系数降低，从而使得渣包内容易出现高温的红芯，尤其是炉结上涨，处理炉结时会有半熔态的炉结成分(四氧化三铁含量更高)进入渣包，更容易造成炉渣局部传热慢而在渣包中形成红芯，当向炉渣中注入冷却水时，红芯遇水会发生爆炸，存在极大的安全隐患。
在现有技术中，减少爆炸发生的方法一般包括两种，一种是采用延长缓冷时长的办法来进行缓解，但目前系统连续生产，渣包及现场冷却位置有限，使得爆炸问题无法从根本上解决，可操作性不高；另一种方法是降低向渣包中注入的冷却水的循环倍率，同时改善冷却水的水质，从而提高冷却效果，但是向渣包中注入的冷却水，一般都采用工厂废水，其本身循环倍率就比较高，如果降低循环倍率并提高水质，就需要向废水中补充新水(纯净度较高的水)，而补充新水一方面会令成本增加，另一方面还使得大量废水难以处理，其实际可操作性同样不高。
另外，经物相分析，炉渣中的铜有一部分以氧化态铜(约20％左右)的形式存在，在浮选过程中这部分铜难以经过浮选回收而进入尾矿，作为建筑材料外卖，造成铜的浪费。
因此，如何更好的消除渣包在水冷过程中发生爆炸的安全隐患，已经成为目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种炉渣处理工艺，其能够从根本上解决渣包在水冷过程中发生爆炸的安全隐患，并且具有较高的实际可操作性。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种炉渣处理工艺，用于回收炉渣中的铜，包括以下步骤：
1)向渣包中加入金属硫化物；
2)将炉渣排放至所述渣包中；
3)对所述渣包依次进行缓冷和水冷操作；
4)对所述炉渣进行分离操作，以实现铜的回收。
优选的，上述炉渣处理工艺中，所述金属硫化物为粒度80％小于200目的硫铁矿。
优选的，上述炉渣处理工艺中，所述硫铁矿和所述炉渣的质量比为1:500～3:500。
优选的，上述炉渣处理工艺中，在步骤2)之前，还包括以下步骤：
向所述渣包中加入还原剂。
优选的，上述炉渣处理工艺中，所述还原剂为粒度小于1cm的焦炭或煤粉。
优选的，上述炉渣处理工艺中，所述焦炭或煤粉与所述炉渣的质量比为1:1000～3:1000。
本发明提供的炉渣处理工艺，用于从熔炼炉排出的炉渣中提取铜并对其进行回收，具体的操作步骤为：首先在用于盛装炉渣的渣包中放入金属硫化物，然后再将炉渣排放至渣包中，之后将渣包运输至缓冷场，进行自然缓冷，再向渣包中注入冷却水，当炉渣冷却到室温后，对渣包进行倒包、破碎操作，并将其送至球磨机中磨细，进入浮选机中浮选，并经浓密机、压滤机脱水后分离，回收得到铜。在上述过程中，添加到渣包中的金属硫化物会与炉渣中的四氧化三铁进行反应，从而使炉渣中的四氧化三铁的含量减少，令炉渣的黏性降低，导热系数升高，使得炉渣具有更好的散热效果以避免红芯的出现，再向炉渣中注入冷却水时，就能够避免爆炸的发生，消除了安全隐患，并且无需延长缓冷时间，无需占用更大空间，也不会产生成本增加、废水难以处理的问题，使得上述工艺具有较高的实际可操作性。此外，通过添加金属硫化物的方式，还能够使得炉渣中的氧化态铜与金属硫化物发生反应而生成硫化态铜，通过浮选操作即可实现此部分铜的回收，显著提高了铜的回收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的炉渣处理工艺的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种炉渣处理工艺，其能够从根本上解决渣包在水冷过程中发生爆炸的安全隐患，并且具有较高的实际可操作性。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的炉渣处理工艺，用于从熔炼炉排出的炉渣中回收铜，其包括以下步骤：
S101、向渣包中预先加入足量的金属硫化物；
S102、将炉渣从熔炼炉的渣口排出，仅经溜槽排放到渣包中；
S103、对渣包依次进行缓冷和水冷操作，在缓冷的过程中，炉渣中的四氧化三铁会与金属硫化物发生反应，以减少炉渣中四氧化三铁的含量；
S104、对炉渣进行分离操作，此分离操作包括渣包的倒包、破碎操作，炉渣在球磨机中磨细，在浮选机中浮选，并经浓密机、压滤机脱水、分离等操作，进而实现铜的回收。
在上述过程中，由于预先在渣包中添加了金属硫化物，所以当温度较高的炉渣(一般在1300℃)被排放至渣包中以后，在缓冷的过程中，高温环境下的金属硫化物会与炉渣中的四氧化三铁及氧化态铜发生反应。当金属硫化物会与四氧化三铁发生反应时，四氧化三铁会转换为氧化铁，而炉渣中四氧化三铁的含量决定了炉渣的黏性，当四氧化三铁的含量因发生反应而降低时，炉渣的黏性也随之降低，从而使得炉渣的导热性能提高，炉渣可以进行充分的散热，避免了红芯的出现，当向炉渣中注入冷却水时，就能够避免爆炸的发生。由于炉渣中的氧化态铜浮选回收效果差，所以当金属硫化物与氧化态铜发生反应时，能够将炉渣中的氧化态铜转换为更容易浮选的硫化态铜，从而提高了炉渣中铜的回收率。
本实施例中，通过添加金属硫化物，减少了炉渣中四氧化三铁的含量，使得炉渣中不再出现红芯，避免了爆炸的发生，消除了安全隐患，且具有实际可操作性；将炉渣中的氧化态铜转换为了硫化态铜，提高了炉渣中铜的回收率。
为了进一步提高技术方案，本实施例提供的炉渣处理工艺中，优选金属硫化物为硫铁矿。本实施例中，之所以优选金属硫化物为含有硫化铁的硫铁矿，是因为其与四氧化三铁反应后生产的物质只有氧化铁和二氧化硫(发生反应的化学式为3Fe3O4+FeS＝10FeO+SO2)，而不掺杂其他元素，避免了因额外元素的掺入而导致其他问题的情况发生，以保证铜回收操作能够正常的进行。同时，生成的少量SO2，能够在渣包表面逸出，并进入渣包环境集烟系统，实现脱除回收。当然，金属硫化物并不仅限于硫铁矿，其还可以为硫化钠、硫化镁、硫化钾等物质。当金属硫化物为硫铁矿时，其与炉渣中氧化态铜的发生反应的化学式为Cu2O+FeS＝FeO+Cu2S。
进一步优选的，硫铁矿中80％的颗粒的粒度小于200目，并且，硫铁矿和炉渣的质量比为1:500～3:500。本实施例至所以优选硫铁矿的粒度为80％小于200目，并且其与炉渣的质量比为1:500～3:500，是因为此种粒度大小及质量比的硫铁矿能够更加充分的与炉渣中的四氧化三铁及氧化态铜进行反应，能够最大程度的提高炉渣的散热效果及铜的回收率，提高系统的安全性，所以将其作为优选方案。
为了更加充分的避免红芯的出现，同时也为了进一步的提高铜的回收率，本实施例还优选，在向渣包中排放炉渣前，在向渣包中放入金属硫化物的同时，还向渣包中放入焦炭或煤粉等还原剂，使得焦炭或煤粉能够在高温的炉渣表面空气发生反应生成CO2(发生反应的化学式为C+O2＝CO2)，以保持炉渣表面还原性气氛，此时焦炭或煤粉的加入能够起到两方面的作用，一是可以用于炉渣表面的保温，即焦炭或煤粉在炉渣表明与空气接触发生燃烧，生产的二氧化碳可以在短时间内对渣包表面起到保温作用，以保证金属硫化物与四氧化三铁、氧化态铜的充分反应；二是起到隔绝空气的作用，减少精矿与空气的不必要反应，提高铜的回收率。
具体的，还优选向渣包中加入的焦炭或煤粉的粒度小于1cm，并且焦炭或煤粉与炉渣的质量比为1:1000～3:1000。上述数值的选取，同样是因为此种粒度大小及质量比的焦炭或煤粉，能够更加充分的使金属硫化物与炉渣中的四氧化三铁及氧化态铜进行反应，从而最大程度的提高炉渣的散热效果及铜的回收率。
本实施例中，还优选溜槽和渣包之间具有高度差，使得炉渣下落的势能在渣包内转化为动能，遇到包底的炉渣、金属硫化物、焦炭(或煤粉)等，能够对其起到搅拌作用，使还原剂在炉渣表面充分接触、反应，并且也可以充分利用炉渣的高温来保证化学反应的正常进行，不需要再额外加入燃料。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种炉渣处理工艺，用于回收炉渣中的铜，其特征在于，包括以下步骤：
1)向渣包中加入金属硫化物；
2)将炉渣排放至所述渣包中；
3)对所述渣包依次进行缓冷和水冷操作；
4)对所述炉渣进行分离操作，以实现铜的回收。
2.根据权利要求1所述的炉渣处理工艺，其特征在于，所述金属硫化物为粒度80％小于200目的硫铁矿。
3.根据权利要求2所述的炉渣处理工艺，其特征在于，所述硫铁矿和所述炉渣的质量比为1:500～3:500。
4.根据权利要求1所述的炉渣处理工艺，其特征在于，在步骤2)之前，还包括以下步骤：
向所述渣包中加入还原剂。
5.根据权利要求4所述的炉渣处理工艺，其特征在于，所述还原剂为粒度小于1cm的焦炭或煤粉。
6.根据权利要求5所述的炉渣处理工艺，其特征在于，所述焦炭或煤粉与所述炉渣的质量比为1:1000～3:1000。
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