[发明专利]一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法，包括如下步骤：（1）将石膏渣与碳质还原剂混合均匀，进行造粒或压片，得到混合粒料或混合片料；（2）将所得混合粒料或混合片料加入高温铜熔炼渣中；（3）将步骤（2）所得的混合物缓慢冷却，既得缓冷渣。本发明的方法相对于现有工艺，不仅能耗低，而且金属回收率高、成本低、流程简单、物料简单、易于实现工业化应用，具有很高的工业应用前景和价值。

技术领域

本发明属于冶金工程、化学工程和工业固体废弃物资源化利用技术领域，涉及一种利用石膏渣强化回收铜熔炼渣中有价金属的方法。

背景技术

火法炼铜一般包含造锍熔炼、冰铜吹炼、阳极精炼和阳极浇注，产出供电解精炼使用的阳极板。过程会产生相当于金属铜质量3～4倍的冶炼炉渣，主要由Fe_xO、SiO₂、CaO、MgO、ZnO、Al₂O₃等氧化物组元组成，同时含有少量Cu、Ni、Ag等有价金属和一定量的As、Pb等有害元素。吹炼渣和火法精炼渣一般含铜较高，但体量小，可作返料处理。

熔炼渣是铜冶炼厂体量最大的冶炼渣，也是物料开路的主要方式，铜熔炼渣主体物相为铁橄榄石（2FeO·SiO₂）、磁性氧化铁（Fe₃O₄）和氧化物共熔玻璃体，主要化学元素包括Fe、O、Si、Ca，Zn、Al、Mg、Pb、S、As等，此外还含有一定量Cu、Au、Ag、S，特殊情况下还含有Ni、Co等有价金属，从炉渣中回收相关有价金属不仅能提高资源利用率，还能减少冶炼渣对生态环境造成的不良影响。铜熔炼渣一般含Cu 1～6wt%，此外还含有Ag等有价金属，需进一步回收。当前有两种常见工艺回收其中的铜等有价金属，炉渣缓冷-磨浮选矿是目前金属回收率较高的工艺，浮选渣精矿返回熔炼系统，选矿尾渣一般含铜约0.3wt%，作为副产品外售制水泥；也可采用电炉贫化熔炼渣工艺回收有价金属，得到的电炉终渣含铜约0.5wt%，经水淬粒化后外售作基建辅材或除锈剂，目前我国铜企多采用炉渣缓冷-磨浮选矿工艺。

当前各类富氧强化熔炼技术的生产实践中，熔炼阶段一般控制反应温度为1180～1320℃，控制体系氧势为10^-8～10^-9atm，渣中Fe/SiO₂质量比为1.00～1.90，渣中Fe₃O₄含量为5～32wt%，渣中含铜1～6wt%。

熔炼渣的处理中，Au、Ag等有价金属多跟随Cu迁移，应着重考虑渣中铜的物相形态和反应规律。熔炼渣经电炉贫化、澄清分离后炉渣含铜约0.5～0.8wt%；经缓冷、磨浮选矿后尾渣含铜约0.3wt%。对比可知，两种工业化技术路线中缓冷-磨浮选矿的技术路线能获得更高的铜（有价金属）回收率，但其仍存在技术限制，尾渣含铜接近氧化型铜矿开采的边界品位。在资源日益匮乏的情况下，进一步强化熔炼渣中Cu等金属的回收具有重大意义。

熔炼渣中铜的赋存形态对铜回收工艺路线的选择和回收效果具有重要影响，缓冷渣的工艺矿物学研究表明，铜在熔炼渣中有三种存在形态，分别为硫化物形态，包括Cu₂S、CuFeS₂等，其次为氧化物形态，包括CuO、Cu₂O、Cu₂O·Fe₂O₃等，最后还有少量金属铜弥散颗粒。生产实践和科学研究表明，生产高品位冰铜会导致炉渣含Fe₃O₄偏高，炉渣粘度增加，冰铜与炉渣分离条件变差，渣含铜增高。

CN101491789A公布了闪速炉、转炉和贫化电炉三种铜冶炼工艺混合扎的选矿工艺，采用选矿法回收混合渣中铜，但发现氧化态的有价金属回收困难，金属综合回收率低。