從銅冶煉渣中分離鐵與銅兩種組分的方法

2023-07-23 17:16:41 1

專利名稱：：從銅冶煉渣中分離鐵與銅兩種組分的方法
技術領域：
：本發明屬於一種礦物加工與冶金聯合的工藝方法，特別涉及一種從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的新方法。
背景技術：
：銅冶煉渣中的殘餘銅含量在0.5%以上，回收這部分銅是現行處理銅冶煉渣的主要任務，國內外巳有大量相關技術的報導。此外，銅冶煉渣中還有數量可觀的鐵，鐵含量通常在40wtn/。以上，由於渣的物相組成複雜(見表1)，大部分鐵是以鐵矽酸鹽形式存在，且嵌布粒度細，分選效果差，有關"從銅冶煉渣中分離出鐵"的報導，國內外致今尚未見到。目前，回收渣中銅的技術有火法貧化、選礦分離和溼法浸出。火法分離銅渣中的銅又稱為"火法貧化"，火法貧化基於以下反應3Fe304+FeS—10FeO+SO2T(1-1)(Fe,Co，Ni)O.Fe203+C—CoO+NiO+3FeO+COT(1.2)2(Co，Ni)O.Si02+2FeS—2FeOSi02+2(Co，Ni)S(1.3)銅渣火法貧化方法有，反射爐貧化、電爐貧化、真空貧化、渣桶法貧化、銅鋶提取法、直流電極還原和電泳富集等。選礦分離渣中銅有兩種方式，浮選法、重選法和磁選法。浮選法、重選法和磁選法的原理是基於銅賦存相的表面親水和親油性質、比重和磁學性質的差別，將銅賦存相分離出來。溼法浸出分離渣中銅的方法有直接浸出、間接浸出、細菌浸出。與火法貧化相比較，溼法浸出能耗低，分離選擇性高，適合於處理低品位銅渣，但汙染環境，處理規模較小。綜上可知，目前火法貧化、選礦分離和溼法浸出等處理銅渣的技術僅限於回收渣中銅。由於渣中鐵主要分布在橄欖石相和磁性氧化鐵兩種礦物相中，各礦物相間互相嵌布，且礦物相的粒度細小，採用單一技術回收渣中鐵時，收率低，相關指標也差，尚無有效回收渣中鐵的實用技術。
發明內容本發明的目的在於提供一種礦冶聯合、低能耗、高效益、投資少、處理量大，工藝簡單，可有效地從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法。本發明的基本內容是通過對銅冶煉渣進行改性處理，完成渣中鐵組分的選擇性析出，實現鐵與銅分離。改性處理包括調整熔渣組成，提高熔渣氧位，採用適當的控溫措施與添加劑，提高磁鐵礦相的鐵富集度；控制降溫速率與加入適量改性劑，促進磁鐵礦相晶粒長大，平均粒度達到分選的粒度要求(30-40pm以上)，為磁鐵礦相與含銅相後續分選創造條件。本發明的方法由選擇性富集、選擇性長大和選擇性分離三個環節構成。選擇性富集銅冶煉渣中鐵含量通常在40wt。/。以上，渣的相組成複雜(見表1)，而且渣中鐵大部分以鐵矽酸鹽形式存在，嵌布粒度細，分選效果差。表l.銅冶煉渣中含鐵相的組成及鐵的分布礦物相(mineralphases)名錄囊蘆鐵分布率/%稱選擇性富集的目標是使鐵矽酸鹽相中的鐵轉移到磁性氧化鐵相中，提高渣中磁鐵礦相的數量，即磁鐵礦相的鐵富集度。採取的措施是加入適當、適量添加劑，提高渣的氧位，使鐵橄欖石(2FeOSi02)在高溫下分解，其中的(FeO)轉化為(Fe304)。最終，渣中磁鐵礦相的量可達到50wt。/。以上。電阻加熱使銅渣熔化，熔化銅渣的溫度範圍在1250-1350C銅渣熔化後採用噴吹方式氧化熔渣，提高渣的氧位。磁性氧化鐵鐵矽酸鹽矽酸鹽固溶體甘TT8.6830.221.600.961.890.5342.2824.1867.832.252.274.471.25100.00鐵鐵鐵-化銜嵐、硫赤金A噴吹的氣體是空氣或氧氣、空氣與氧氣的混合氣、或空氣與氮氣的混合氣。選擇性長大-未經選擇性富集處理的銅冶煉渣中，磁鐵礦相不僅數量少(約10wt%)，晶粒也較細小(約20(im)，不能滿足分離鐵的富集比與粒度要求。為此，優化改性處理條件，促進熔渣中磁鐵礦相長大與粗化。選擇性富集結束後，熔渣的溫度因氧化略有升高，熔渣的溫度在1300-140(TC範圍。控制熔渣的冷卻速率在O.l-l(TC/min之間，同時加入或不加入改性劑，改性劑數量為渣總量的0-3%，這樣做可以使磁鐵礦相的平均粒度達到30pm以上。為保證冷卻速率，渣罐和渣溝加上蓋，側壁填充保溫材料保溫。通過對銅渣選擇性長大的改性處理，提高磁鐵礦相的粒度，解決渣中鐵橄欖石與磁鐵礦共生造成的分離難、鐵精礦矽含量超標和鐵回收率低等弊端，為後續的選擇性分離創造條件。選擇性分離磁鐵礦相硬度高，粒度均勻，密度大(5.175g/cm3)，磁性強，有利於採用磁選，或重選，或浮選，或重選結合磁選，或重選一浮選—磁選聯合的方法將凝渣中的磁鐵礦相與含銅相分離出來。分離出的磁鐵礦可用於製備磁性材料和鋼鐵冶煉原料，尾礦可製備微晶玻璃和磨料。以下的附圖和實施例進一步闡述本發明。圖1為本發明的工藝流程(方框示意圖)；圖2為初始銅冶煉渣的顯微形貌圖(左金相，右電子顯微鏡掃描)圖3為渣中Fe3+的質量百分含量與氧化時間的關係圖4為渣中Fe3+的質量百分含量與渣中w(Ca0)/w(SiO》比的關係圖5為添加石灰0.5%、冷卻速率rC/min時凝渣顯微形貌圖；圖6為添加石灰5%、冷卻速率rC/min時凝渣顯微形貌具體實施例方式實施例1銅冶煉渣中主要組成分見表2。調整渣的組成和性質，加入銅渣總重量0.5%的石灰，石灰組成如表3。表2銅渣組成(質量分數，％)tableseeoriginaldocumentpage7由渣的物相分析得知渣中鐵主要賦存於鐵橄欖石相，其次在磁鐵礦中，少量賦存於鈣鐵矽酸鹽固熔體(一般以玻璃態物質形式出現)(圖2)。當熔渣降溫時，這些物相由熔渣中的析出順序為磁鐵礦—鐵橄欖石一鈣鐵矽酸鹽固熔體。採用噴吹方式氧化熔渣，可以使熔渣中(FeO)轉化為(Fe304)，最終以磁鐵礦相(Fe304)的形式析出。電阻加熱使銅渣熔化，繼續升溫，溫度達到1300"C時，恆定溫度，噴吹空氣氧化，熔渣氧化30min後，控制降溫速率1C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測。圖3為130(TC熔渣氧化過程渣中Fe"的質量百分含量與氧化時間的關係。由圖3知，渣中F^+含量隨氧化進程呈上升趨勢。噴吹時間超過30min後，渣中F^+含量可以提高到26%。冷卻後渣樣的分析表明，渣中鐵主要以磁鐵礦的形式存在(圖5)。氧化過程鐵橄欖石相逐漸減少，磁鐵礦相逐漸增加，在氧化10min時，渣中鐵在磁鐵礦相的富集度就從未處理時的22%提高到處理後的72%。渣中磁性氧5—2522--113005580100.5o2最終，採用重選分離方法分離凝渣中的含銅相，磁選法將磁鐵礦相分選出來。85-2522--113005272100.5air降溫過程進行選擇性長大。由於磁鐵礦是初晶相，它在渣中的溶解度隨溫度降而減小，降溫過程磁鐵礦相不斷析出，當溶渣緩慢冷卻到室溫，渣中的Fe304己完全析出。最終，採用重選分離方法將凝渣中的含銅相分離出來，又用磁選法將磁鐵礦相分選出來。實施例2調整渣的組成和性質，加入銅渣總重量0.5%的石灰。電阻加熱使銅渣熔化，繼續升溫，溫度達到130(TC時，恆定溫度，噴吹氧氣氧化10min，熔渣氧化結束後，控制降溫速率1C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測。氧氣氧化時，反應速率較空氣時加快。磁性氧化鐵析出情況見表5。表5磁性氧化鐵析出情況化鐵相析出情況見表4。表4磁性氧化鐵析出情況降溫速平、反應溫度,^/(K/mm)k度*/|im氧化時間/min氧化氣體化體氧氣灰加g石添且裡吋.m似^氧間磁中集r平均粒，度i浩c應。反速w溫率^呼K磁中集le在礦富i鐵鐵的度灰加g石添旦裡實施例3加入銅渣質量5%的石灰，調整渣的組成和性質。電阻加熱使銅渣熔化，繼續升溫，溫度達到130(TC時，恆定溫度，噴吹空氣氧化10min，熔渣氧化結束後，加入渣總量1%的Cr203作改性劑，，控制降溫速率1C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測。隨著石灰加入量(鹼度《aO/Si02)增加，渣中Fe3量增加(圖4)，磁鐵礦的富集度也隨之增加。從緩冷渣中磁鐵礦相析出照片(圖6)可以看出無論富集度還是磁鐵礦相的晶體尺寸都優於加入0.5%石灰的試樣(圖5)。凝渣中磁性氧化鐵析出情況見表6。表6磁性氧化鐵析出情況最終用重選分離凝渣中的含銅相，磁選法分離磁鐵礦相。tableseeoriginaldocumentpage0實施例4調整渣的組成，加入銅渣重量0.5%的石灰。電阻加熱使銅渣熔化，繼續升溫，溫度達到130(TC時，恆定溫度，噴吹空氣氧化10min，熔渣氧化結束後，控制降溫速率5C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測。凝渣中磁性氧化鐵析出情況見表7表7性氧化鐵析出情況formulaseeoriginaldocumentpage0formulaseeoriginaldocumentpage10最終用重選分離凝渣中的含銅相，磁選法分離磁鐵礦相。實施例5調整渣的組成和性質，加入銅渣質量0.5%的石灰。電阻加熱使銅渣熔化，繼續升溫，溫度達到130(TC時，恆定溫度，噴吹空氣與氮氣的混合氣，氧化10min，熔渣氧化結束後，控制降溫速率10C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測。凝渣中磁性氧化鐵析出情況見表8表8磁性氧化鐵析出情況tableseeoriginaldocumentpage10最終，採用重選、磁選和浮選聯合方法將凝渣中的含銅相和磁鐵礦相分離出來。權利要求1、一種從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，所述方法包括選擇性富集、選擇性長大和選擇性分離步驟，其中，a.選擇性富集電阻加熱銅冶煉渣到1250-1350℃，使銅渣熔化，在溫度恆定後，向盛裝熔渣的渣罐或渣溝中加入添加劑，所述添加劑包括選自CaO、MgO、BaO、Na2O、MnO、TiO2、Cr2O3、Al2O3、B2O3、SiO2和P2O5的一種或多種氧化物，以及CaF2與另外一種或幾種冶金廢棄物的混合物，冶金廢棄物包括高爐粉塵、轉爐粉塵、電爐粉塵、高爐廢渣、轉爐廢渣、電爐廢渣，添加量為銅冶煉渣總量的0.5％-5％，加入添加劑的同時或加入添加劑後，向熔渣中噴吹空氣或氧氣、空氣與氧氣的混合氣、或空氣與氮氣的混合氣，保持氣體中氧的分壓在10-2-1atm範圍，氧化熔渣，氧化時間依渣量而定；b.選擇性長大選擇性富集結束後，控制熔渣冷卻速度在0.1-10℃/min範圍，同時加入或不加入相當於渣總量0.3-3％的改性劑，改性劑包括選自MnO、TiO2、Al2O3、Cr2O3、SiO2和P2O5的一種或多種氧化物，或CaF2與另外一種或幾種冶金廢棄物的混合物，冶金廢棄物包括高爐粉塵、轉爐粉塵、電爐粉塵；c.選擇性分離將冷卻到室溫的凝渣，採用磁選、重選、浮選、或所述方法的組合將凝渣中的磁鐵礦相與含銅相分離。2、如權利要求1所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，其特徵在於，所述選擇性富集過程，是向熔渣中加入所述添加劑，其加入方式是將添加劑經破碎後在由爐內放出熔渣時加入到渣溝中，或加入到渣罐中。3、如權利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，其特徵在於，所述選擇性富集過程，是向熔渣中噴吹氧氣或空氣、或空氣與氧氣的混合氣、或空氣與氮氣的混合氣，噴吹的時間依渣量而定。4、如權利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與含銅兩種組分的方法，其特徵在於，所述選擇性長大過程，在渣罐和渣溝加上蓋，側壁填充保溫材料。5、如權利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與含銅兩種組分的方法，其特徵在於，所述選擇性長大過程中，向熔渣中加入所述改性劑，其加入方式是將改性劑破碎後與所述的氣體混合，一起噴吹到熔渣中。6、如權利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，其特徵在於，所述選擇性分離，是將選擇性富集和選擇性長大處理後的凝渣，經破碎、磨細,再採用磁選，或重選、或浮選，或重選結合磁選，或重選—浮選一磁選聯合的方法將凝渣中的磁鐵礦相與含銅相分離出來。全文摘要一種從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法。該方法包括選擇性富集、選擇性長大和選擇性分離三個環節。首先，加入添加劑調整熔渣組成，使渣中鐵組分富集於磁鐵礦相，實現鐵的轉移和富集；其次，在隨後的冷卻過程時控制冷卻速率和溫度範圍，再加入適量改性劑，促使析出的磁鐵礦相長大和粗化；最後，將改性凝渣破碎、磨細，採用礦物加工方法選擇性地分離出磁鐵礦相與含銅相。文檔編號C21B3/06GK101100708SQ20061009860公開日2008年1月9日申請日期2006年7月7日優先權日2006年7月7日發明者隋智通申請人:隋智通