[發明專利]用于處理非鐵冶煉的渣滓的方法

有效

• 申請號: 201380020198.3
• 申請日: 2013-04-15
• 公開（公告）號: CN104302792A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: M-L·梅采林塔;J·利波;P·庫爾基;M·沙伊德馬
• 申請（專利權）人: 奧圖泰(芬蘭)公司
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B5/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李英

技術領域

本發明涉及用于處理含有鐵和有價值的金屬的非鐵冶煉(non-ferrous?metallurgy)渣滓的方法，以產生清潔鐵橄欖石沙，其不含有害物質和有價值的金屬，且適用作原料或結構材料。

背景技術

非鐵冶煉的渣滓作為熔煉精礦或轉化不純金屬(matte)以使金屬部分與不需要的部分分離的副產物而生成。渣滓主要為金屬氧化物和硅氧化物的混合物，但其也可含有金屬硫化物和元素形式的金屬。

例如，依賴于原料，從銅閃速熔煉爐中出爐的渣滓可含有例如磁鐵礦、鐵橄欖石、鋅、銅、鉛、砷、鎘和鎳。目前通過在電爐中還原或使用渣滓濃縮技術來清潔渣滓。在此類清潔之后，依賴于處理和原料，所述渣滓依然含有大約0.3-1％的銅、大約1-4％的鋅、大約0.1-0.4％的鉛和大約0.1-0.2％的砷。這種渣滓中的銅和鋅含量從經濟的角度來看是相當的損失。而且，從雜質濃縮器中接收的廢物渣滓非常細小，粒徑為小于0.125mm。因此渣滓中所含的有害物質在位于垃圾場時可能浸出，由此產生環境威脅。

非常常規的是，廢物渣滓依然含有有價值的金屬和有害的物質，其易于使渣滓成為不適于利用的有問題的廢物。由于傾倒區域必須具有密實的地基并且儲藏可要求長期的監控，傾倒這種渣滓是昂貴的。

通常該渣滓的清潔工藝的目標為最大化在合金中的有價值的金屬的回收，例如Co、Ni和Cu，且帶有最低可能的鐵含量。產生的金屬鐵的量應保持為最小，因為在所產生的不純金屬或合金中鐵存在的越多，后續對有價值的金屬的濕法冶煉分離以及所產生的鐵殘余物的處理的成本越高。

通常，在電爐中清潔含銅渣滓的目的為將氧化的銅還原成金屬銅并將三價鐵還原成二價鐵，以及使金屬銅滴從渣滓沉降，由此形成渣滓層下的金屬層。隨著渣滓的氧電位進一步降低，還發生進一步的還原，例如二價鐵至金屬鐵的還原以及氧化的鉛至金屬鉛的還原。攪拌電爐中的材料可用于強化還原反應。

例如在FI84368B、US4717419A、US5332414A以及US5411572A中，已經提出了通過在電爐中的還原來清潔非鐵冶煉的渣滓的工藝。在所有的這些工藝中，作為部分還原來實施還原，換言之，在金屬鐵開始形成前終結還原。在該階段，在剩余的渣滓中依然剩有一些銅。而且，鋅、鉛、鎘和砷尚未完全蒸發。這種還原經常通過表面焦炭還原來實施，其要求長的時間，因為在還原期間形成的金屬滴必須被沉降，形成在熔融渣滓層下的熔融金屬層。

如果電爐中的渣滓還原進一步進行，鐵也開始還原，且低沸點的金屬例如鋅、鉛、鎘以及砷蒸發。根據WO2009/077651，從現有技術已知在電爐中如此深度地還原來自懸浮熔煉爐的渣滓，使得在渣滓還原之后，渣滓的銅含量如此的低，使得獲自電爐的廢物渣滓的進一步處理不是經濟上可行的。

US8088192B2公開了用于從冶煉殘余物回收非鐵金屬的三階段工藝。該工藝包括：(A)熔融和還原階段，在該熔融和還原階段期間，特定量的鐵被還原并進入到銅浴(copper?bath)；(B)沉降階段，在該沉降階段期間允許金屬滴從渣滓沉降到銅浴，并從爐中移除部分渣滓；以及(C)氧化階段，其涉及在銅浴中的鐵的氧化。特定的非鐵化合物在階段A期間揮發并被煙氣帶走。揮發性重金屬、尤其是鋅和鉛通過分離器從煙氣回收。該參考文獻還教導了通過在處理冶煉殘余物的交流等離子電弧爐中注射惰性氣體來攪拌銅浴。該工藝復雜，耗時久且需要大尺寸的還原爐。

改進在電爐中的還原的另一方式包括通過安裝在爐底部的多孔塞(plug)來引入惰性氣體。

現有技術包含多種可用作渣滓還原中的還原劑的物質。僅提及幾個例子：WO20060240069教導使用含碳聚合物在鐵合金生產中作為金屬氧化物還原劑；DE19541673A1教導使用磨碎塑料(ground?plastic)作為豎式爐中的還原劑；在Isasmelt^TM反應器中，可用塑料代替焦炭。

因此，存在多種可使用在渣滓還原中的還原劑，且存在多種方式來強化電爐中的還原，例如通過混合。然而，在現有技術工藝中，混合步驟之后通常必須是沉降步驟以使金屬相與渣滓分離。從熔融渣滓相沉降金屬滴是緩慢的過程。因此，需要大尺寸電爐和大量的能量以維持爐中所需的溫度。

發明目的

本發明的目的在于消除現有技術的缺點并提供用于生產清潔渣滓的改進的方法，所述清潔的渣滓不含有價值的金屬和有害物質，且適于原樣進一步用作原料和/或建筑材料。

本發明的進一步的目的在于最小化有價值金屬的任何損失且減少在非鐵冶煉工業中的不可使用的廢物的產生。