專利名稱：從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬冶金生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是涉及銅冶煉渣資源化利用技術(shù)工藝方法。
背景技術(shù)：
煉銅廢渣主要來源于火法冶煉工藝，如反射爐熔煉、閃速爐熔煉、諾蘭達(dá)法、艾薩 法、電爐等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年銅渣產(chǎn)出量在800萬噸以上。因生產(chǎn)工藝不同，銅渣的化學(xué) 成份也有一定差異，銅渣中均含有大量的有價(jià)金屬元素，尤其是SiO2(Wsw2 = 22 40% )、 Cu(ffcu = 0. 5 5%和Fe(WFe22 63% )。而且銅渣中的物相主要為鐵橄欖石、玻璃質(zhì)、鐵 氧化物、銅锍(Cu2S-FeS固熔體)長石以及極少量的金屬鐵和金屬銅等。現(xiàn)有的主要處理方 法是將這些廢渣直接堆放，這樣即占用了土地，又造成了銅、硅、鐵等資源的極大浪費(fèi)及環(huán) 境污染。目前國內(nèi)外銅渣處理的方法主要有火法貧化(如反射爐貧化、電爐法等)、選礦法、 濕法浸出(包括直接浸出、間接浸出和細(xì)菌浸出)和高溫炭熱法，僅能回收銅渣中的較少部 分Fe和Cu，回收率較低，回收成本較高，資源化利用率極低。此外，由于銅渣具有良好的物 理機(jī)械性能，少量用于生產(chǎn)鐵質(zhì)水泥、磨料工具或用作鋪路材料，造成了資源嚴(yán)重浪費(fèi)。在 我國現(xiàn)有資源匱乏的嚴(yán)峻形勢下，開發(fā)銅渣資源化綜合利用技術(shù)，對促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持 續(xù)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。目前存在的最大難點(diǎn)銅渣中銅、鐵、硅鑲嵌粒度極細(xì)且分布均勻，多種礦物互相 包裹，使其結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，現(xiàn)有技術(shù)難于分離，資源化利用率極低。另外，要 以鐵硅酸鹽、磁性氧化鐵，鐵橄欖石(2Fe0*Si02)、磁鐵礦(Fe3O4)及一些脈石組成的無定形 玻璃體。弱磁性的鐵橄欖石所占比例越大，磁選法分離硅無法實(shí)現(xiàn)，限制了其在煉鐵生產(chǎn)中 的直接應(yīng)用，從而導(dǎo)致了鐵資源的極大浪費(fèi)。再者，表面類似玻璃體，選礦藥劑難以作用到 其中包裹的銅元素，致使現(xiàn)有選礦方法效用較低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出了以銅冶煉渣為原料采用熱化學(xué)反 應(yīng)、水浸和酸浸或常規(guī)選礦方法綜合回收銅渣中的Fe、Cu、Si等，銅渣與堿按比例混合，經(jīng) 加熱反應(yīng)、水浸、過濾、選擇性分離即可，則從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法。本發(fā)明一種從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法，其特征在于以銅冶煉渣為 原料采用熱化學(xué)反應(yīng)、水浸和酸浸或常規(guī)選礦方法綜合回收銅渣中的Fe、Cu、Si，銅渣與堿 按比例混合，經(jīng)加熱反應(yīng)、水浸、過濾、選擇性分離。具體工藝包括以下步驟將銅渣與堿按比例混合，加熱反應(yīng)溫度控制在 350-950°C之間，渣堿比控制1 0. 37 2. 6，反應(yīng)時間為0. 3-5. 0小時；而后采用水浸，經(jīng) 過濾得濾液和濾渣；濾液為硅酸鈉溶液，濾液通過加酸，中和控制pH = 3-6，經(jīng)沉淀、過濾、 洗滌，濾渣經(jīng)干燥即可得到成品白炭黑；濾液經(jīng)濃縮即可制得飽和氯化鈉或氯化鉀/硫酸 鈉或硫酸鉀溶液；水浸后Fe、Cu進(jìn)入濾渣，濾渣經(jīng)進(jìn)一步通過酸浸或常規(guī)選礦方法即可回 收銅、鐵。
所述的銅渣磨碎至1. Omm以下或直接熱熔。所述的銅渣與堿的堿為KOH、NaOH或Na2CO3。所述的濾液通過加酸的酸為鹽酸或硫酸。本技術(shù)方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)1、本技術(shù)具有資源綜合利用率高、加工成本低、工藝流程短、產(chǎn)品附加值高；二氧 硅回收率彡90%，銅回收率彡85%，鐵回收率彡85%。2、處理過程無廢水排放，工藝廢水能實(shí)現(xiàn)零排放。3、處理過程無固體廢棄物產(chǎn)生，固體廢物綜合利用率達(dá)100%。4、可有效利用排渣余熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。


圖1本發(fā)明的生產(chǎn)工藝路線圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖以實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于 此。本發(fā)明主要工藝包括以下步驟將銅渣與堿(KOH、NaOH, Na2CO3)按一定比例混 合；加熱反應(yīng)溫度控制在350-950°C之間，渣堿質(zhì)量比控制1 0.37 2. 6，反應(yīng)時間為 0. 3-5.0小時；而后采用水浸，經(jīng)過濾得濾液和濾渣，濾液為硅酸鈉(鉀)溶液，F(xiàn)e、Cu等進(jìn) 入濾渣。濾液通過加酸(鹽酸或硫酸)中和控制PH = 3-6，經(jīng)沉淀、過濾，濾渣經(jīng)干燥即可 得到成品白炭黑；濾液經(jīng)濃縮可制得飽和氯化鈉(鉀)/硫酸鈉(鉀)溶液。水浸后得到的 濾渣經(jīng)進(jìn)一步通過酸浸或常規(guī)選礦方法即可回收銅、鐵等。實(shí)施例1 將銅渣磨碎至1. Omm以下稱重40g與氫氧化鈉按渣堿重量比1 0. 37 混合均勻，置于馬弗爐中加熱至550°C，恒溫3小時，待溫度降至150°C左右時取出置于熱 水(400ml)中進(jìn)行水浸(2小時)，經(jīng)沉淀、固液分離。濾餅洗兩次后用稀硫酸進(jìn)行酸浸提 銅(制得硫酸銅溶液，銅回收率為85%)；再經(jīng)過濾、洗滌、烘干得氧化鐵產(chǎn)品(鐵回收率為 92% )。水浸過濾液加酸中和調(diào)節(jié)pH = 4. 5，經(jīng)沉淀、固液分離，濾餅洗兩次，濾餅經(jīng)烘干得 成品白炭黑(硅回收率達(dá)92%)；濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈉飽和溶液產(chǎn)品。實(shí)施例2 將銅渣磨碎至0. 6mm以下稱重40g，與氫氧化鈉按渣堿重量比1 2. 5 混合均勻，置于馬弗爐中加熱至350°C，恒溫反應(yīng)2小時，待溫度降至150°C左右時取出置于 熱水(400ml)中進(jìn)行水浸(1小時)，經(jīng)沉淀、固液分離；濾餅洗兩次后用稀硫酸進(jìn)行酸浸提 銅(制得硫酸銅溶液，銅回收率為90%)，再過濾、烘干得氧化鐵產(chǎn)品，鐵回收率為95%。水 浸濾液加鹽酸中和調(diào)節(jié)PH= 3，經(jīng)固液分離，濾餅洗兩次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅回 收率達(dá)96% )；濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈉飽和溶液產(chǎn)品。實(shí)施例3 將粉狀銅渣稱重40g，與氫氧化鉀按渣堿重量比1 0. 6混合均勻，置于 馬弗爐中加熱至500°C，恒溫3小時，待溫度降至200°C左右時取出置于熱水(400ml)中進(jìn) 行水浸(2小時)，經(jīng)沉淀、固液分離；濾餅洗兩次后用稀硫酸進(jìn)行酸浸提銅(制得硫酸銅溶 液，銅回收率為88% )，再過濾、烘干得氧化鐵產(chǎn)品鐵回收率為95%。濾液加鹽酸中和調(diào)節(jié) PH值至6，經(jīng)固液分離，濾餅洗兩次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅回收率達(dá)94%)；濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鉀飽和溶液產(chǎn)品。實(shí)施例4 將銅渣磨碎至0. 6mm以下稱重40g與碳酸鈉按渣堿重量比1 2. 6混 合均勻，置于馬弗爐中加熱至850°C，恒溫1小時，待溫度降至150°C左右時取出置于熱水 (400ml)中進(jìn)行水浸(5小時)，沉淀、固液分離。濾餅洗兩次，干燥、破碎、磁選分離出氧化 鐵(回收率為85% )，銅的回收率為87%;濾液中加入鹽酸調(diào)節(jié)pH值至5，沉淀，固液分離， 濾餅洗兩次，濾餅經(jīng)烘干得白炭黑(硅回收率達(dá)95%)；濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈉飽和溶 液產(chǎn)品。實(shí)施例5 將銅渣稱重40g放入反應(yīng)器中加熱至950°C，氫氧化鈉按渣堿重量比 1 1稱重加熱熔化，而后將熔渣緩慢置入熔化的氫氧化鈉熔池中，待反應(yīng)18分種后，置于 熱水(500ml)中進(jìn)行水浸(3小時)，經(jīng)沉淀、固液分離。濾餅洗兩次后用稀硫酸進(jìn)行酸浸提 銅(制得硫酸銅溶液，銅回收率為91%)，再過濾、烘干得氧化鐵產(chǎn)品，鐵回收率為96%。水 浸過濾液加硫酸中和調(diào)節(jié)PH = 4，經(jīng)固液分離，濾餅洗兩次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅 回收率達(dá)93% )；濾液經(jīng)濃縮至飽和得硫酸鈉飽和溶液產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法，其特征在于以銅冶煉渣為原料采用熱化學(xué)反應(yīng)、水浸和酸浸或常規(guī)選礦方法綜合回收銅渣中的Fe、Cu、Si，銅渣與堿按比例混合，經(jīng)加熱反應(yīng)、水浸、過濾、選擇性分離。
2.如權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法，其特征在于具體工 藝包括以下步驟將銅渣與堿按比例混合，加熱反應(yīng)溫度控制在350-950°C之間，渣堿比控制1 0.37 2. 6，反應(yīng)時間為0. 3-5. 0小時；而后采用水浸，經(jīng)過濾得濾液和濾渣；濾液為硅酸鈉溶液， 濾液通過加酸，中和控制PH = 3-6，經(jīng)沉淀、過濾、洗滌，濾渣經(jīng)干燥即可得到成品白炭黑； 濾液經(jīng)濃縮即可制得飽和氯化鈉或氯化鉀/硫酸鈉或硫酸鉀溶液；水浸后Fe、Cu進(jìn)入濾渣， 濾渣經(jīng)進(jìn)一步通過酸浸或常規(guī)選礦方法即可回收銅、鐵。
3.如權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法，其特征在于所述 的銅渣磨碎至1. Omm以下或直接熱熔。
4.如權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法，其特征在于所述 的銅渣與堿的堿為KOH、NaOH或Na2C03。
5.如權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法，其特征在于所述 的濾液通過加酸的酸為鹽酸或硫酸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從銅冶煉廢渣中分離出鐵、銅、硅等組分的方法。本方法以銅冶煉渣為原料采用熱化學(xué)反應(yīng)、水浸及酸浸或常規(guī)選礦技術(shù)綜合回收銅渣中Si、Cu、Fe等，實(shí)現(xiàn)銅冶煉廢渣資源化再利用。主要采用堿和銅冶煉廢渣按一定比例混合加熱反應(yīng)，根據(jù)銅渣組成選定渣堿比、加熱溫度、熱反應(yīng)時間，而后經(jīng)水浸、過濾、洗滌，二氧化硅以硅酸鈉(鉀)鹽的形式進(jìn)入液相首先被分離出來，硅酸鹽液經(jīng)進(jìn)一步加酸(鹽酸或硫酸)處理，經(jīng)沉淀、過濾，濾渣經(jīng)干燥即可得到成品白炭黑；濾液經(jīng)濃縮即可制得飽和氯化鈉(鉀)/硫酸鈉(鉀)溶液(回用于制堿工業(yè)再利用)。水浸渣進(jìn)一步通過酸浸或常規(guī)選礦方法進(jìn)行分離即可回收銅、鐵等。
文檔編號C22B7/04GK101886179SQ20101022370
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者陳茂生, 陳錦, 韓子榮 申請人:昆明理工大學(xué)