[發明專利]一種基于堿法改性和低溫硫化還原的銅渣制備鐵粉的方法

有效

• 申請號: 201811037827.4
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109055720B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 張俊
• 申請（專利權）人: 鋼研晟華科技股份有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B3/04;C22B1/24;C22B5/08;C22B5/10;C22B15/00;C01G3/12
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 侯永帥;馬東偉

本發明提供了一種基于堿法改性和低溫硫化還原的銅渣制備鐵粉的方法，屬于冶金資源綜合利用技術領域，用以解決現有銅渣還原熔分過程中無法避免Cu、S、As在金屬鐵相溶解的技術問題。該方法包括以下步驟：S1.通過堿鹽焙燒和濕法浸出對銅渣進行堿法預處理；S2.將堿法預處理后的銅渣與FeS和固體碳質還原劑混合制備含碳球團，S3.將含碳球團進行硫化還原反應；S4.硫化還原后的物料經破碎、研磨后磁選回收金屬鐵粉，磁選渣經浮選回收含銅锍相。本發明可以有效脫除硅和砷，并將鐵氧化物轉化為易還原的氫氧化鐵，提高銅渣還原活性；通過控制硫化還原溫度避免锍相在金屬鐵中的溶解，獲取As、S、Cu含量符合要求的合格還原鐵粉。

技術領域

本發明涉及冶金資源綜合利用技術領域，尤其涉及一種基于堿法改性和低溫硫化還原的銅渣制備鐵粉的方法。

背景技術

銅礦造锍熔煉是目前銅的主要冶金方法，分離锍相后的熔煉渣約含30～40％的鐵以及0.5～2％的銅，高效利用銅冶金渣不論從資源利用還是環境保護的角度均意義重大，關于銅渣的回收利用研究已積極開展。大量研究結果證實，銅渣利用的頑疾在于金屬鐵質量不合格，其中S、As、Cu含量均遠高于鐵的合格含量水平，鐵的應用范圍窄、附加值低，導致銅渣的利用價值不高。

本人前期采用渣-鐵-锍三相分離的方式處理銅渣，基于鐵水中碳與硫的互斥性，當鐵水中碳含量達到一定含量時形成鐵水與锍相的分層，實現銅從鐵水向锍相的轉移富集，取得了一定的效果。但鐵水中Cu、S含量高于0.4％，且As含量較高，依然無法滿足要求。究其原因，還原過程中無法避免砷單質固溶進入金屬鐵，而S與鐵熔體完全互溶，鐵水與锍相的分離效果取決于鐵水的滲碳含量，因此，還原熔分過程中無法避免Cu、S、As在金屬鐵相的溶解。

發明內容

鑒于上述分析，本發明旨在提供一種基于堿法改性和低溫硫化還原的銅渣制備鐵粉的方法，用以解決現有銅渣還原過程中，還原熔分過程中無法避免Cu、S、As在金屬鐵相溶解的技術問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種基于堿法改性和低溫硫化還原的銅渣制備鐵粉的方法，包括以下步驟：

S1.通過堿鹽焙燒和濕法浸出對銅渣進行堿法預處理；

S2.將堿法預處理后的銅渣與FeS和固體碳質還原劑混合，制備含碳球團，FeS質量為銅渣質量的1％～10％；

S3.將含碳球團進行硫化還原反應，氫氧化鐵被還原為固態金屬鐵，銅被硫化為Cu₂S；

S4.將硫化還原后的物料依次經破碎、研磨和磁選得到磁選渣和金屬鐵粉，將磁選渣進行浮選，回收含有Cu₂S的锍相。

優選地，在S1步驟中，堿鹽焙燒是將銅渣與Na₂CO₃按質量比為1:1～2:1混合均勻，并在700～1000℃溫度條件下進行堿鹽焙燒2～4h。

優選地，堿鹽焙燒是將銅渣與Na₂CO₃按質量比為1:1進行混合均勻，并在850～900℃溫度條件下進行焙燒4h。

優選地，在S1步驟中，濕法浸出是將焙燒后的物料依次進行破碎、研磨和水浸處理，砷酸鈉與硅酸鈉通過在水中溶解而與銅渣分離。

優選地，S2步驟中，FeS質量為銅渣質量的2％～5％。

優選地，固體碳質還原劑為石墨粉、煤粉或焦粉。

優選地，S3步驟中，含碳球團進行硫化還原反應的溫度為1000～1150℃，并在N₂氣氛下保溫1～6h。

優選地，含碳球團的硫化還原反應的溫度為1150℃，并在N₂氣氛下保溫2～4h。