CN107955878A - 一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法；该方法是将铜渣和六氟合铝酸钠混合球磨后，置于空气气氛下焙烧；焙烧产物经过破碎、磁选分离，得到磁铁矿，该方法能在温和条件下使铜渣中不可回用的铁资源定向调控高效转化为磁铁矿，实现铜渣的减量化及二次资源化，解决了铜渣末端开路、国内高品位铁矿石资源匮乏和环境污染问题，为铜渣的处理开辟了一条绿色可持续发展道路。

Description

一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法
技术领域
本发明涉及一种铜渣的处理方法，特别涉及一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，属于冶金工程与环境工程交叉领域。
背景技术
近年来我国铜产量迅猛增长，超越智利跃居世界第一，但同时也产生大量废渣，据统计我国每年产生约300万吨铜渣，且仍然在逐年递增。目前这些废渣大量堆存，不仅占用土地资源，而且还造成大量有价金属资源的浪费；铜渣是属于典型的FeO-SiO2系渣，渣中含铁40％，远高于冶炼铁矿29.1％的平均品位，为一种潜在的铁资源，但该类渣中铁80％以上以铁橄榄石相存在，嵌布粒度极细，硅铁难以分开，致使该类硅铁复合氧化物中铁得不到合理的回收，一直作为工业不可用铁而废弃不用。我国虽然是世界上钢铁生产大国，但原料大多依赖国外进口，所以铁矿资源匮乏。
现有研究报道中，铜渣中有价金属的回收主要通过氧化/还原焙烧-磁选得到铁精矿、直接还原-磁选得到铁精矿、直接还原熔炼得到铁合金。铜渣中铁主要以铁橄榄石物相存在，铁橄榄石性质稳定，在1100℃以下用氧气进行氧化焙烧或用一氧化碳/碳进行还原焙烧，但铁橄榄石转化为四氧化三铁或三氧化二铁的转化率均不高，因此氧化/还原焙烧-磁选处理铁橄榄石类冶金废渣效果不理想；李燕春等(201510572205.1)在二氧化硫加氧气的气氛下，与氧气气氛焙烧相比，虽然对温度要求低些，但是转化效果较差，主要物相为Fe2O3，磁选效果差，经过强磁选所得铁精矿品位为66％。杨慧芬等以褐煤为还原剂，采用直接还原-磁选方法对含铁39.96％的水淬铜渣进行回收铁的研究，获得铁回收率为81.01％的直接还原铁粉，回收率较低。闫方兴等人利用电石渣中的氧化钙和铜渣中的二氧化硅等组分来生产硅钙铁合金，分两段熔炼，且熔炼温度高达1600℃以上，能耗很高。综上所述，目前铜渣中铁资源的回收利用缺乏环境友好、分离效果高的方法，使得渣中铁资源得不到有效回收利用，这是冶金和环境领域函待解决的一个难题，迫切需要一种节能、高效、流程短的工艺方法回收铜渣中伴生的铁资源。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种利用六氟合铝酸钠促进空气氧化，实现在低二次污染和温和条件下使铜渣中铁橄榄石类矿物高效分解转换成磁铁矿的方法，该方法节能、高效、流程短，可以高效回收铜渣中伴生有价资源。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，该方法是将铜渣和六氟合铝酸钠混合球磨后，置于空气气氛下焙烧；焙烧产物经过破碎、磁选分离，得到磁铁矿。
优选的方案，所述铜渣和六氟合铝酸钠质量比为1:(1～10)。
优选的方案，所述球磨的条件为：转速300～500r/min，时间为1～5小时。较优选的球磨条件为：转速350～450r/min，时间为1～3小时。
优选的方案，所述焙烧的条件为：焙烧温度在1010℃以上，焙烧时间为10～180min。较优选的焙烧的条件为：焙烧温度在1010℃～1400℃，焙烧时间为30～120min。
本发明的技术方案中铜渣主要来源于铜冶炼厂熔炼水淬工序。
本发明的技术方案在氧化分解铜渣过程中采用六氟合铝酸钠作为添加剂，利用六氟合铝酸钠在较低温度下生成的熔融液来提高铁橄榄石类矿物的氧化活性，相促进铜渣中铁橄榄石类矿物的氧化分解，大大降低了铜渣的氧化分解温度，提高了氧化效率，可以实现在空气气氛中直接高效氧化分解铜渣，将铁橄榄石类矿物转化成强磁性的四氧化三铁，从而可以实现铁矿物的高效分离回收，本发明反应过程中发生的主要化学反应式为：3Fe2SiO4+O2＝2Fe3O4+SiO2。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
1、本发明的技术方案对铜渣中的氧化分解彻底，使铁橄榄石类矿物高效转化成强磁性的四氧化三铁，从而实现磁选回收，可使铜渣磁选率达到90％，渣中铁的回收率达到96％以上。
2、本发明的技术方案通过采用六氟合铝酸钠作为添加剂不但可以降低铜渣的分解温度，而且可以大大提高铜渣分解效率。因为六氟合铝酸钠在熔化后形成的液相体系可以提高铜渣的分解活性，使得铜渣可以在低温下，实现空气直接高效氧化使铁橄榄石类矿物等彻底转化成强磁性的四氧化三铁。
3、本发明的技术方案可实现铜渣约40％的减量化，大大提高了铜渣二次资源化利用。
4、本发明的技术方案具有节能、高效、流程短等优点，且可以高效回收铜渣中伴生有价资源，有利于推广应用。
附图说明
【图1】为本发明方法的工艺流程图；
【图2】为铜渣分解前后的XRD对比图，a为铜渣分解前的XRD图，b为添加六氟合铝酸钠后铜渣分解的XRD图；
【图3】为磁选精矿的XRD图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。
以下实施例及对比采用湖北某铜冶炼厂的熔炼铜渣为原料，其化学成分如下表所示：
Fe O Si Zn Ca Al Cu S
44.11 21.92 16.92 3.95 3.81 2.62 1.96 1.25
实施例1
将氟铝酸钠和铜渣按照质量比为1:1称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通过鼓风机鼓入空气，在1050℃条件下进行高温固相反应60min，冷却后进行振磨，至于60℃热水中搅拌溶解100min，然后磁选分离，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为90％，渣中铁的回收率为96％。
实施例2
将氟铝酸钠和铜渣按照质量比为4:1称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通过鼓风机鼓入空气，在1010℃条件下进行高温固相反应10min，冷却后进行振磨，至于60℃热水中搅拌溶解100min，然后磁选分离，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为86％，渣中铁的回收率为89.3％。
实施例3
将氟铝酸钠和铜渣按照质量比为3:1称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通过鼓风机鼓入空气，在1020℃条件下进行高温固相反应40min，冷却后进行振磨，至于60℃热水中搅拌溶解100min，然后磁选分离，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为89％，渣中铁的回收率为93.5％。
实施例4
将氟铝酸钠和铜渣按照质量比为10:1称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通过鼓风机鼓入空气，在1080℃条件下进行高温固相反应30min，冷却后进行振磨，至于60℃热水中搅拌溶解100min，然后磁选分离，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为88％，渣中铁的回收率为92％。
实施例5
将氟铝酸钠和铜渣按照质量比为6:1称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通过鼓风机鼓入空气，在1100℃条件下进行高温固相反应50min，冷却后进行振磨，至于60℃热水中搅拌溶解100min，然后磁选分离，所得产物为磁铁矿，铜渣磁选率为89％，渣中铁的回收率为93％。
对比实施例1
将氟铝酸钠和铜渣按照质量比为4:1称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通过鼓风机鼓入空气，在800℃条件下进行高温固相反应60min，冷却后进行振磨，至于60℃热水中搅拌溶解100min，然后在强磁场下磁选分离，所得产物为三氧化二铁，铜渣磁选率为70％，渣中铁的回收率为76％。
对比实施例2
将氟化钠和铜渣按照质量比为3:1称取试样，放入星形球磨机中，球磨时间为2h，转速为400r/min，将球磨混合料装入气氛管式炉中，通入氧气，在1100℃条件下进行高温固相反应60min，冷却后进行振磨，至于60℃热水中搅拌溶解100min，然后在强磁场下磁选分离，所得产物为三氧化二铁，铜渣磁选率66％，渣中铁的回收率73％。

Claims (6)

1.一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，其特征在于：将铜渣和六氟合铝酸钠混合球磨后，置于空气气氛下焙烧；焙烧产物经过破碎、磁选分离，得到磁铁矿。
2.根据权利要求1所述的一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，其特征在于：所述铜渣和六氟合铝酸钠质量比为1:(1～10)。
3.根据权利要求1或2所述的一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，其特征在于：所述球磨的条件为：转速300～500r/min，时间为1～5小时。
4.根据权利要求3所述的一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，其特征在于：所述球磨的条件为：转速350～450r/min，时间为1～3小时。
5.根据权利要求1或2所述的一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，其特征在于：所述焙烧的条件为：焙烧温度在1010℃以上，焙烧时间为10～180min。
6.根据权利要求5所述的一种高效分解回收铜渣中有价金属的方法，其特征在于：所述焙烧的条件为：焙烧温度在1010℃～1400℃，焙烧时间为30～120min。
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