CN110257643A - 从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺及回收系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有色金属回收领域，具体而言，涉及一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺及回收系统。从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，包括以下步骤：在还原气氛下对熔融状态的熔炼渣进行贫化处理，贫化处理后形成含铜沉降物和熔融态的贫化渣；所述贫化渣中铁的含量与所述熔炼渣中铁的含量相同；对所述贫化渣进行深度还原处理；得到含铁沉降物、含锌蒸汽和熔融态的废渣。该工艺旨在改善回收铜、铁和锌的收率和品质，工艺复杂，回收周期长问题。

Description

从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺及回收系统
技术领域
本发明涉及有色金属回收领域，具体而言，涉及一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺及回收系统。
背景技术
铜熔炼渣是炼铜过程中产生的渣，通常作为废物出售；然而，铜熔炼渣中含有大量的铁(含量达42％左右)，同时还含有一定量的锌和铜，如不回收容易造成资源浪费和环境污染。而现有技术中对铜熔炼渣的回收处理一般是将铜熔炼渣冷却后与还原剂、粘结剂等混合造球并烘干，而后再回收铁和锌，但是上述方法回收效率低，操作繁琐，添加过多的添加剂，并且能耗高，未有效利用熔融态铜熔炼渣中的热量；特别是，上述方法无法实现铜与铁的分离，无法保证回收金属的品质也降低了铁和铜的回收率。
发明内容
本发明提供了一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，旨在改善回收得到的铁、铜和锌的收率和品质，能耗高、工艺复杂，回收周期长等问题。
本发明还提供了一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的回收系统，该回收系统结构简单，可以连续不间断生产，回收金属。
本发明是这样实现的：
本发明实施例中提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，包括以下步骤：在还原气氛下对熔融状态的熔炼渣进行贫化处理，贫化处理后形成含铜沉降物和熔融态的贫化渣；所述贫化渣中铁的含量与所述熔炼渣中铁的含量相同；
对所述贫化渣进行深度还原处理；得到含铁沉降物、含锌蒸汽和熔融态的废渣。
本发明实施例中提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的回收系统，其包括进行贫化处理形成贫化渣的至少两个炼渣炉，至少两个所述炼渣炉交替使用。
本发明的有益效果是：本发明通过上述操作工艺能够有效改善回收得到的铁、锌和铜的收率和品质，能耗高、工艺复杂，回收周期长问题。同时，设置回收系统能够连续不间断地回收各种金属，保证了生产速率和效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1是本发明实施例1提供的从铜熔炼渣中回收铁和锌的回收系统的结构示意图。
图中标记分别为：100-回收系统；110-铜熔炼炉；120-炼渣炉；130-还原炉。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺及回收系统具体说明。
本发明实施例提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，包括以下步骤：
S1、进行贫化处理；
在还原气氛下对熔融状态的熔炼渣进行贫化处理，贫化处理后形成含铜沉降物和熔融态的贫化渣。具体地，在还原气氛下将熔融状态的熔炼渣、贫化处理所用的第一熔剂、还原剂和还原气在1200-1300℃的条件下形成第一混合熔炼液，并进行部分还原反应，使得冰铜沉降，且氧化锌部分被还原为锌蒸汽。在上述温度下还原气氛能够与熔炼渣和第一熔剂作用，发生部分还原反应，渣中的四氧化三铁被还原为氧化亚铁，继而使得熔炼渣中铜形成冰铜微粒，且冰铜微粒能够聚集沉降到第一混合熔炼液底部，从而达到回收铜，提升铜产量的效果，也能够进一步改善得到的铜的品质，同时，使得铁和铜能够分离，继而提升分别铜和铁的回收效率和品质。
部分还原反应还包括将熔融状态的熔炼渣中的氧化锌部分还原为锌蒸汽，整体上在贫化处理过程中回收的锌大概为30％左右，使得后期贫化渣中锌含量为2-2.8％。
进一步地，本工艺可以直接对熔融状态的熔炼渣进行处理，而不需将其冷凝为固体，并造球烘干，不仅有效利用了熔融态熔炼渣中的热量，降低了能耗，而且进一步简化了生产步骤，节约了回收时间。
熔融状态的所述熔炼渣的温度为1150-1180℃。该熔炼渣为经过炼铜后的废弃物，其本身便具有一定的能量，能够减少沉降铜所需的能耗，也避免对熔炼渣进行进一步加热，节约了生产时间和成本。
进一步地，该熔炼渣中铜含量为3-4％，锌含量为3-4％，铁含量为40-45％。熔炼渣中还含有铜，因此对铜进行进一步回收，能够提升炼铜工艺中铜的产量，提升企业经济效益。同时，将铜和铁进行分离，能够提升铜和铁的回收率和品质。
进一步地，贫化处理所用的第一熔剂石英石和石灰石中的至少一种；还原剂为黄铁矿和焦炭的至少一种。选用上述贫化处理所用的第一熔和还原剂能够更有利于进行部分还原反应，更有利于贫化形成良好的渣型，保证分离铜的效果，也保证铜的品质，继而有利于后续对铁的回收，有利于提升铁的品质。
优选地，所述石灰石的添加量均为所述熔炼渣的重量的1-3％，所述石英石的添加量为所述熔炼渣的重量的2.5-4％，所述黄铁矿的添加量均为所述熔炼渣的重量的3-6％，焦炭的添加量均为所述熔炼渣的重量的0.8-2.8％。通过采用上述范围的第一熔剂，能改善回收金属的收率和品质。
进一步地，还原气氛中气体为天然气、液化气或者天然气和液化气与氧气的混合气体中的至少一种，
优选地，还原气氛中的气体为天然气和氧气的混合气体，
更优选地，天然气和氧气的体积为1-1.2:1。采用天然气和氧气的混合气体能够保证对熔炼渣进行部分还原，继而保证回收金属的产率和品质。
当天然气的通入总量达到25Nm3/t时，停止反应，并对第一混合熔炼液进行静置。当天然气通入量接近25Nm3/t时，冰铜微粒基本形成完全，停止反应是不再继续通入气体，而静置过程中，冰铜能够进一步沉降到底部，继而有利于分离铜，继而有利于保证回收得到的铜和铁的品质和回收率。
静置时间为30-60分钟，静置后进行分离，形成贫化渣和冰铜熔炼液，通过上述操作减少渣中铜含量，使得贫化渣中的铜含量在0.3％以下，能够更有利于分离铁和锌，同时提升炼铜厂的经济效益。
该步骤中进行部分还原，得到的贫化渣中铁的含量与所述熔炼渣中铁的含量相同，也就说贫化渣内铁含量为40-45％，也就是该步骤中铁未被分离回收，回收了铜，实现了铜和铁的分离，保证铜和铁的回收率的品质。
S2、进行深度还原处理；
对所述贫化渣进行深度还原处理；得到含铁沉降物、含锌蒸汽和熔融态的废渣。具体地，在还原气氛下，将制备得到的贫化渣、第二熔剂和还原气氛进行深度还原反应，深度还原的温度为1450-1500℃。而贫化渣、第二熔剂在上述温度下呈熔融态，也就是形成第二混合熔炼液。而深度还原的过程是单质铁被大量还原出来，继而使得铁沉降，得到含铁沉降物，而锌则被完全还原为含锌蒸汽溢出第二混合熔炼液，而后再与烟气中的氧气发生氧化反应，形成氧化锌继而得到回收，回收可以采用收尘系统回收。最终熔融态的废渣中铁、锌和铜含量均低，单质铁的含铁沉降物从放铁口排出，而剩余废渣从放渣口排出。
深度还原反应采用的还原气氛与贫化处理采用的还原气氛为同一气体。
进一步地，第二熔剂为钙石、白云石和石灰石中的至少一种；采用上述第二熔剂更有利于铁和锌的还原，继而更有利于回收铁和锌。
优选地，所述第二熔剂的添加量为所述熔炼渣的质量的30-35％。采用上述比例的能够进一步保证铁和锌的回收率，同时保证回收得到的锌和铁具有较高的品质。
当天然气的通入总量达到80-100Nm3/t时，停止反应，分离沉积于底部的铁。
通过上述工艺能够使得铜和铁分离，使得铜、锌、铁基本被完全回收，提升了铜、铁、锌的回收率，而最后的渣中也基本不含铜，降低了铜的浪费，提升了炼铜厂的经济效益。同时，能提升回收得到的铜、铁和锌的品质。
以下结合具体实施例对本发明提供的一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺及回收系统进行具体说明。
实施例1
本实施例中使用的熔炼渣中铜含量为3％,锌含量为3％,铁含量为40％，且该熔炼渣的温度为1150℃。
本实施例提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，包括以下步骤：
S1、进行贫化处理；
在还原气氛下，将熔融状态的熔炼渣、还原剂、第一熔剂在1200℃的条件下形成第一混合熔炼液，并进行初步还原反应也就是部分还原反应。其中，还原剂为黄铁矿，黄铁矿的添加量为熔炼渣的重量的3％，第一熔剂为石英石，石英石的添加量为熔炼渣的重量的2.5％,还原气氛为天然气和氧气按照体积比为1:1的比例混合形成的混合气体。
当天然气的通入总量达到25Nm3/t时，停止反应，并对第一混合熔炼液进行静置，静置时间为30分钟，而后分离形成贫化渣。贫化渣中铜含量为0.3％。
S2、进行深度还原处理；
在还原气氛下，将制备得到的贫化渣、第二熔剂在1450℃条件下进行深度还原反应。其中，第二熔剂为钙石，第二熔剂的添加量为熔炼渣的质量的30％。
当天然气的通入总量达到80Nm3/t时，停止通气还原气，并分离铁。
本实施例提供的工艺中铁回收率为92.1，铜的回收率为91％,,锌的回收率为83.3％，最终废渣中铜含量为0.3％，铁含量为3.43％，锌含量为0.48％。
参见图1，本实施例还提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的回收系统100，回收系统100包括形成熔融状态的熔炼渣的铜熔炼炉110。
回收系统100包括进行贫化处理形成贫化渣的至少两个炼渣炉120，本实施例中炼渣炉120的个数也是两个，但是可以根据实际生产情况增加炼渣炉120的个数由于炼渣炉120进行初步还原，并需要静置分离冰铜，因此，为了保证回收锌和铁的工艺的连续性，炼渣炉120的个数不能低于2个，继而保证可以持续进行炼渣。铜熔炼炉110的放渣口通过人字形溜槽连接两台炼渣炉120，保证铜熔炼炉110形成的熔炼渣能够持续进行回收利用。
回收系统100还包括进行深度还原反应的还原炉130，在本实施例中还原炉130为两个，但是可以根据实际生产情况增减还原炉130的个数，能够持续不断的还原炉130渣，保证生产的连续性。两个炼渣炉120分别与所述还原炉130连接，优选地两个炼渣炉120的放渣口通过“X”形溜槽连接两台还原炉130。
实施例2
本实施例中使用的熔炼渣中铜含量为3.5％,锌含量为3.5％,铁含量为42％，且该熔炼渣的温度为1162℃。
本实施例提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，包括以下步骤：
S1、进行贫化处理；
将熔炼渣、贫化处理所用的第一熔剂、还原剂在1253℃的条件下形成第一混合熔炼液，并进行初步还原反应。其中，还原剂为黄铁矿，黄铁矿的添加量为熔炼渣的重量的4.2％,贫化处理所用的第一熔剂为石灰石，石灰石的添加量为熔炼渣的重量的2％,还原气氛为天然气和氧气按照体积比为1.1：1的比例混合形成的混合气体。
当天然气的通入总量达到25Nm3/t时，停止反应，并对第一混合熔炼液进行静置，静置时间为45分钟，而后分离形成贫化渣。贫化渣中铜含量为0.28％。
S2、进行深度还原处理；
在还原气氛下，将制备得到的贫化渣、第二熔剂在1476℃条件下进行深度还原反应。其中，第二熔剂为钙石，第二熔剂的添加量为熔炼渣的质量的32％。
当天然气的通入总量达到90Nm3/t，停止通气还原气氛，并分离铁。
本实施例提供的工艺中铁回收率为93.3％，铜的回收率为91.8％,锌的回收率为91.2％，最终废渣中铜含量为0.26％，铁含量为2.58％，锌含量为0.31％。
实施例3
本实施例中使用的熔炼渣中铜含量为3.22％,锌含量为4％,铁含量为44.8％，且该熔炼渣的温度为1180℃。
本实施例提供一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，包括以下步骤：
S1、进行贫化处理；
在还原气氛下，将熔炼渣、还原剂、第一熔剂在1296℃的条件下形成第一混合熔炼液，并进行初步还原反应。其中，还原剂为焦炭，焦炭的添加量为熔炼渣的重量的2.5％，贫化处理所用的第一熔剂为石英石，石英石的添加量为熔炼渣的重量的4％,还原气氛为液化气和氧气按照体积比为1.2:1的比例混合形成的混合气体。
当天然气的通入总量达到25Nm3/t时，停止反应，并对第一混合熔炼液进行静置，静置时间为60分钟，而后分离形成贫化渣。贫化渣中铜含量为2.5％。
S2、进行深度还原处理；
在还原气氛下，将制备得到的贫化渣、第二熔剂在1500℃条件下进行深度还原反应。其中，第二熔剂为钙石和石灰石的混合物，第二熔剂的添加量为熔炼渣的质量的35％。
当天然气的通入总量达到100Nm3/t，停止通气还原气氛，并分离铁。
本实施例提供的工艺中铁回收率为94％，铜的回收率为92.4％,锌的回收率为92.3％，最终废渣中铜含量为0.24％，铁含量为2.43％，锌含量为0.30％。
对比例1
本对比例中熔炼渣中铜含量为3％,锌含量为3％,铁含量为40％，且该熔炼渣的温度为1150℃。
本对比例的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺与实施例1提供的工艺操作方法基本一致，区别在于：深度还原的温度为1300℃，本对比例提供的工艺中铁回收率为87％，铜的回收率为85.3％,锌的回收率为79％，最终废渣中铜含量为0.5％，铁含量为5.6％，锌含量为1.2％。
对比例2：
本对比例中熔炼渣中铜含量为3％,锌含量为3％,铁含量为40％，且该熔炼渣的温度为1150℃。
本对比例的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺与实施例1提供的工艺操作方法基本一致，区别在于：不进行贫化处理，直接进行深度还原处理。该对比例的工艺铁回收率为81％，回收的为铜铁合金，锌的回收率为78％，最终废渣中铜含量为1.2％,铁含量为5.6％，锌含量为3.8％。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
在还原气氛下对熔融状态的熔炼渣进行贫化处理，贫化处理后形成含铜沉降物和熔融态的贫化渣；所述贫化渣中铁的含量与所述熔炼渣中铁的含量相同；
对所述贫化渣进行深度还原处理；得到含铁沉降物、含锌蒸汽和熔融态的废渣。
2.根据权利要求1所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，其特征在于，还原气氛中气体为天然气、液化气或者天然气和液化气与氧气的混合气体中的至少一种，
优选地，还原气氛中的气体为天然气和氧气的混合气体，
更优选地，天然气和氧气的体积为1-1.2:1。
3.据权利要求2所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，其特征在于，
贫化渣贫化处理包括在还原气氛下将熔融状态的熔炼渣、贫化处理所用的第一熔剂、还原剂和在1200-1300℃的条件下形成第一混合熔炼液，并进行部分还原反应，使得冰铜沉降，且氧化锌部分被还原为锌蒸汽；
当天然气的通入总量达到25Nm3/t时，停止反应，并对第一混合熔炼液进行静置、分离形成贫化渣和含铜沉降物；
更优选地，静置的时间为30-60分钟。
4.根据权利要求3所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，其特征在于，所述还原剂为黄铁矿和焦炭的至少一种，第一熔剂为石英石和石灰石的至少一种；
优选地，所述黄铁矿的添加量均为所述熔炼渣的重量的3-6％，所述焦炭的添加量均为所述熔炼渣的重量的0.8-2.8％，所述石英石的添加量为所述熔炼渣的重量的2.5-4％，所述石灰石的添加量为所述熔炼渣的重量的1-3％。
5.根据权利要求3所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，其特征在于，熔融状态的所述熔炼渣的温度为1150-1180℃。
6.根据权利要求1所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，其特征在于，
深度还原处理；包括在还原气氛下，将贫化渣、第二熔剂进行深度还原反应，使得含铁的杂质完全还原得到含铁沉降物，氧化锌完全还原形成含锌蒸汽；
优选地，第二熔剂为钙石和白云石中的至少一种；
优选地，所述第二熔剂的添加量为所述熔炼渣的质量的30-35％。
7.根据权利要求3所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的工艺，其特征在于，熔炼渣中铜含量为3-4％，锌含量为3-4％，铁含量为40-45％，贫化渣内铜含量低于0.3％，铁含量为40-45％。
8.一种从铜熔炼渣中回收铁和锌的回收系统，其特征在于，其包括进行贫化处理形成贫化渣的至少两个炼渣炉，至少两个所述炼渣炉交替使用。
9.根据权利要求8所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的回收系统，其特征在于，所述回收系统还包括进行深度还原反应的还原炉，至少两个所述炼渣炉分别与所述还原炉连接。
10.根据权利要求8所述的从铜熔炼渣中回收铁和锌的回收系统，其特征在于，所述回收系统还包括形成熔融状态的熔炼渣的铜熔炼炉，铜熔炼炉分别与所述炼渣炉连接。
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CN115011806A (zh) * 2022-02-09 2022-09-06 昆明理工大学 一种铜熔渣低碳深度贫化的方法

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