CN116043023A - 一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,包括如下步骤:将铜渣颗粒在颚式破碎机和对辊破碎机中破碎至‑2mm,然后球磨至‑200目颗粒占80%,烘干后与添加剂充分混合,然后在铜渣表层使用石墨进行埋碳封装,混合物在马弗炉中先低温焙烧,使渣中的磁铁矿被充分氧化,再将温度提高至熔融;最后将冷却后产物破碎至10mm、使用振磨机磨至‑80目得到目标产物。本发明对铜渣粉末进行低温氧化焙烧‑高温埋碳熔融重凝,先在铁橄榄石的氧化温度下将铜渣中的铁橄榄石氧化为磁铁矿,然后在铜渣的熔融温度下,石墨开始氧化为CO和CO2,降低了熔体气液界面的氧分压,可对渣中磁铁矿和铜锍的凝聚生长过程进行保护。

Description

一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法
技术领域
本发明属于选矿-冶金技术领域,尤其涉及一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法。
背景技术
铜是现代经济发展的基础工业原料之一,由于其具有良好的导电导热性能、抗磨耐磨性能、延展性能及可塑性,在电子电器、交通设备、机械制造、能源运输和建筑行业都有着广泛的应用。我国90%以上企业采用火法炼铜工艺生产精炼铜,据估计,在铜的生产过程中,每产出1t铜会制造大约2.2t铜渣。铜渣的堆放浪费了大量的土地资源,并且铜渣中含有的金属离子会对环境会造成不利影响。铜渣中主要的金属元素是铜和铁,根据原料化学组成、晶体结构和处理工艺的不同,也可能含有钴、金、银、镍等其他有价金属元素。铜渣中有价金属的回收难易程度与铜渣的组成和性质密切相关,不同冶炼方法、工艺流程、操作条件和冷却制度产生的铜渣性质有较大差异,一般来说,其主要成分有磁铁矿、橄榄石、钙铁辉石、玻璃相硅酸盐和铜锍。铜渣中含有大量的有价金属,具有十分强大的经济潜力。然而由于冶炼方式不当,所形成的铜渣中各种矿物颗粒细小,有价金属互相嵌布,增加了回收的难度和成本。研究如何更好回收利用铜冶炼渣中的金属资源对于我国现阶段具有重要的现实意义。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,本发明的方法利用石墨燃点与铁橄榄石氧化分解温度接近的特点,在铜渣焙烧熔融过程中对其进行封装,实现对铜渣进行分步焙烧,在改善铜冶炼渣有价金属的结晶条件,该方法节能、高效、流程短,可以显著改善铜渣中的有价矿物的析出与分离。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
本发明一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,包括如下步骤:
将铜渣颗粒在颚式破碎机和对辊破碎机中破碎至-2mm,然后球磨至-200目颗粒占80%,烘干后与添加剂充分混合,混合物在马弗炉中先在低温下氧化焙烧一段时间,再将其加热至熔融进行形核-缓慢冷却;将冷却后产物破碎至10mm、使用振磨机磨至-80目得到目标产物。
优选的方案,铜冶炼渣中铜的品位为≥0.3%。
优选的方案,铜冶炼渣中铜的品位为≤3%。
优选的方案,铜冶炼渣中铁的品位为≥40%。
优选的方案,铜渣颗粒由铜冶炼渣破碎或球磨后过80筛得到。
优选的方案,所述封装用石墨的添加量为≤10%。
在本发明中,添加剂的添加量是指添加剂在混合物中的质量分数。
进一步的优选,所述封装用石墨的添加量为1~5%。
发明人发现,石墨材料在空气中的氧化反应分为三个温度区,低于500℃时,氧化现象几乎没有;500-1000℃时,会发生缓慢氧化,石墨总损耗在2%以下;1000℃以上为高温氧化区,此时石墨会被快速氧化为CO和CO2。而在氧气中进行焙烧时,铜渣中的铁橄榄石会被氧化分解为磁铁矿和石英。其反应如下:
3Fe2SiO4+O2=2Fe3O4+3SiO2
该氧化反应可以在800-1000℃下进行。但由于磁铁矿的熔点在1600℃作用,此时铜渣中的磁铁矿仍是细小分散的颗粒。为了得到更粗粒的铜、铁颗粒,需要将温度提升至1200-1400℃熔融,然后在重凝过程中使含铜、铁的颗粒进行分离和粗化。此时如果熔体中氧势过高,亚铁离子被熔体中溶解的[O]所氧化,在凝固过程中会以赤铁矿、铁酸锌、铁酸铜等形式析出,增加了铜铁的分离难度。
因此,本发明利用石墨在空气中不同温度时氧化速率的不同,将铜渣在石墨的低温氧化区进行焙烧,使渣中的铁橄榄石向磁铁矿转化,然后再升温至铜渣的熔化温度,此时石墨也会开始快速氧化生成CO和CO2气体,这些气体覆盖在熔体的气固界面,降低了熔体中的氧分压,保护铜锍和磁铁矿晶体的生长过程不被过度氧化。
在铜渣粉末中添加将一些添加剂可以改善铜渣的粘度、碱度和熔点等理化性质,促进晶体生长过程中固液的元素迁移,优化含铜、铁的晶体颗粒汇聚生长。
优选的方案,所述一段低温焙烧温度为800-1000℃,优选为900℃,焙烧的时间为0.5-1h,以磁铁矿的转化效率最高时为准。
优选的方案,所述二段低温高温熔融温度为1200-1400℃,优选为1300℃,焙烧的时间为1~2h,以铜渣能充分熔化为准。
优选的方案,所述冷却的速率为2-7℃/min,优选为2-3℃/min。
优选的方案,所述冷却的温度为800-1000℃/min,优选为850-900℃。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的技术方案对铜渣颗粒进行了保温形核-缓慢冷却,使铜渣中不同矿物颗粒依次析出,不仅改善了铜渣中矿物析出的生长环境,还使不同矿物互相分离。
2、本发明技术方案对铜渣进行多段焙烧,现在低温下将铁橄榄石转化为磁铁矿,再在熔融温度下对铜渣进行重新凝固,使细小分散的磁铁矿和铜锍可以充分的汇聚生长。
3、本发明的技术方案通过采用石墨对铜渣表面进行封装,在低温下不影响铁橄榄石向磁铁矿的转化,在高温下又氧化为CO和CO2对熔体的气固界面进行保护,降低了熔体中氧势对磁铁矿颗粒在生长过程的影响。
4、本发明的技术方案通过还可以使用添加剂对铜渣熔体的粘度、熔点、表面张力等理化性质进行调整改善铜渣的流动性,促进析出过程中的元素迁移。
5、本发明的技术方案具有节能、高效、流程短等优点,且可以有效对铜渣中不同金属元素进行分离,有利于推广应用。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1:
本实施例1铜渣化学成分如表1所示:
表1:铜渣的化学成分分析
Figure BDA0004031877680000031
一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,具体步骤如下:
(1)将铜渣破碎后过2mm振动筛得到铜渣颗粒;
(2)将步骤(1)铜渣颗粒球磨至-200目80%后烘干得到铜渣粉末,将铜渣粉末与氧化硼进行混匀,氧化硼添加量为6%;
(3)将步骤(2)所得铜渣粉末置于刚玉坩埚中,将石墨颗粒铺撒在铜渣表面,石墨添加量为1%、3%、5%,将封装好的铜渣放入马弗炉中进行焙烧:以10℃/min的升温速率将坩埚加热至900℃,在此温度下焙烧0.5h;一段焙烧完成后继续以10℃/min的速率加热至1300℃,在此温度下保持1h,使铜渣能够得到充分熔化;
(4)将熔化后的铜渣进行冷却,冷却速率为2℃/min,待温度降至900℃后关闭冷却系统,将铜渣自然冷却至室温。
将步骤(4)所得铜渣经过破碎、振磨后过80目筛。同时,对所得铜渣进行分析,其中铜锍和磁铁矿粒度、解离度、含量变化见表2。
表2:铜渣中有价矿物颗粒性质
Figure BDA0004031877680000041
对比例1:
对比例1的其他条件与实施例1相同,在步骤(3)中,不对铜渣进行封装。铜渣中有价矿物颗粒性质见表2。.
实施例2:
实施例2的其他条件与实施例1相同,在步骤(2)中,使用氧化钙作为添加剂,添加量为4%。铜渣中有价矿物颗粒性质见表3。
Figure BDA0004031877680000042

Claims (9)

1.一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:包括如下步骤:将铜渣颗粒在颚式破碎机和对辊破碎机中破碎至-2mm,然后球磨至-200目颗粒占80%,烘干后与添加剂充分混合,然后在铜渣表层使用石墨进行埋碳封装,混合物在马弗炉中先低温焙烧,使渣中的磁铁矿被充分氧化,再将温度提高至熔融;最后将冷却后产物破碎至10mm、使用振磨机磨至-80目得到目标产物。
2.根据权利要求1所述的改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:铜冶炼渣中铜的品位为≥1.5%。
3.根据权利要求2所述的改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:铜冶炼渣中铁的品位为≥40%。
4.根据权利要求1所述的改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:所述封装用石墨的添加量为≤10%。
5.根据权利要求4所述的改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:所述添封装用石墨的添加量为1-5%。
6.根据权利要求1所述的一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:所述低温焙烧的温度为800-1000℃,焙烧的时间为0.5-2h。
7.根据权利要求1所述的一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:熔融焙烧的温度为1200-1400℃,焙烧的时间为0.5-2h。
8.根据权利要求1所述的一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:所述的冷却速率为2-7℃/min。
9.根据权利要求1所述的一种改善铜冶炼渣中有价组分粒径的方法,其特征在于:所述的冷却终点温度为800-1000℃/min。
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