[發(fā)明專(zhuān)利]一種超重力低溫快速分離銅渣中金屬銅的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810022649.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108165756B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭占成;高金濤;蘭茜;都昱;黃自力;鐘怡瑋;郭磊;王哲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22B7/04
• 分類(lèi)號(hào): C22B7/04;C22B15/00
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

一種超重力低溫快速分離銅渣中金屬銅的方法及裝置，屬于資源綜合利用領(lǐng)域。先在銅冶煉渣出渣過(guò)程加入3％?5％的碳粉作為還原劑，以將渣中磁鐵礦顆粒還原成氧化亞鐵，并與渣中二氧化硅形成鐵橄欖石相；然后將銅渣熔體經(jīng)導(dǎo)流系統(tǒng)連續(xù)加入超重力反應(yīng)器內(nèi)并控制銅渣溫度；之后開(kāi)啟離心旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)超重力反應(yīng)器進(jìn)行離心旋轉(zhuǎn)，并控制重力系數(shù)和分離時(shí)間，通過(guò)離心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的超重力來(lái)實(shí)現(xiàn)金屬銅與熔渣間的連續(xù)分離。本發(fā)明在超重力條件下實(shí)現(xiàn)了銅渣中金屬銅與熔渣間的低溫、快速分離，提高了銅?渣間的分離效率及金屬銅的純度與回收率，得到Cu含量高于85％的金屬銅相及Cu含量低于0.15％的富鐵渣相，Cu元素的回收率達(dá)到97％以上；該方法操作簡(jiǎn)單、成本低廉、可連續(xù)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于特殊條件下的二次資源的高效分離領(lǐng)域，具體涉及到一種超重力低溫快速分離銅渣中金屬銅的方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)煉銅工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，銅礦資源已日趨枯竭，目前含銅0.2％-0.3％的銅礦已被開(kāi)采利用，而在銅冶煉過(guò)程中伴隨產(chǎn)出的爐渣中含銅量卻達(dá)到0.5％以上。受傳統(tǒng)煉銅工藝的限制，所產(chǎn)生銅渣中的殘余銅含量不斷增加，如何高效回收利用這部分銅資源已成為現(xiàn)階段煉銅行業(yè)落實(shí)中央大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、提高二次資源循環(huán)利用，提高銅生產(chǎn)集約化發(fā)展的重要舉措。

目前，我國(guó)銅渣主要來(lái)源為火法熔煉渣，其每年產(chǎn)出量達(dá)到150萬(wàn)噸以上，截至目前已累計(jì)達(dá)到2500多萬(wàn)噸；此外，還有相當(dāng)數(shù)量的轉(zhuǎn)爐渣和濕法煉銅浸出渣有待開(kāi)發(fā)利用。大量實(shí)踐與研究數(shù)據(jù)表明，火法煉銅過(guò)程所產(chǎn)生的銅渣主要由鐵硅酸鹽、磁鐵礦及殘留金屬相組成，其礦物組成主要包括鐵橄欖石、磁鐵礦、銅锍、金屬銅等。

國(guó)內(nèi)外科研工作者及煉銅行業(yè)對(duì)銅渣資源的開(kāi)發(fā)利用進(jìn)行了大量的研究，經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐研發(fā)出了一系列的工藝方法，主要包括：物理選礦法、濕法浸出法、及火法貧化(高溫焙燒)法三類(lèi)典型工藝，其主要目的是貧化銅渣中的有價(jià)元素，并提取其中可利用組元。其中，浮選法是處理銅渣較為典型的物理選礦工藝，其原則上與硫化銅礦浮選相同，但由于銅渣中的含銅相是以彌散、細(xì)小顆粒形態(tài)均勻分布于渣基質(zhì)中，使得采用該方法處理銅渣受到了限制。濕法浸出工藝是回收爐渣中金屬的另一種典型方法，具體包括硝酸、高氯酸、二氯化鐵、硫酸鐵、氰化物、SO₂等浸出方式；同時(shí)也可聯(lián)合添加硫酸亞鐵、硫酸鐵、黃鐵礦、硫酸鉛和硫酸等進(jìn)行先焙燒后浸出。但濕法浸出工藝對(duì)銅渣中的金屬銅浸出非常有限，且如果控制不當(dāng)還可能造成環(huán)境污染問(wèn)題，從而有很大的局限性。

相比于物理選礦與濕法浸出方法，大量實(shí)驗(yàn)研究表明采用火法工藝來(lái)貧化銅渣中的有價(jià)元素，并對(duì)其中有價(jià)元素進(jìn)行回收利用是一種較為先進(jìn)的工藝。火法貧化法主要是采用高溫熔融來(lái)實(shí)現(xiàn)渣中液態(tài)銅金屬與熔融爐渣間的分離，但限制于爐渣中細(xì)小金屬液滴的彌散分布使得爐渣粘度較高、流動(dòng)性較差、渣-金間界面張力較高，若要實(shí)現(xiàn)銅-渣間有效的分離不僅需要1300℃以上的高溫以及30min以上的自由沉降時(shí)間，還需額外加入還原劑、硫化劑、并輔以通氣、攪拌等方法來(lái)強(qiáng)化分離。因此，當(dāng)前采用火法貧化工藝處理銅渣的工藝流程繁瑣復(fù)雜、冶煉周期長(zhǎng)、分離效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于超重力場(chǎng)在強(qiáng)化傳質(zhì)、強(qiáng)化相際分離方面所體現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)，首先將超重力場(chǎng)引入到銅渣中的銅-渣分離過(guò)程之中，旨在超重力條件下實(shí)現(xiàn)銅渣中金屬銅與富鐵渣在更低溫度、更短時(shí)間內(nèi)的高效分離。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種超重力低溫快速分離銅渣中金屬銅的方法，該方法包括如下兩個(gè)連續(xù)步驟：

步驟一、在銅冶煉渣出渣過(guò)程，根據(jù)渣中Fe₃O₄含量向渣中加入3％-5％的碳粉作為還原劑，以將渣中磁鐵礦顆粒還原成氧化亞鐵，并與渣中二氧化硅形成低熔點(diǎn)的鐵橄欖石相。