CN108330289A - 一种火法炼铜炉渣的处理方法 - Google Patents

一种火法炼铜炉渣的处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于火法炼铜技术领域，公开了一种火法炼铜炉渣的处理方法，包括：(1)将火法炼铜炉渣与还原剂混合，得到待处理料；(2)在未密闭的空间内，将待处理料加热至1800℃以上，得到液态的铁水、无害渣和含铅与锌的混合气态物，所述含铅与锌的混合气态物遇氧气氧化后分离得到氧化锌和氧化铅的混合粉料。(3)所述无害渣经过高压雾化水汽淬处理得到粒化渣。本发明得到的粒化渣呈玻璃态，其性能高度稳定，其既不溶于水体，也不会被自然界中的弱酸性水浸溶，安全性极高，可以广泛应用于微粉及建材行业中；铜渣中的铁、锌与铅也均得到了有效地回收利用。本发明提供的方法为火法炼铜炉渣的综合利用开辟了一条新途径。

Description

一种火法炼铜炉渣的处理方法
技术领域
本发明属于火法炼铜技术领域，具体涉及一种火法炼铜炉渣的处理方法。
背景技术
我国是有色金属的生产和消费大国，数据显示，仅2016年我国铜冶炼量就超过800万吨，而80％铜的冶炼主要是通过火法制备的，火法冶炼中必然会产生炉渣，由此仅对应2016年的800万吨铜冶炼量就将产生超过1500万吨的火法炼铜炉渣。
铜渣中有很多可利用的组分，诸如Fe、CaO及SiO2等；同时也含有很多重金属，诸如铅、锌等。因此，铜渣若长期堆放不加以处理，不仅浪费资源，而且重金属的毒性也会严重污染环境。
从70年代开始，国内不少单位对火法炼铜炉渣的综合利用方法进行了深入地研究，到目前为止，已经取得了一批可喜的成果，如：生产铜渣磨料作防腐除锈剂、生产铜渣水泥等。然而，这些方法中形成工业规模的还不多，如：回转窑工艺，该工艺是对火法炼铜炉渣还原后磁选提取铁，但其煤耗高，还原得到的磁性渣粉磨困难、电耗高，铁的回收率一般不超过70％，且磁选过程中产生难以处理的废水，经济效益不高且不环保。同时，提取铁后的残渣中仍然含有铅、锌等重金属成分，没有从根本上解决企业的环保问题。因此，如何解决好铜渣的高效回收利用问题便成了当务之急。
现有技术中，中国专利文献CN102586609A公开了一种综合利用铜渣的方法，该方法利用热态铜渣，在炉内贫化提铜、还原提铁的基础上，用余渣生产出无机铜渣纤维，实现了铜渣的高效无废利用。然而，火法炼铜炉渣中一般均含有一定量的重金属铅，上述技术中没有对余渣中的铅成分进行分离处理。因此，该方法利用余渣生产出的无机铜渣纤维中不可避免地含有铅成分。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的火法炼铜炉渣综合利用后仍存在铅污染的问题，从而提供一种工艺简单且铜渣中有价组分铁、铅与锌能分别回收利用的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种火法炼铜炉渣的处理方法，包括如下步骤：
(1)将火法炼铜炉渣与还原剂混合，得到待处理料；
(2)将所述待处理料加热至1800℃以上，得到液态的铁水、无害渣和含铅与锌的混合气态物，所述含铅与锌的混合气态物遇氧气氧化后分离得到氧化锌和氧化铅的混合粉料。
(3)所述无害渣经过汽淬处理得到粒化渣。
进一步地，步骤(2)中，所述加热为高温电弧加热。
进一步地，步骤(3)中，所述汽淬处理为高压雾化水汽淬处理。
进一步地，步骤(1)中，火法炼铜炉渣与还原剂混合前还包括对所述火法炼铜炉渣进行选铜处理。
进一步地，步骤(1)中，所述还原剂为含碳还原剂。
进一步地，所述含碳还原剂为瓦斯灰、无烟煤、焦粉、焦炭、兰碳中的一种或几种。
进一步地，步骤(1)中，所述火法炼铜炉渣中铁的含量与还原剂中碳的含量比为(3～4)：1。
进一步地，步骤(2)中，所述含铅与锌的混合气态物遇氧气氧化后得到氧化锌、氧化铅，一次除尘，经过降温，二次除尘后，得到氧化锌和氧化铅的混合物。
进一步地，所述一次除尘为重力除尘，所述二次除尘包括旋风除尘和布袋除尘。
进一步地，步骤(1)中，还包括对火法炼铜炉渣与还原剂混合后的物料进行造粒成球处理，所述球的直径为8～20mm。
本发明中，也可以将火法炼铜炉渣与还原剂混合后的物料粉料直接送入电弧炉处理。
本发明的技术方案，具有如下优点：
(1)本发明提供的一种火法炼铜炉渣的处理方法，采用1800℃以上的高温电弧加热还原火法炼铜炉渣直接得到铁水、无害高温液态渣及锌、铅混合气态物，其中得到的铁水纯度高，杂质含量少，锌、铅的高温气态物随烟气挥发逸出遇到氧气氧化得到氧化锌、氧化铅，氧化锌、氧化铅随烟气进入收尘系统，实现彻底分离得到颗粒粉料，用于作为有色冶炼原料提高产品的附加值；铁水经预处理后熔铸成锭，对外销售；无害高温液态渣经高压雾化水快速汽淬处理后生成玻璃化态的粒化渣，其可作为建筑材料或作为水泥等生产原料。本发明的方法处理得到的粒化渣呈玻璃态，其性能高度稳定，既不溶于水体，也不会被自然界中的弱酸性水浸溶，安全性极高，可以广泛应用于微粉及建材行业中；尾渣中的Fe、锌与铅也均得到了有效地回收利用。本发明提供的方法为火法炼铜炉渣的综合利用开辟了一条新途径。
(2)本发明提供的一种火法炼铜炉渣的处理方法，采用高温电弧加热产生高温环境，操作简便且温度易控制，为火法炼铜炉渣的高温还原提供了有利的保障。
(3)本发明提供的一种活法炼铜炉渣的处理方法，得到的残渣经过高压雾化水快速汽淬处理，生成玻璃化态的粒化渣，其性能高度稳定，不溶于水，也不会被自然界中弱酸性的水浸溶。
(4)本发明提供的一种火法炼铜炉渣的处理方法，进一步限定了还原剂中碳与火法炼铜炉渣中铁的含量比，一方面保证了还原反应的充分进行，另一方面，特定配比的还原剂与炉渣还避免了造粒成型过程中粘结剂的使用，无粘结剂的造粒工艺既降低了生产成本，也避免了因使用粘结剂而产生的杂质，同时还降低了电耗，节约了能源。
(5)本发明提供的一种含重金属除尘灰的处理方法，对含锌及铅的高温气态物进行氧化、降温、多级除尘，保证了高温烟气中氧化锌、氧化铅有效收集。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1的火法炼铜炉渣处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供了一种火法炼铜炉渣的处理方法，具体包括以下步骤：
(1)原料准备
将干燥后储存于铜渣仓中的火法炼铜炉渣选铜后的尾渣作为原料，其主要成分为：Fe 35％，Zn 3％，Pb 2％，SiO2 30％，CaO 6％，MgO 1％，Al2O3 2％；选用焦粉作为还原剂，其固定碳含量为70％；选用石灰石粉作为造粒剂造渣剂。按尾渣：焦粉：石灰石粉：水＝100:12.5:10:15的比例送入卧式搅拌机充分混匀后送入圆盘造粒机造粒成球，送入堆场。本实施例中尾渣中Fe的含量与焦粉中C的含量比为4：1。
(2)将步骤(1)中的原料送入敞口的电弧炉中，电弧炉内温度为1800℃，原料中的各组分发生反应产生铁水、无害高温液态渣和锌、铅蒸汽，其中：铁水和无害高温液态渣分别从电弧炉底部排出，无害高温液态渣经过高压水雾快速汽淬，生成玻璃化态的粒化渣，作为建筑材料或作为水泥等生产原料。高温条件下，锌和铅以气态形式挥发至电弧炉炉顶，所述电弧炉炉顶设置有口径逐渐缩小的收集装置，将炉顶气体吸出所述电弧炉，同时吸入空气，将炉顶气体中的锌和铅的高温气态物氧化成氧化锌和氧化铅粉体。
对铁水进行取样检测，检测结果均显示铁水中不含铅成分。对每批粒化渣进行铅和锌含量检测，显示粒化渣中铅与锌的残余量均低于0.1％。
(3)冷凝富集
氧化锌和氧化铅粉体随炉顶气体进入重力除尘器，首先分离得到含碳粉尘，锌、铅氧化物随烟气再通过水雾降温成颗粒，依次经过旋风除尘器和布袋除尘器，分离得到富氧化锌和氧化铅的粉尘，粉尘中氧化锌及氧化铅总量约为45％以上，作为有色冶炼的原料。
实施例2
本实施例提供了一种火法炼铜炉渣的处理方法，具体包括以下步骤：
原料准备
将干燥后储存于铜渣仓中的火法炼铜炉渣选铜后的尾渣作为原料，其主要成分为：Fe 20％，Zn 3％，Pb 3％，SiO2 35％，CaO 8％，MgO 3％，Al2O36％。选用无烟煤作为还原剂，其固定碳含量为80％；选用石灰石粉为造渣剂。按尾渣：无烟煤：石灰石粉：水＝100:8.3:12:12的比例送入卧式搅拌机充分混匀后送入圆盘造粒机造粒成球，送入堆场。本实施例中尾渣中Fe的含量与无烟煤中C的含量比为3：1。
还原分离及冷凝富集过程与实施例1相同。经过布袋除尘器后粉尘中氧化锌及氧化铅总量约为42％以上，作为有色冶炼的原料。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种火法炼铜炉渣的处理方法，包括如下步骤：
(1)将火法炼铜炉渣与还原剂混合，得到待处理料；
(2)在未密闭的空间内，将所述待处理料加热至1800℃以上，得到液态的铁水、无害渣和含铅与锌的混合气态物，所述含铅与锌的混合气态物遇氧气氧化后分离得到氧化锌和氧化铅的混合粉料；
(3)所述无害渣经过汽淬处理得到粒化渣。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述加热为高温电弧加热。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述汽淬处理为高压雾化水汽淬处理。
4.根据权利要求1-3任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，火法炼铜炉渣与还原剂混合前还包括对所述火法炼铜炉渣进行选铜处理。
5.根据权利要求1-4任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述还原剂为含碳还原剂。
6.根据权利要求5所述的处理方法，其特征在于，所述含碳还原剂为瓦斯灰、无烟煤、焦粉、焦炭、兰碳中的一种或几种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，所述火法炼铜炉渣中铁的含量与还原剂中碳的含量比为(3～4)：1。
8.根据权利要求1-7任一所述的处理方法，其特征在于，步骤(2)中，所述含铅与锌的混合气态物遇氧气氧化后得到氧化锌、氧化铅，一次除尘，经过降温，二次除尘后，得到氧化锌和氧化铅的混合物。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述一次除尘为重力除尘，所述二次除尘包括旋风除尘和布袋除尘。
10.根据权利要求1-9任一项所述的处理方法，其特征在于，步骤(1)中，还包括对火法炼铜炉渣与还原剂混合后的物料进行造粒成球处理，所述球的直径为8～20mm。
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