[發明專利]一種復合添加劑分解回收銅渣中有價金屬的方法

有效

• 申請號: 201710571237.9
• 申請日: 2017-07-13
• 公開（公告）號: CN107326173B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 梁彥杰;張立奉;王忠兵;劉恢;彭兵;趙宗文;彭寧;王大偉;陳玉潔;朱順;雷杰;李燕春
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B7/04;C21B13/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

本發明提供了一種利用氧化鈣和三氧化二鐵作為復合添加劑分解回收銅渣中有價金屬的方法。首先將銅渣與氧化鈣和三氧化二鐵按照一定的配比混合球磨，然后在惰性氣氛下焙燒，焙燒產物經過破碎，磁選分離，磁性物質即為四氧化三鐵，非磁性部分為尾渣脈石。該方法將銅渣中不可回用的鐵資源定向調控轉化為磁鐵礦，實現銅渣的減量化及二次資源化，解決了銅渣末端開路、國內高品位鐵礦石資源匱乏和環境污染問題，為銅渣的處理開辟了一條綠色可持續發展道路。

技術領域

本發明屬于冶金工程與環境工程交叉領域，涉及一種復合添加劑分解回收銅渣中有價金屬的方法。

背景技術

近年來我國銅產量迅猛增長，超越智利躍居世界第一，但同時也產生大量廢渣，據統計我國每年產生約300萬噸銅渣，且仍然在逐年遞增。目前這些廢渣大量堆存，不僅占用土地資源，而且還造成大量有價金屬資源的浪費；銅渣是屬于典型的FeO-SiO₂系渣，渣中含鐵40％，遠高于冶煉鐵礦29.1％的平均品位，為一種潛在的鐵資源，但該類渣中鐵80％以上以鐵橄欖石相存在，嵌布粒度極細，硅鐵難以分開，致使該類硅鐵復合氧化物中鐵得不到合理的回收，一直作為工業不可用鐵而廢棄不用。我國雖然是世界上鋼鐵生產大國，但原料大多依賴國外進口，所以鐵礦資源匱乏。

現有研究報道中，銅渣中有價金屬的回收主要通過氧化/還原焙燒-磁選得到鐵精礦、直接還原-磁選得到鐵精礦、直接還原熔煉得到鐵合金。銅渣中鐵主要以鐵橄欖石物相存在，鐵橄欖石性質穩定，在1100℃以下用氧氣進行氧化焙燒或用一氧化碳/碳進行還原焙燒，但鐵橄欖石轉化為四氧化三鐵或三氧化二鐵的轉化率均不高，因此氧化/還原焙燒-磁選處理鐵橄欖石類冶金廢渣效果不理想；李燕春等(201510572205.1)在二氧化硫加氧氣的氣氛下，與氧氣氣氛焙燒相比，雖然對溫度要求低些，但是轉化效果較差，主要物相為Fe₂O₃，磁選效果差，經過強磁選所得鐵精礦品位為66％。楊慧芬等以褐煤為還原劑，采用直接還原-磁選方法對含鐵39.96％的水淬銅渣進行回收鐵的研究，獲得鐵回收率為81.01％的直接還原鐵粉，回收率較低。閆方興等人利用電石渣中的氧化鈣和銅渣中的二氧化硅等組分來生產硅鈣鐵合金，分兩段熔煉，且熔煉溫度高達1600℃以上，能耗很高。綜上所述，目前銅渣中鐵資源的回收利用缺乏環境友好、分離效果高的方法，使得渣中鐵資源得不到有效回收利用，這是冶金和環境領域函待解決的一個難題，迫切需要一種節能、高效、流程短的工藝方法回收銅渣中伴生的鐵資源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用復合添加劑分解銅渣的方法，在低二次污染和更低溫度下一步高效分解轉換成磁鐵礦。

一種復合添加劑分解回收銅渣中有價金屬的方法：將氧化鈣與三氧化二鐵和銅渣按照一定的比例混合球磨，然后在一定溫度和惰性氣氛條件下焙燒，得到含有四氧化三鐵的焙燒產物。

所述的方法：焙燒產物冷卻后進行破碎磁選，所得磁選產物為磁鐵礦。

所述的方法：銅渣來源于銅冶煉廠熔煉緩冷工序。

所述的方法：氧化鈣、三氧化二鐵和銅渣的質量比為7:40:(8-12)，優選比例為7:40:10。

所述的方法：氧化鈣、三氧化二鐵和銅渣混合球磨1-5小時，轉速300-500r/min，優選球磨時間為2小時，轉速400r/min。

所述的方法：所述焙燒溫度為不低于700℃，優選700-1100℃，進一步優選1000℃。

所述的方法：所述焙燒的時間60-180min，優選時間為120min。

所述的方法；所述惰性氣氛條件為氮氣和/或氬氣。

本發明反應過程中發生的主要化學反應式為：