[发明专利]一种氧化气氛窑炉处理铜冶炼渣生产铁铜合金微粉的方法

说明书

技术背景

本发明涉及资源综合利用领域，提供了一种在氧化气氛窑炉中深度还原铜冶炼渣生产铁铜合金微粉的方法。

铜冶炼渣简称铜渣。我国目前年产铜渣约1000万吨，部分企业将铜渣再选残余铜，也有的企业的铜渣因采用水淬工艺使其中的残余铜无法选出。即使是已采用选铜处理的铜渣中仍残留0.1%以上的金属铜，而未作选铜处理的铜渣中金属铜的含量可高达2%。因此全国铜渣中每年约有10万吨金属铜被浪费。铜渣中除残余金属铜具有较高的价值外，还经常含有30%～50%的铁，铜渣中的铁主要以硅酸铁的形式存在，因此采用传统的选矿方法不能将其中的铁富集到有市场价值的铁精矿粉的品位。目前我国的铜渣在东部地区一般卖给水泥厂作为烧制水泥熟料的配料，配入百分比一般在3%～5%，而西部地区由于水泥企业较少，无法消耗大量产出的铜渣，铜渣基本处于堆存状态。全国铜渣堆存达5000万吨以上。我国目前铁矿石开采的实际边界品位在10%～30%,铜渣中的铁含量远远高于我国铁矿石开采的实际边界品位。但由于铜渣中的铁主要是以硅酸铁的形式存在，而导致传统的选矿工艺无法将其中的铁进行有效的富集。因此无论是出售给水泥厂作为烧制水泥熟料的配料或是堆弃处置，都造成这种渣中铜资源和铁资源的巨大浪费。

与本发明最紧密相关的现有技术是各种难选铁矿石的还原焙烧磁选。

公开号为CN101824502A的专利描述了一种低品位铁矿石原矿的还原焙烧磁选工艺，入选矿品位可低至36%，合理控制各阶段的产率，使铁精矿品位达到TFe为55.45%以上，适用于特定低品位及复杂铁矿石原矿，选出适合于冶炼的较高品位的铁精矿，设备能源消耗少，产率较高，节约铁矿石的开采和冶炼成本。但是，该发明的磁选过程较为复杂，分为三个阶段：弱磁选粗选，弱磁选精选 ，弱磁选扫选，最后得到所需要的铁精矿，尽管如此，该发明得到的铁精矿的品位也仅只有TFe55.45%以上，并不能得到高品位和高回收率的铁精矿。同时该技术采用还原气氛窑炉，不利于燃料的充分燃烧及热能的充分利用，所排放的还原性废气也容易对大气造成污染。

公开号为CN102268503A的专利描述了一种用大粒度褐铁和赤铁矿石生产直接还原铁的工艺方法，在焙烧竖炉中采用直接还原焙烧方法生产还原铁的工艺方法。其特征在于：原矿粗碎至粒度范围为100～50mm，与特制的还原剂和助熔剂按比例充分混合，在焙烧竖炉中进行直接还原焙烧，并采用磨矿磁选法得到铁品位90%，铁的回收率大于80%的直接还原铁产品。该技术和公开号为CN101824502A的专利同样采用的是还原气氛窑炉，不利于燃料的充分燃烧及热能的充分利用，所排放的还原性废气也容易对大气造成污染。而且被还原的含铁物相主要是褐铁矿和赤铁矿，没有涉及控制硅酸铁还原的技术。

公开号为CN1537958A的专利描述了一种还原焙烧高铁钛铁矿的方法，将矿石破碎洗净并配入还原剂混匀后装入密封容器，密封容器置入常规烧制红砖的轮转窑中与砖坯一起加热、保温、冷却、出窑。使用该方法还原焙烧高铁钛铁矿，可利用烧砖的轮转窑室与砖坯一起烧制，不需改变原有的烧砖工艺和制度，在完成烧砖的同时完成矿石的还原焙烧处理，使原矿中Fe₂O₃含量在12%以下，还原焙烧成本同时大幅度降低。该项技术虽然采用了装罐密封技术，但被还原的含铁物相是高钛磁铁矿，而不是硅酸铁，即便如此其中的Fe₂O₃仍有12%以下未被还原。此外，该技术采用烧制红砖的轮转窑，属于被国家产业政策淘汰的高能耗窑炉，因此该技术目前无法实施。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种在氧化气氛窑炉上进行深度还原～磁选联合处理铜冶炼渣生产铁铜合金微粉的方法，以实现综合回收该铜冶炼渣中铁和铜等有价元素，解决在铜冶炼渣中综合回收利用有价组分，避免燃料利用不充分和还原性气体污染大气，控制硅酸铁深度还原，避免物料与窑具容器壁反应粘连等问题的目标。

本发明主要解决两个方面的核心技术难题：一是在窑炉内创造1150℃～1400℃的高温强氧化气氛，保证燃料充分燃烧，同时利用窑具密封和优化的还原剂分布实现密封窑具内部的强还原高温环境，二是控制物料的反应过程，在石灰、碳酸钠等添加剂的作用下将硅酸铁中的Fe²⁺置换出来，99%以上还原成金属铁，控制金属铜进入金属铁，形成铁铜合金微粉，同时控制铁铜合金微粉尺寸在3～100um,以便后续的湿法弱磁选能够以高回收率选出高品位的铁铜合金微粉。