專利名稱：：從銅冶煉渣中分離鐵與銅兩種組分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種礦物加工與冶金聯(lián)合的工藝方法，特別涉及一種從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的新方法。
背景技術(shù)：
：銅冶煉渣中的殘余銅含量在0.5%以上，回收這部分銅是現(xiàn)行處理銅冶煉渣的主要任務(wù)，國(guó)內(nèi)外巳有大量相關(guān)技術(shù)的報(bào)道。此外，銅冶煉渣中還有數(shù)量可觀的鐵，鐵含量通常在40wtn/。以上，由于渣的物相組成復(fù)雜(見(jiàn)表1)，大部分鐵是以鐵硅酸鹽形式存在，且嵌布粒度細(xì)，分選效果差，有關(guān)"從銅冶煉渣中分離出鐵"的報(bào)道，國(guó)內(nèi)外致今尚未見(jiàn)到。目前，回收渣中銅的技術(shù)有火法貧化、選礦分離和濕法浸出。火法分離銅渣中的銅又稱為"火法貧化"，火法貧化基于以下反應(yīng)3Fe304+FeS—10FeO+SO2T(1-1)(Fe,Co，Ni)O.Fe203+C—CoO+NiO+3FeO+COT(1.2)2(Co，Ni)O.Si02+2FeS—2FeOSi02+2(Co，Ni)S(1.3)銅渣火法貧化方法有，反射爐貧化、電爐貧化、真空貧化、渣桶法貧化、銅锍提取法、直流電極還原和電泳富集等。選礦分離渣中銅有兩種方式，浮選法、重選法和磁選法。浮選法、重選法和磁選法的原理是基于銅賦存相的表面親水和親油性質(zhì)、比重和磁學(xué)性質(zhì)的差別，將銅賦存相分離出來(lái)。濕法浸出分離渣中銅的方法有直接浸出、間接浸出、細(xì)菌浸出。與火法貧化相比較，濕法浸出能耗低，分離選擇性高，適合于處理低品位銅渣，但污染環(huán)境，處理規(guī)模較小。綜上可知，目前火法貧化、選礦分離和濕法浸出等處理銅渣的技術(shù)僅限于回收渣中銅。由于渣中鐵主要分布在橄欖石相和磁性氧化鐵兩種礦物相中，各礦物相間互相嵌布，且礦物相的粒度細(xì)小，采用單一技術(shù)回收渣中鐵時(shí)，收率低，相關(guān)指標(biāo)也差，尚無(wú)有效回收渣中鐵的實(shí)用技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種礦冶聯(lián)合、低能耗、高效益、投資少、處理量大，工藝簡(jiǎn)單，可有效地從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法。本發(fā)明的基本內(nèi)容是通過(guò)對(duì)銅冶煉渣進(jìn)行改性處理，完成渣中鐵組分的選擇性析出，實(shí)現(xiàn)鐵與銅分離。改性處理包括調(diào)整熔渣組成，提高熔渣氧位，采用適當(dāng)?shù)目販卮胧┡c添加劑，提高磁鐵礦相的鐵富集度；控制降溫速率與加入適量改性劑，促進(jìn)磁鐵礦相晶粒長(zhǎng)大，平均粒度達(dá)到分選的粒度要求(30-40pm以上)，為磁鐵礦相與含銅相后續(xù)分選創(chuàng)造條件。本發(fā)明的方法由選擇性富集、選擇性長(zhǎng)大和選擇性分離三個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。選擇性富集銅冶煉渣中鐵含量通常在40wt。/。以上，渣的相組成復(fù)雜(見(jiàn)表1)，而且渣中鐵大部分以鐵硅酸鹽形式存在，嵌布粒度細(xì)，分選效果差。表l.銅冶煉渣中含鐵相的組成及鐵的分布礦物相(mineralphases)名錄囊蘆鐵分布率/%稱選擇性富集的目標(biāo)是使鐵硅酸鹽相中的鐵轉(zhuǎn)移到磁性氧化鐵相中，提高渣中磁鐵礦相的數(shù)量，即磁鐵礦相的鐵富集度。采取的措施是加入適當(dāng)、適量添加劑，提高渣的氧位，使鐵橄欖石(2FeOSi02)在高溫下分解，其中的(FeO)轉(zhuǎn)化為(Fe304)。最終，渣中磁鐵礦相的量可達(dá)到50wt。/。以上。電阻加熱使銅渣熔化，熔化銅渣的溫度范圍在1250-1350C銅渣熔化后采用噴吹方式氧化熔渣，提高渣的氧位。磁性氧化鐵鐵硅酸鹽硅酸鹽固溶體甘TT8.6830.221.600.961.890.5342.2824.1867.832.252.274.471.25100.00鐵鐵鐵-化銜嵐、硫赤金A噴吹的氣體是空氣或氧氣、空氣與氧氣的混合氣、或空氣與氮?dú)獾幕旌蠚?。選擇性長(zhǎng)大-未經(jīng)選擇性富集處理的銅冶煉渣中，磁鐵礦相不僅數(shù)量少(約10wt%)，晶粒也較細(xì)小(約20(im)，不能滿足分離鐵的富集比與粒度要求。為此，優(yōu)化改性處理?xiàng)l件，促進(jìn)熔渣中磁鐵礦相長(zhǎng)大與粗化。選擇性富集結(jié)束后，熔渣的溫度因氧化略有升高，熔渣的溫度在1300-140(TC范圍?？刂迫墼睦鋮s速率在O.l-l(TC/min之間，同時(shí)加入或不加入改性劑，改性劑數(shù)量為渣總量的0-3%，這樣做可以使磁鐵礦相的平均粒度達(dá)到30pm以上。為保證冷卻速率，渣罐和渣溝加上蓋，側(cè)壁填充保溫材料保溫。通過(guò)對(duì)銅渣選擇性長(zhǎng)大的改性處理，提高磁鐵礦相的粒度，解決渣中鐵橄欖石與磁鐵礦共生造成的分離難、鐵精礦硅含量超標(biāo)和鐵回收率低等弊端，為后續(xù)的選擇性分離創(chuàng)造條件。選擇性分離磁鐵礦相硬度高，粒度均勻，密度大(5.175g/cm3)，磁性強(qiáng)，有利于采用磁選，或重選，或浮選，或重選結(jié)合磁選，或重選一浮選—磁選聯(lián)合的方法將凝渣中的磁鐵礦相與含銅相分離出來(lái)。分離出的磁鐵礦可用于制備磁性材料和鋼鐵冶煉原料，尾礦可制備微晶玻璃和磨料。以下的附圖和實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。圖1為本發(fā)明的工藝流程(方框示意圖)；圖2為初始銅冶煉渣的顯微形貌圖(左金相，右電子顯微鏡掃描)圖3為渣中Fe3+的質(zhì)量百分含量與氧化時(shí)間的關(guān)系圖4為渣中Fe3+的質(zhì)量百分含量與渣中w(Ca0)/w(SiO》比的關(guān)系圖5為添加石灰0.5%、冷卻速率rC/min時(shí)凝渣顯微形貌圖；圖6為添加石灰5%、冷卻速率rC/min時(shí)凝渣顯微形貌具體實(shí)施例方式實(shí)施例1銅冶煉渣中主要組成分見(jiàn)表2。調(diào)整渣的組成和性質(zhì)，加入銅渣總重量0.5%的石灰，石灰組成如表3。表2銅渣組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由渣的物相分析得知渣中鐵主要賦存于鐵橄欖石相，其次在磁鐵礦中，少量賦存于鈣鐵硅酸鹽固熔體(一般以玻璃態(tài)物質(zhì)形式出現(xiàn))(圖2)。當(dāng)熔渣降溫時(shí)，這些物相由熔渣中的析出順序?yàn)榇盆F礦—鐵橄欖石一鈣鐵硅酸鹽固熔體。采用噴吹方式氧化熔渣，可以使熔渣中(FeO)轉(zhuǎn)化為(Fe304)，最終以磁鐵礦相(Fe304)的形式析出。電阻加熱使銅渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到1300"C時(shí)，恒定溫度，噴吹空氣氧化，熔渣氧化30min后，控制降溫速率1C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測(cè)。圖3為130(TC熔渣氧化過(guò)程渣中Fe"的質(zhì)量百分含量與氧化時(shí)間的關(guān)系。由圖3知，渣中F^+含量隨氧化進(jìn)程呈上升趨勢(shì)。噴吹時(shí)間超過(guò)30min后，渣中F^+含量可以提高到26%。冷卻后渣樣的分析表明，渣中鐵主要以磁鐵礦的形式存在(圖5)。氧化過(guò)程鐵橄欖石相逐漸減少，磁鐵礦相逐漸增加，在氧化10min時(shí)，渣中鐵在磁鐵礦相的富集度就從未處理時(shí)的22%提高到處理后的72%。渣中磁性氧5—2522--113005580100.5o2最終，采用重選分離方法分離凝渣中的含銅相，磁選法將磁鐵礦相分選出來(lái)。85-2522--113005272100.5air降溫過(guò)程進(jìn)行選擇性長(zhǎng)大。由于磁鐵礦是初晶相，它在渣中的溶解度隨溫度降而減小，降溫過(guò)程磁鐵礦相不斷析出，當(dāng)溶渣緩慢冷卻到室溫，渣中的Fe304己完全析出。最終，采用重選分離方法將凝渣中的含銅相分離出來(lái)，又用磁選法將磁鐵礦相分選出來(lái)。實(shí)施例2調(diào)整渣的組成和性質(zhì)，加入銅渣總重量0.5%的石灰。電阻加熱使銅渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到130(TC時(shí)，恒定溫度，噴吹氧氣氧化10min，熔渣氧化結(jié)束后，控制降溫速率1C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測(cè)。氧氣氧化時(shí)，反應(yīng)速率較空氣時(shí)加快。磁性氧化鐵析出情況見(jiàn)表5。表5磁性氧化鐵析出情況化鐵相析出情況見(jiàn)表4。表4磁性氧化鐵析出情況降溫速平、反應(yīng)溫度,^/(K/mm)k度*/|im氧化時(shí)間/min氧化氣體化體氧氣灰加g石添且里吋.m似^氧間磁中集r平均粒，度i浩c應(yīng)。反速w溫率^呼K磁中集le在礦富i鐵鐵的度灰加g石添旦里實(shí)施例3加入銅渣質(zhì)量5%的石灰，調(diào)整渣的組成和性質(zhì)。電阻加熱使銅渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到130(TC時(shí)，恒定溫度，噴吹空氣氧化10min，熔渣氧化結(jié)束后，加入渣總量1%的Cr203作改性劑，，控制降溫速率1C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測(cè)。隨著石灰加入量(堿度《aO/Si02)增加，渣中Fe3量增加(圖4)，磁鐵礦的富集度也隨之增加。從緩冷渣中磁鐵礦相析出照片(圖6)可以看出無(wú)論富集度還是磁鐵礦相的晶體尺寸都優(yōu)于加入0.5%石灰的試樣(圖5)。凝渣中磁性氧化鐵析出情況見(jiàn)表6。表6磁性氧化鐵析出情況最終用重選分離凝渣中的含銅相，磁選法分離磁鐵礦相。<table>tableseeoriginaldocumentpage0</column></row><table>實(shí)施例4調(diào)整渣的組成，加入銅渣重量0.5%的石灰。電阻加熱使銅渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到130(TC時(shí)，恒定溫度，噴吹空氣氧化10min，熔渣氧化結(jié)束后，控制降溫速率5C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測(cè)。凝渣中磁性氧化鐵析出情況見(jiàn)表7表7性氧化鐵析出情況<formula>formulaseeoriginaldocumentpage0</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage10</formula>最終用重選分離凝渣中的含銅相，磁選法分離磁鐵礦相。實(shí)施例5調(diào)整渣的組成和性質(zhì)，加入銅渣質(zhì)量0.5%的石灰。電阻加熱使銅渣熔化，繼續(xù)升溫，溫度達(dá)到130(TC時(shí)，恒定溫度，噴吹空氣與氮?dú)獾幕旌蠚?，氧?0min，熔渣氧化結(jié)束后，控制降溫速率10C/min，冷卻到室溫，取凝渣樣分析檢測(cè)。凝渣中磁性氧化鐵析出情況見(jiàn)表8表8磁性氧化鐵析出情況<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>最終，采用重選、磁選和浮選聯(lián)合方法將凝渣中的含銅相和磁鐵礦相分離出來(lái)。權(quán)利要求1、一種從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，所述方法包括選擇性富集、選擇性長(zhǎng)大和選擇性分離步驟，其中，a.選擇性富集電阻加熱銅冶煉渣到1250-1350℃，使銅渣熔化，在溫度恒定后，向盛裝熔渣的渣罐或渣溝中加入添加劑，所述添加劑包括選自CaO、MgO、BaO、Na2O、MnO、TiO2、Cr2O3、Al2O3、B2O3、SiO2和P2O5的一種或多種氧化物，以及CaF2與另外一種或幾種冶金廢棄物的混合物，冶金廢棄物包括高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐粉塵、電爐粉塵、高爐廢渣、轉(zhuǎn)爐廢渣、電爐廢渣，添加量為銅冶煉渣總量的0.5％-5％，加入添加劑的同時(shí)或加入添加劑后，向熔渣中噴吹空氣或氧氣、空氣與氧氣的混合氣、或空氣與氮?dú)獾幕旌蠚?，保持氣體中氧的分壓在10-2-1atm范圍，氧化熔渣，氧化時(shí)間依渣量而定；b.選擇性長(zhǎng)大選擇性富集結(jié)束后，控制熔渣冷卻速度在0.1-10℃/min范圍，同時(shí)加入或不加入相當(dāng)于渣總量0.3-3％的改性劑，改性劑包括選自MnO、TiO2、Al2O3、Cr2O3、SiO2和P2O5的一種或多種氧化物，或CaF2與另外一種或幾種冶金廢棄物的混合物，冶金廢棄物包括高爐粉塵、轉(zhuǎn)爐粉塵、電爐粉塵；c.選擇性分離將冷卻到室溫的凝渣，采用磁選、重選、浮選、或所述方法的組合將凝渣中的磁鐵礦相與含銅相分離。2、如權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，其特征在于，所述選擇性富集過(guò)程，是向熔渣中加入所述添加劑，其加入方式是將添加劑經(jīng)破碎后在由爐內(nèi)放出熔渣時(shí)加入到渣溝中，或加入到渣罐中。3、如權(quán)利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，其特征在于，所述選擇性富集過(guò)程，是向熔渣中噴吹氧氣或空氣、或空氣與氧氣的混合氣、或空氣與氮?dú)獾幕旌蠚猓瑖姶档臅r(shí)間依渣量而定。4、如權(quán)利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與含銅兩種組分的方法，其特征在于，所述選擇性長(zhǎng)大過(guò)程，在渣罐和渣溝加上蓋，側(cè)壁填充保溫材料。5、如權(quán)利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與含銅兩種組分的方法，其特征在于，所述選擇性長(zhǎng)大過(guò)程中，向熔渣中加入所述改性劑，其加入方式是將改性劑破碎后與所述的氣體混合，一起噴吹到熔渣中。6、如權(quán)利要求1或2所述的從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法，其特征在于，所述選擇性分離，是將選擇性富集和選擇性長(zhǎng)大處理后的凝渣，經(jīng)破碎、磨細(xì),再采用磁選，或重選、或浮選，或重選結(jié)合磁選，或重選—浮選一磁選聯(lián)合的方法將凝渣中的磁鐵礦相與含銅相分離出來(lái)。全文摘要一種從銅冶煉渣中分離出鐵與銅兩種組分的方法。該方法包括選擇性富集、選擇性長(zhǎng)大和選擇性分離三個(gè)環(huán)節(jié)。首先，加入添加劑調(diào)整熔渣組成，使渣中鐵組分富集于磁鐵礦相，實(shí)現(xiàn)鐵的轉(zhuǎn)移和富集；其次，在隨后的冷卻過(guò)程時(shí)控制冷卻速率和溫度范圍，再加入適量改性劑，促使析出的磁鐵礦相長(zhǎng)大和粗化；最后，將改性凝渣破碎、磨細(xì)，采用礦物加工方法選擇性地分離出磁鐵礦相與含銅相。文檔編號(hào)C21B3/06GK101100708SQ20061009860公開(kāi)日2008年1月9日申請(qǐng)日期2006年7月7日優(yōu)先權(quán)日2006年7月7日發(fā)明者隋智通申請(qǐng)人:隋智通