通過物理和化學(xué)分離技術(shù)從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及從諸如銅、鋅和鉛等的有色金屬的精煉過程中產(chǎn)生的非金屬廢渣中富集和單獨地回收鐵的方法，更特別地涉及從諸如銅、鋅和鉛等的有色金屬的精煉過程中產(chǎn)生的非金屬廢渣中富集和單獨地回收鐵的方法：包括將還原劑和反應(yīng)催化劑添加到非金屬廢渣中；通過固體還原反應(yīng)將非金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、石灰石(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)等上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)體；將所得結(jié)晶結(jié)構(gòu)體壓碎，以便將固體還原反應(yīng)中產(chǎn)生的還原鐵和碳化鐵團(tuán)體分離；通過濕法磁選和干法磁選根據(jù)粒度單獨地回收有色金屬(如銅、鋅和鉛)總含量為1％或更小的鐵精礦形式的鐵(為磁鐵)。根據(jù)本發(fā)明通過物理化學(xué)篩選法從諸如銅、鋅和鉛等的有色金屬的精煉過程中排放的非金屬廢渣中單獨地回收鐵的方法包括如下步驟：將非金屬廢渣壓碎；將壓碎的廢渣與還原劑和反應(yīng)催化劑混合，使該混合物進(jìn)行固體還原反應(yīng)，由此將非金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、石灰石(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)等上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)體；將所得產(chǎn)物壓碎，以便將固體還原反應(yīng)中產(chǎn)生的還原鐵和碳化鐵團(tuán)體分離；通過濕法磁選和干法磁選單獨地回收鐵精礦形式的鐵(為磁鐵)。此外，本發(fā)明的技術(shù)涉及通過固體還原反應(yīng)中的還原揮發(fā)回收非金屬廢渣中所含的鋅，以及能夠使含有小量鐵且不會導(dǎo)致環(huán)境問題的非磁性殘余物制成水泥材料(cement?material)的資源。根據(jù)本發(fā)明，從諸如銅、鋅和鉛等的有色金屬的精煉過程中排放的非金屬廢渣(工業(yè)廢料)在鐵熔點的溫度或更低的溫度下進(jìn)行固體還原反應(yīng)，由此將非金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、石灰石(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)等上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)體，并將該結(jié)晶結(jié)構(gòu)體壓碎。然后，將固體還原反應(yīng)中產(chǎn)生的還原鐵和碳化鐵與諸如氧化鋁(Al2O3)、石灰石(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(SiO2)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)的組分團(tuán)體分離，通過濕法磁選和干法磁選單獨地回收有色金屬(如銅、鋅和鉛)總含量為1％或更小的鐵精礦形式的鐵(為磁鐵)。目前，非金屬廢渣含有非常大量的鐵(35-45重量％)。然而，廢渣還含有總含量為4重量％以上的有色金屬(如銅、鋅和鉛)，這會導(dǎo)致鋼的熱脆性劣化。這樣，未被用作鋼材料的非金屬廢渣可用作鋼材料，鑒于資源貧乏的國家的本土現(xiàn)狀，使得非金屬廢渣可以用作完全依賴進(jìn)口的鐵礦石的替代品。
【專利說明】通過物理和化學(xué)分離技術(shù)從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的
冶煉過程中排放的有色金屬廢渣中分離和回收鐵的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從作為工業(yè)廢料排放的有色金屬廢洛(waste non-ferrous slag)中回收用作鐵或鋼原料的鐵的方法。更特別地，本發(fā)明涉及通過物理和化學(xué)分離技術(shù)從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢渣中分離和回收鐵的方法，其中將包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢渣壓碎，將壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合，并在低于鐵熔點的溫度下使該混合物經(jīng)受還原反應(yīng)，由此將有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C);將所得材料壓碎以便將鐵與碳化鐵與諸如氧化招(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)的組分分離；根據(jù)粒徑將壓碎的材料分離為各種級分；使各級分經(jīng)受濕法磁選和干法磁選以便從各級分中分離并回收磁性鐵精礦。在本發(fā)明的方法中，將作為來自包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程的工業(yè)廢料排放的、含有35-45重量％鐵的有色金屬廢渣，與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣在低于鐵熔點的溫度下混合，并使該混合物經(jīng)受還原反應(yīng)，由此將該有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C),接著進(jìn)行磁選以容易地富集、分離并回收該有色金屬廢渣中所含的鐵，使得可以回收用作鐵或鋼原材料的含有超過60%鐵的高等級鐵精礦，而不使用大量的各種類型造渣劑導(dǎo)致提高工藝成本。此外，使用碳酸鈣作為反應(yīng)催化劑加速了以非晶狀態(tài)在有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上時具有極低反應(yīng)性的鐵氧化物的還原反應(yīng)速度，由此縮短處理時間。此外，本發(fā)明涉及可以在還原反應(yīng)步驟中通過還原和揮發(fā)回收有色金屬廢渣中所含的鋅以及能夠以水泥材料形式再循環(huán)作為含有痕量鐵的非磁性材料的殘余物的方法，因為該殘余物不會導(dǎo)致環(huán)境問題。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，在用于冶煉或精煉濃縮銅和濃縮鉛的火法冶金工藝和用于再處理從鋅的濕法冶金工藝排放的殘余物的火法冶金工藝所排放的有色金屬廢渣中含有大量的鐵。已知的是，雖然待回收的鐵含量隨冶煉該有色金屬的火法冶金工藝而改變，但是在有色金屬廢渣中含有大約35-45重量％的鐵。
[0003]然而，由于迄今為止在有色金屬廢渣中所含的導(dǎo)致鐵或鋼的熱脆性劣化的包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量超過4重量％，該有色金屬廢渣不能用作鐵或鋼原材料。
[0004]由此，作為常規(guī)技術(shù)，盡管已經(jīng)開發(fā)了各種從鐵或鋼熔渣中回收鐵的技術(shù)，還不存在從有色金屬廢渣中回收鐵的技術(shù)。
[0005]韓國專利公開第2005-76556號公開了從成粒的水淬高爐渣中回收鐵并制造鐵粉的方法。該發(fā)明涉及除去成粒的水淬高爐渣中所含鐵的方法以及使用其的方法，由于不能從在鐵制造工藝中的生鐵制造過程中生成的爐渣中完全除去鐵，所含鐵充當(dāng)了影響爐渣品質(zhì)劣化的因素。特別地，上述韓國專利發(fā)明涉及如下方法:使分散在水淬高爐渣中的鐵顆粒進(jìn)行磁選以直接使用所得磁性鐵精礦作為高價鐵粉原材料，或?qū)㈣F顆粒壓碎并還原以制造高價值海綿型鐵粉。但是，該方法沒有教導(dǎo)作為有色金屬廢渣特性的有色金屬導(dǎo)致鐵或鋼的熱脆性劣化的問題的解決方案，并且沒能解決有色金屬廢渣中所含鐵組分在以非晶態(tài)結(jié)合到該有色金屬上時具有極低還原電勢的問題。
[0006]此外，韓國專利公開第2002-36075號公開了從有色金屬泥渣中提取有價值金屬的技術(shù)。該專利發(fā)明描述了在工業(yè)領(lǐng)域提取有色金屬泥渣中所含的少量有價值金屬的技術(shù)，但是沒有教導(dǎo)對于以非晶態(tài)包含在有色金屬廢渣中的大量鐵組分的任何處理。
[0007]此外，韓國專利公開第2002-51631號公開了從作為煉鋼過程中的副產(chǎn)物而產(chǎn)生的爐渣中分離鐵的方法。上述專利描述了如下方法:根據(jù)粒徑對粉狀爐渣進(jìn)行磁選以便從爐渣中回收鐵，由此提高鐵回收率，但是沒有教導(dǎo)對于以非晶態(tài)包含在有色金屬廢渣中的大量鐵組分的任何處理。
[0008]同時，在銅精礦的火法冶金工藝中每噸制得的銅生成2噸的有色金屬廢渣，在鉛精礦的火法冶金工藝中每噸制得的鉛生成0.45噸的有色金屬廢渣，在用于再處理從鋅的濕法冶金工藝排放的殘余物的火法冶金工藝中每噸制得的鋅生成0.2噸的有色金屬廢渣。這導(dǎo)致了會產(chǎn)生社會問題的環(huán)境污染。
[0009]但是，作為工業(yè)廢料的有色金屬廢渣中所含大量的鐵是一種過于珍貴以至于不能作為廢料丟棄的資源。因此，在國家經(jīng)濟中的資源回收方面需要回收鐵。鐵的回收與再循環(huán)在資源的有效利用方面將非常有用。
[0010]從作為工業(yè)廢料的有色金屬廢渣中回收鐵的方法大致可分為物理分離法和火法冶金法。
[0011]物理分離法是將有色金屬廢渣壓碎并對壓碎的材料施以氧化反應(yīng)，接著進(jìn)行磁選，由此從有色金屬廢渣中分離并回收鐵的方法。但是，此類物理分離法的缺點在于，由于有色金屬廢渣中所含的鐵氧化物的反應(yīng)性非常低，該有色金屬廢渣的晶體結(jié)構(gòu)極難通過氧化改變，使得鐵的分離與回收率極低，低于50%，并且回收的鐵精礦含有如下的大量導(dǎo)致鐵或鋼的熱脆性劣化的有色金屬，包括銅、鋅和鉛:銅為1%，鋅為2 %，鉛大于I %。為此，為了將通過物理分離法回收的鐵精礦用作鐵或鋼原材料，該鐵精礦需要進(jìn)行再處理。因此，壓碎有色金屬廢渣并使壓碎的材料經(jīng)受氧化反應(yīng)、接著進(jìn)行磁選的物理分離法尚未商業(yè)化。
[0012]另一方面，火法冶金工藝是使用熔爐將有色金屬廢渣與作為各種爐渣組合物調(diào)節(jié)劑的助熔劑，如氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)和二氧化硅(S12)和作為還原劑的碳混合，隨后在大約1550~1600°C的高溫(其超過鐵的熔點)下熔融該混合物，由此從有色金屬廢渣中回收鐵的方法。但是，此類火法冶金工藝的缺點在于，由于使用助熔劑作為各種爐渣組合物調(diào)節(jié)劑，其在成本效率方面不利，工藝的控制困難，且加工溫度高。此外，該火法冶金工藝的不利之處在于，由于有色金屬廢渣中所含的導(dǎo)致鐵或鋼的熱脆性劣化的包括銅、鋅和鉛的有色金屬，與鐵一起以比在上述物理分離法中更大的量回收，該有色金屬廢渣要用作鐵或鋼原材料需要復(fù)雜的再處理。由此，從作為工業(yè)廢料的有色金屬廢渣中回收鐵的任何火法冶金工藝尚未商業(yè)化。
[0013]同時，從含有10-25重量％的鐵但不含包括銅、鋅和鉛的有色金屬的鐵或鋼爐渣中回收鐵的方法大致分為物理分離法和火法冶金法。此類方法與從作為工業(yè)廢料的有色金屬廢渣中回收鐵的方法相比在技術(shù)上相對非常簡單，因為其不需要除去包括銅、鋅和鉛的有色金屬的步驟。
[0014]因此，本發(fā)明人進(jìn)行了大量努力以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，將包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢渣壓碎，將壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合，在低于鐵熔點的溫度下使該混合物經(jīng)受還原反應(yīng)，由此將在該有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C);將所得材料壓碎以便將還原鐵和碳化鐵與諸如氧化招(Al2O3)、氧化1丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)的組分分離；根據(jù)粒徑將壓碎的材料分離為各種級分；使各級分經(jīng)受濕法磁選和干法磁選以便從各級分中分離并回收其中包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量小于1%的磁性鐵精礦，使得回收的鐵精礦可以在不進(jìn)行再處理的情況下用作鐵或鋼原材料。基于該發(fā)現(xiàn)完成本發(fā)明。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]摶術(shù)問是頁
[0016]因此，本發(fā)明的目的是提供一種從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中生成的有色金屬廢渣中分離并回收鐵的方法，其中將還原劑和反應(yīng)催化劑添加到壓碎的有色金屬廢渣中，并使該混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化?丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C);將所得材料壓碎以便將通過還原反應(yīng)獲得的鐵和碳化鐵分離；根據(jù)粒徑將壓碎的材料分離為各種級分；對各級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選以便從各級分中分離并回收磁性鐵精礦，該磁性鐵精礦中包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量小于I%。
[0017]技術(shù)方案
[0018]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供通過物理和化學(xué)分離從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢渣中分離和回收鐵的方法，該方法包括以下步驟:將有色金屬廢渣壓碎；將上述步驟中壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合，并使該混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C);將獲得的材料壓碎以便通過還原反應(yīng)獲得的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)與諸如氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)的組分分離；根據(jù)粒徑將獲得的壓碎的材料分離為各種級分；對獲得的各級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選，以便從各級分中分離磁性鐵精礦，并將該磁性鐵精礦合并。此外，本發(fā)明提供可以在還原反應(yīng)步驟中通過還原和揮發(fā)回收有色金屬廢渣中所含的鋅，以及能夠以水泥材料形式再循環(huán)作為含有痕量鐵的非磁性材料的殘余物的方法，因為該殘余物不會導(dǎo)致環(huán)境問題。
[0019]有益效果
[0020]根據(jù)本發(fā)明，將作為工業(yè)廢料從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢渣壓碎，將壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合，并在低于鐵熔點的溫度下對該混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化招(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)。隨后，將所得材料壓碎以便將通過還原反應(yīng)獲得的還原鐵和碳化鐵與諸如氧化鋁(Al2O3)、氧化韓(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)的組分分離，并根據(jù)粒徑將壓碎的材料分離為各種級分，并對各級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選以便從各級分中分離和回收其中包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量小于1%的磁性鐵精礦。目前，有色金屬廢渣含有非常大量的鐵，例如35-45重量％的鐵，但是可以再循環(huán)不用作鐵或鋼原材料的有色金屬廢渣(因為在該有色金屬廢渣中所含的導(dǎo)致鐵或鋼的熱脆性劣化的包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量超過4重量％ )，鑒于韓國作為自然資源貧乏的國家的現(xiàn)狀，使得該有色金屬廢渣可以用作完全依賴進(jìn)口的鐵礦石的替代品。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是描述根據(jù)本發(fā)明的方法的示意性框圖；
[0022]圖2是描述根據(jù)本發(fā)明的從有色金屬廢渣中回收鐵的方法的流程框圖；
[0023]圖3是通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式從有色金屬廢渣回收鐵的方法制得的鐵精礦的 X 射線衍射圖(X-Ray Diffract1n Pattern);且
[0024]圖4是通過根據(jù)本發(fā)明的實施方式從有色金屬廢渣回收鐵的方法回收的鋅精礦的 X 射線衍射圖(X-Ray Diffract1n Pattern)。

【具體實施方式】
[0025]在一方面，本發(fā)明涉及通過物理和化學(xué)分離從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢渣中分離和回收鐵的方法，該方法包括以下步驟:(a)將有色金屬廢渣壓碎；(b)將步驟(a)中壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合，并使該混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C) ； (c)將獲自步驟(b)的材料壓碎以便將步驟(b)中獲得的還原鐵和碳化鐵分離出；(d)根據(jù)粒徑將步驟(C)中獲得的壓碎的材料分離為各種級分；和(e)對步驟(d)中獲得的各級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選以便從各級分中分離磁性鐵精礦，并將磁性鐵精礦合并。
[0026]在本發(fā)明中，在步驟(a)中，將有色金屬廢渣壓碎至粒徑為150至203微米的粒度。如果有色金屬廢渣的粒徑小于150微米，還原反應(yīng)時間略微縮短，但是能量的消耗反而增加，由此將不具有還原反應(yīng)時間縮短的優(yōu)點。相反，如果有色金屬廢渣的粒徑超過203微米，存在還原反應(yīng)時間延長且碳化鐵組分增加，導(dǎo)致過程控制時間進(jìn)一步增加的缺點。.
[0027]在本發(fā)明中，步驟(b)可以通過以下方式實施:將步驟(a)中獲得的壓碎的材料與碳和碳酸鈣(CaCO3)混合并使所述混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將所述有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化招(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵，其中，將有色金屬廢渣與基于有色金屬廢渣重量的5-40重量％的碳和3-20重量％的碳酸鈣(CaCO3)均勻地混合，將混合物裝入電爐至5-15厘米的厚度，并使裝入的混合物在1000-1300°C的溫度下進(jìn)行還原反應(yīng)30-90分鐘，同時令空氣以0.5-1.5升/分鐘的速率穿過該電爐。同時，在步驟(b)中，有色金屬廢渣中所含的90%-95%的鐵氧化物還原成作為磁性材料的鐵和碳化鐵。特別地，90% -95%的鐵氧化物還原成作為磁性材料的鐵，5% -10%的鐵氧化物還原成作為磁性材料的碳化鐵。
[0028]在這種情況下，將作為還原劑的碳添加到壓碎的有色金屬廢渣中以便通過還原反應(yīng)將有色金屬廢洛中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)。如果加入的碳量少于5重量％，存在如下缺點:該有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化招(Al2O3)、氧化1丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物的還原不能完全進(jìn)行，使得難以在步驟(c)中分離還原鐵和碳化鐵。相反，如果加入的碳量超過40重量％，存在如下缺點:該有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物的還原率略微升高，但是不存在與還原率提聞相應(yīng)的優(yōu)點。
[0029]此外，將作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣添加到壓碎的有色金屬廢渣中以便加速有色金屬廢渣的還原反應(yīng)速度。如果加入的碳酸鈣量少于3重量％，該有色金屬廢渣的還原反應(yīng)速度不會提高，因此將不存在添加碳酸鈣的優(yōu)點。相反，如果加入的碳酸鈣量超過20重量％，該有色金屬廢渣的還原反應(yīng)速度提高，但是還原反應(yīng)效果不顯著，因此不存在與添加碳酸?丐相應(yīng)的優(yōu)點。
[0030]此外，將壓碎的有色金屬廢渣與碳和碳酸鈣的混合物裝入電爐至特定厚度以改善作為還原劑的碳還原該有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物的效率。如果混合物的厚度小于5厘米，存在樣品中碳還原性氣氛被削弱并由此降低有色金屬廢洛中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物的還原率的缺點。相反，如果混合物的厚度超過15厘米，樣品中的碳還原性氣氛被強化，由此提高有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化招(Al2O3)、氧化韓(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物的還原率，但是存在其中有色金屬廢渣中所含的鋅的還原率、揮發(fā)率和回收率降低的缺點，這使得難以在步驟(c)中分離還原鐵和碳化鐵。
[0031]此外，如果熔融溫度低于1000°C，存在其中有色金屬廢渣中的非晶態(tài)鐵氧化物的還原不能完全進(jìn)行并同時減少鋅的還原率和揮發(fā)率的缺點。相反，如果熔融溫度超過1300°C，還存在其中有色金屬廢渣中的非晶態(tài)鐵氧化物的還原反應(yīng)速度略微提高，但是發(fā)生有色金屬廢渣熔合在爐壁中的現(xiàn)象的缺點。
[0032]此外，如果混合物的還原反應(yīng)時間小于30分鐘，存在其中有色金屬廢渣中的非晶態(tài)鐵氧化物的還原不能完全進(jìn)行的缺點。相反，如果混合物的還原反應(yīng)時間超過90分鐘，有色金屬廢渣中的非晶態(tài)鐵氧化物的還原率略微提高，但是不具有與還原率略微提高相應(yīng)的優(yōu)點。
[0033]同樣，如果空氣注入速率低于0.5升/分鐘，有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物的還原率略微提高，但是存在其中有色金屬廢渣中所含的鋅的還原率、揮發(fā)率和回收率降低的缺點，這使得難以在步驟(c)中分離還原鐵和碳化鐵。相反，如果空氣注入速率超過1.5升/分鐘，有色金屬廢渣中所含的鋅的還原率、揮發(fā)率和回收率略微提高，但是存在其中作為還原劑的碳的消耗大大增加的缺點。
[0034]在本發(fā)明中，將獲自步驟(b)的材料壓碎以便將步驟(b)中獲得的還原鐵和碳化鐵分離的步驟(c)通過以下方式實施:通過將步驟(b)中獲得的材料壓碎至粒徑為61-104微米的粒度。如果有色金屬廢渣的粒徑小于61微米，鐵和碳化鐵的分離程度略微增加，但是大大增加了粉塵的生成，由此將不存在與分離程度略微提高相應(yīng)的優(yōu)點。相反，如果有色金屬廢渣的粒徑超過104微米，存在其中鐵和碳化鐵的分離程度降低的缺點。
[0035]同時，為何將進(jìn)行還原反應(yīng)的有色金屬廢渣壓碎至粒徑為61-104微米的粒度的原因在于鐵和碳化鐵有效地與諸如氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)的組分分離。
[0036]在本發(fā)明中，步驟(d)可以通過以下方式實施:使用篩將步驟(C)中獲得的壓碎的材料分離為粒徑為61-74微米的級分和粒徑為75-104微米的級分?；?4微米的粒徑分離有色金屬廢渣的目的在于在步驟(e)中進(jìn)行的磁選中有效地富集、分離并回收鐵。
[0037]在本發(fā)明中，使步驟(d)中獲得的各級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選，以便從各級分中分離磁性鐵精礦，并合并所述磁性鐵精礦的步驟(e)可以通過以下方式實施:使粒徑為61-74微米的級分在2500-3500高斯的磁場強度下進(jìn)行濕法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵與碳化鐵，使粒徑為75-104微米的級分在200-400高斯的磁場強度下進(jìn)行干法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵，并將獲得的磁性材料合并。
[0038]在這種情況下，使粒徑為61-74微米的級分進(jìn)行濕法磁選的目的在于防止因小粒徑而由顆粒間的物理吸引力發(fā)生的任何團(tuán)聚，以便提高鐵的分離和回收率，其目的還在于防止在分離過程中產(chǎn)生粉塵以便環(huán)境友好地運行。
[0039]同時，濕法磁選是其中令壓碎的材料與水一起通過磁場以便將磁性材料與非磁性材料彼此分離的方法，干法磁選是其中在不使用水的情況下使壓碎的材料通過磁場以便將磁性材料與非磁性材料彼此分離的方法。
[0040]在這種情況下，如果在濕法磁選中磁場強度低于2500高斯，存在其中還原鐵和碳化鐵作為非磁性材料的損失率增加，導(dǎo)致鐵作為磁性材料的回收率降低的缺點。相反，如果在濕法磁選中磁場強度超過3500高斯，還原鐵和碳化鐵作為磁性材料的回收率增加，但是存在其中氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)作為磁性材料與還原鐵和碳化鐵一起分離，導(dǎo)致磁性混合物中鐵的等級降低的缺點。
[0041]此外，如果在干法磁選中磁場強度低于200高斯，存在其中還原鐵和碳化鐵作為非磁性材料的損失率增加，導(dǎo)致鐵作為磁性材料的回收率降低的缺點。相反，如果在干法磁選中磁場強度超過400高斯，還原鐵和碳化鐵作為磁性材料的回收率增加，但是存在其中氧化招(Al2O3)、氧化韓(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)作為磁性材料與還原鐵和碳化鐵一起分離，導(dǎo)致磁性混合物中鐵的等級降低的缺點。
[0042]在這種情況下，磁性材料與非磁性材料在濕法磁選和干法磁選中彼此分離，隨后將鐵和碳化鐵富集于其中的磁性材料合并，使得該混合物用作鐵或鋼原材料，并且具有極低鐵含量的非磁性材料用作水泥原材料。
[0043]結(jié)果，本發(fā)明意義重大，因為它提出了一種節(jié)約能量且環(huán)境友好的技術(shù)，其提供了一種方法，其能夠使用作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣以加速因為在有色金屬廢渣中以非晶態(tài)結(jié)合到氧化招(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上而具有極低反應(yīng)性的鐵氧化物的還原反應(yīng)速度，由此縮短處理時間，并且同時能夠在還原反應(yīng)步驟中通過還原和揮發(fā)回收有色金屬廢渣中所含的鋅，以及能夠使含有痕量鐵的作為非磁性材料的殘余物循環(huán)作為資源，因為該殘余物不會導(dǎo)致環(huán)境問題。此外，本發(fā)明頗有意義 ，因為它提出了能夠?qū)G棄的工業(yè)廢料作為資源循環(huán)的技術(shù)。
[0044]下面將參照實施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。這些實施例用于更加詳細(xì)說明本發(fā)明，對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這些實施例僅為示例性目的而不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的范圍。
[0045]實施例1
[0046]將有色金屬廢渣壓碎至粒徑為150-203微米的粒度。隨后，將壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合。此時，使用V型混合機(漢陽科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)株式會社:Hanyang Science,韓國:Korea)將壓碎的有色金屬廢洛與基于有色金屬廢渣重量的25重量％的碳和10重量％的碳酸鈣(CaCO3)均勻混合。將均勻混合的原材料裝入電爐至5厘米的厚度，并在1250°C的溫度下使裝入的混合物進(jìn)行還原反應(yīng)30分鐘，同時以1.0升/分鐘的速率將空氣注入該電爐。將由此獲得的固體樣品壓碎至粒徑為61-104微米的粒度，所得壓碎的材料分離為粒徑為61-74微米的級分和粒徑為75-104微米的級分。隨后，使粒徑為61-74微米的級分在2500高斯的磁場強度下進(jìn)行濕法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵，并使粒徑為75-104微米的級分在300高斯的磁場強度下進(jìn)行干法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵。此后，將分別通過濕法磁選和干法磁選獲得的磁性材料合并，由此從有色金屬廢渣中分離并回收磁性鐵精礦。
[0047]結(jié)果，在500克有色金屬廢渣中所含的鐵和鋅的量分別為208.0克和28.0克。存在于通過本發(fā)明回收的作為磁性材料的鐵精礦中的鐵量為193.8克，而存在于鐵精礦中的包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量小于I %，并且存在于粉塵形式的鋅精礦中的鋅量為27.4克，其表現(xiàn)出鐵和鋅均具有超過90%的回收率。
[0048]實施例2
[0049]將有色金屬廢渣壓碎至粒徑為150-203微米的粒度。隨后，將壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合。此時，使用V型混合機(漢陽科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)株式會社:Hanyang Science,韓國:Korea)將壓碎的有色金屬廢洛與基于有色金屬廢渣重量的30重量％的碳和5重量％的碳酸鈣(CaCO3)均勻混合。將均勻混合的原材料裝入電爐至10厘米的厚度，并在1150°c的溫度下使裝入的混合物進(jìn)行還原反應(yīng)60分鐘，同時以1.5升/分鐘的速率將空氣注入該電爐。將由此獲得的固體樣品壓碎至粒徑為61-104微米的粒度，所得壓碎的材料分離為粒徑為61-74微米的級分和粒徑為75-104微米的級分。隨后，使粒徑為61-74微米的級分在3000高斯的磁場強度下進(jìn)行濕法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵，并使粒徑為75-104微米的級分在250高斯的磁場強度下進(jìn)行干法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵。此后，將分別通過濕法磁選和干法磁選獲得的磁性材料合并，由此從有色金屬廢渣中分離并回收磁性鐵精礦。
[0050]結(jié)果，在1000克有色金屬廢渣中所含的鐵和鋅的量分別為446.4克和21克。存在于通過本發(fā)明回收的作為磁性材料的鐵精礦中的鐵的量為404.7克，而存在于鐵精礦中的包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量小于1%，并且存在于粉塵形式的鋅精礦中的鋅的量為19.9克，其表現(xiàn)出鐵和鋅均具有超過90%的回收率。
[0051]實施例3
[0052]將有色金屬廢渣壓碎至粒徑為150-203微米的粒度。隨后，將壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合。此時，使用V型混合機(漢陽科學(xué)儀器產(chǎn)業(yè)株式會社:Hanyang Science,韓國:Korea)將壓碎的有色金屬廢洛與基于有色金屬廢渣重量的10重量％的碳和15重量％的碳酸鈣(CaCO3)均勻混合。將均勻混合的原材料裝入電爐至15厘米的厚度，并在1100°C的溫度下使裝入的混合物進(jìn)行還原反應(yīng)90分鐘，同時以0.5升/分鐘的速率將空氣注入該電爐。將由此獲得的固體樣品壓碎至粒徑為61-104微米的粒度，所得壓碎的材料分離為粒徑為61-74微米的級分和粒徑為75-104微米的級分。隨后，使粒徑為61-74微米的級分在3500高斯的磁場強度下進(jìn)行濕法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵，并使粒徑為75-104微米的級分在350高斯的磁場強度下進(jìn)行干法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵。此后，將分別通過濕法磁選和干法磁選獲得的磁性材料合并，由此從有色金屬廢渣中分離并回收磁性鐵精礦。
[0053]結(jié)果，在1500克有色金屬廢渣中所含的鐵和鋅的量分別為643.5克和39.6克。存在于通過本發(fā)明回收的作為磁性材料的鐵精礦中的鐵的量為581.8克，而存在于鐵精礦中的包括銅、鋅和鉛的有色金屬的總含量小于1%，并且存在于粉塵形式的鋅精礦中的鋅的量為36.7克，其表現(xiàn)出鐵和鋅均具有超過90%的回收率。
[0054] 在下表1、2和3中顯示了上述實施例1、2和3中分別加入的樣品的量和回收率。
[0055]表1
[0056]

【權(quán)利要求】
1.通過物理和化學(xué)分離方法從包括銅、鋅和鉛的有色金屬的冶煉過程中排放的有色金屬廢渣中分離和回收鐵的方法，所述方法包括以下步驟: (a)將所述有色金屬廢渣壓碎； (b)將步驟(a)中壓碎的有色金屬廢渣與作為還原劑的碳和作為反應(yīng)催化劑的碳酸鈣(CaCO3)混合，并使所述混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將所述有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化|丐(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化娃(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)； (c)將獲自步驟(b)的材料壓碎以便將步驟(b)中獲得的還原鐵和碳化鐵團(tuán)體分離； (d)根據(jù)粒徑將步驟(C)中獲得的壓碎的材料分離為各種級分；和 (e)使步驟(d)中獲得的各級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選，以便從各級分中分離磁性鐵精礦，并合并所述磁性鐵精礦。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中將所述有色金屬廢渣壓碎至粒徑為150-203微米的粒度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(b)通過以下方式實施:將步驟(a)中獲得的壓碎的材料與還原劑碳和反應(yīng)催化劑碳酸鈣(CaCO3)混合并使所述混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將所述有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的還原鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(b)通過以下方式實施:將步驟(a)中獲得的壓碎的材料與還原劑碳和反應(yīng)催化劑碳酸鈣(CaCO3)混合，并使該混合物進(jìn)行還原反應(yīng)，由此將所述有色金屬廢渣中結(jié)合到氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、二氧化硅(S12)、氧化鋅(ZnO)、氧化銅(CuO)和氧化鉛(PbO)上的非晶態(tài)鐵氧化物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶的鐵(Fe)和碳化鐵(Fe2C),且其中步驟(b)通過以下方式實施:將所述有色金屬廢渣與基于所述有色金屬廢渣重量的5-40重量％的碳和3-20重量％的碳酸鈣(CaCO3)均勻地混合，將所述混合物裝入電爐至5-15厘米的厚度，并使裝入的混合物在1000-1300°C的溫度下進(jìn)行還原反應(yīng)30-90分鐘，同時使空氣以0.5-1.5升/分鐘的速率通過所述電爐。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將獲自步驟(b)的材料壓碎以便將步驟(b)中獲得的還原鐵和碳化鐵團(tuán)體分離的步驟(C)通過以下方式實施:通過將步驟(b)中獲得的材料壓碎至粒徑為61-104微米的粒度。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過將步驟(c)中獲得的壓碎的材料分離為粒徑為61-74微米的級分和粒徑為75-104微米的級分來實施步驟(d)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使步驟(d)中獲得的級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選以便從各級分中分離磁性鐵精礦，并合并所述磁性鐵精礦來實施步驟(e)。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使步驟(d)中獲得的各級分進(jìn)行濕法磁選和干法磁選，以便從各級分中分離磁性鐵精礦，并合并所述磁性鐵精礦的步驟(e)通過以下方式實施:使粒徑為61-74微米的級分在2500-3500高斯的磁場強度下進(jìn)行濕法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵，使粒徑為75-104微米的級分在200-400高斯的磁場強度下進(jìn)行干法磁選以分離作為磁性材料的結(jié)晶的還原鐵和碳化鐵，并將獲得的磁性材料合并。
【文檔編號】C22B7/04GK104185687SQ201280003798
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月7日
【發(fā)明者】金炳洙, 李在天, 鄭洙福, 辛度妍 申請人:韓國地質(zhì)資源研究院