[發明專利]一種轉爐銅渣提鐵及其尾渣地質聚合物材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202110112312.1
• 申請日: 2021-01-27
• 公開（公告）號: CN112851165A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 孫偉兵;趙景富;尹雪
• 申請（專利權）人: 沈陽有色金屬研究院有限公司
• 主分類號: C04B12/00
• 分類號: C04B12/00;C04B5/00;C04B28/00;C21B11/10
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 馬維駿

本發明屬于有色金屬冶煉固廢綜合利用領域，涉及一種轉爐銅渣還原生鐵后尾渣制備的地質聚合物材料及其制備方法，具體涉及一種尾渣配制的地質聚合物材料及其制備方法。所述熔融銅渣改質還原生鐵并利用尾渣制備的地質聚合物材料，是以熔融銅渣為原料，采用中頻感應爐設備，將銅渣、改質劑、還原劑和輔料加熱熔融，達到預設溫度及保溫時長，使得熔融狀態的銅渣中含鐵物相轉化成鐵合金，實現渣、鐵分離，進而獲得鐵合金和尾渣。然后將熔融尾渣水淬急冷，再以水淬尾渣和粉煤灰為原料，采用激發劑將其制備為地質聚合物材料。本發明提供的制備方法實現工業生產中固廢綜合利用、零排放，從而解決銅渣堆存、污染環境、資源浪費的問題。

技術領域

本發明屬于有色金屬冶煉固廢綜合利用領域，涉及一種轉爐銅渣提鐵后尾渣制備地質聚合物材料的方法，具體涉及一種尾渣制備地質聚合物材料的方法。

背景技術

隨著我國經濟建設的迅速發展，工業生產伴隨著大量的副產品甚至是廢棄物產生，而有色冶煉渣就是其中之一，如果沒有被利用只能大量堆棄。銅渣是有色冶金行業中的一種主要固體廢棄物，其組成復雜，由多種氧化物構成，并伴有硫化物、氟化物等物質。渣中除含有銅、鐵、鋅、金、銀等，也含有砷、鉛等劇毒元素物質。大量堆存的銅冶煉渣不僅占用土地資源，而且嚴重污染大氣和水源，因此消納堆存銅渣問題急需解決。

銅渣中含有大量的鐵和硅，鐵含量約40％，相當于我國鐵礦石的平均品位，具有一定的回收價值。鐵主要分布在橄欖石相和少量磁性氧化鐵相中，難于提取和富集，雖然文獻報道相關回收理論與技術，但因回收成本過高而無法推廣應用。

銅冶煉爐渣中FeO和SiO₂的含量之和接近80％，而CaO含量卻偏低，與硅酸鹽水泥建材的成分差異較大，在建材應用方面，不像煉鐵產生的高爐礦渣可直接大量用于水泥和建材領域，而銅渣僅作為水泥生產中的鐵質校正原料，用量很小。另據報道，銅渣作為砂的替代品用于水泥和建材，然后，銅渣中的氧化鐵等堿性物質同大氣中的水分和CO₂發生化學反應而風華和溶解，堿性環境下會引起膨脹，造成對結構的破壞限制了其在建材領域的應用。

為解決現有技術存在的問題，將銅渣作為資源進行綜合利用，特提出此發明。

發明內容

鑒于現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供了一種轉爐銅渣提鐵及其尾渣地質聚合物材料及其制備方法，所述轉爐銅渣改質還原生鐵并利用尾渣制備的地質聚合物材料，以轉爐銅渣為原料，采用中頻感應爐設備，將銅渣、改質劑、還原劑和輔料加熱熔融，達到預設溫度及保溫時長，使得熔融狀態的銅渣中含鐵物相轉化成鐵合金(主要為含銅生鐵)，實現渣、鐵分離，進而獲得鐵合金和尾渣。然后將熔融尾渣水淬急冷，再以水淬尾渣和粉煤灰為原料，采用激發劑將其制備為地質聚合物材料。實現固廢綜合利用、零排放，從而解決銅渣堆存、污染環境、資源浪費的問題。所述的地質聚合物材料的制備方法包括：1)選擇合適的火法冶煉配渣渣型，渣型要求既要保證生鐵的順利提取，又要保證尾渣成分滿足制備地質聚合物材料的要求；2)選用合適的激發劑和配料對水淬尾渣進行膠凝材料制備。本發明提供的轉爐銅渣提鐵及其尾渣地質聚合物材料制備方法實現了固廢綜合利用、零排放，從而解決銅渣堆存、污染環境、資源浪費的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案。

一種轉爐銅渣還原生鐵的配渣，按質量份計，所述配渣是由以下組分組成：銅渣80～100份、生石灰7～10份、焦炭10～15份、螢石0～5份。

進一步地，所述的銅渣為緩冷塊狀銅渣，需經過烘干后破碎，塊狀粒徑不大于10cm。

進一步地，所述的生石灰中有效氧化鈣含量不小于80％。

進一步地，所述的焦炭為冶金焦炭，粒度大于25mm，灰分小于等于13.5％，硫分小于等于0.90％，揮發分小于等于1.8％。