[发明专利]从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法

说明书

技术领域

本发明涉及从铜冶炼渣中分离出铁、铜、二氧硅三种组分的方法，特别是一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法。属湿法化学冶金技术。

背景技术

炼铜废渣主要来源于火法治炼工艺，如反射炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达法、艾萨法等。据统据，我国每年铜渣产出量在150万吨以上，目前铜渣累计量已超过2500万吨。由于生产工艺的不同，铜渣的化学成份也有一定的差异，铜渣中均含有大量的有价金属元素，尤其是Cu(Wcu＝0.35~4.6％)和Fe(WFe22~63％)。而且铜渣中的物相主要有铁硅酸盐、铁氧化物、铜锍(Cu₂S-FeS固熔体)长石以及极少量的金属铁和金属铜等，其中WCu约有60％以硫化铜形式存在。SiO₂含量一般在22-39％左右。传统的处理方法是将这些废渣直接堆放，这样即占用了土地，又造成了铜、硅和铁资源的极大浪费及环境污染。目前国内外铜渣处理的方法主要有火法贫化(如反射炉贫化、电炉法等)、选矿法、湿法浸出(包括直接浸出、间接浸出和细菌浸出)和高温炭热法，仅能回收铜渣中的较少部分Fe和Cu，回收率较低，回收成本较高，综合回收利用率不高；选矿所得铁精矿产率低、含硅量严重偏高、成本高、质量差、限制了其在炼铁生产中的直接应用。此外，由于铜渣具有良好的物理机械性能，少量用于生产铜渣水泥、磨料工具或用作铺路材料(因矿渣的活性低、比重较大、亲水性差，应用于生产水泥和混凝土带来很大难度；再因渣中含有较多铁元素，故水泥厂现只将其用做铁质校正剂，但添加量很小，只占水泥重量的3％，市场无法大量消化，不可能从根本上解决问题)，但资源利用效率不高且有限，不能从根本上解决问题。因此开发铜渣综合利用，对资源循环利用和环境保护具有重要的现实意义。

目前存在的最大难点有：铜渣中铜、铁、硅镶嵌粒度极细且分布均匀，多种矿物互相包裹，使其结构致密坚硬、化学性质稳定，现有技术难于分离，资源化利用率较低；铜渣主要以铁硅酸盐、磁性氧化铁，铁橄榄石(2FeO.SiO₂)、磁铁矿(Fe₃O₄)及一些脉石组成的无定形玻璃体，弱磁性的铁橄榄石所占比例越大，磁选法降硅较困难，限制了其在炼铁生产中的直接应用；铜渣表面类似玻璃体，选矿药剂难以作用到其中包裹的铜元素，致使现有选矿方法效用较低。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提出了以铜冶炼渣为原料采用湿法化学冶金技术综合回收铜渣中Fe、Cu、SiO₂的方法。具有资源综合利用率高、加工成本低、工艺流程短、产品附加值高；二氧硅回收率≥75％，铜回收率≥76％，铁回收率≥85％；处理过程无废水排放，工艺废水能实现零排放；处理过程无固体废弃物产生，固体废物综合利用率达100％。

本发明是这样实现的：一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步骤：将铜渣破碎至颗粒直径＜5mm；加入盐酸或无机酸；加热反应；搅拌，控制反应终酸浓度pH＜4，过滤分离二氧化硅，滤渣经干燥即得成品白炭黑；浸出过滤液加碱即石灰乳调节pH＝6～9，经沉淀、分离回收铁和铜，滤渣经干燥、破碎选择性分离出氧化铁相与含铜相；滤液经浓缩至饱和得成品液体氯化钙。

所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt％以上，

所述的加热反应的温度为50～110℃之间，时间为0.5～16小时，搅拌的速度为60～500r/min，

所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1～25∶1。

一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步骤：将铜渣破碎至颗粒直径＜5mm；加入盐酸或无机酸；加热反应；搅拌，控制反应终酸浓度pH＜4；过滤分离二氧化硅，滤渣经干燥即得成品白炭黑；浸出过滤液中碱调节pH值至6~7，沉淀10分钟后再通过离心过滤机过滤得氢氧化铁，而后经干燥得氧化铁成品；滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。

所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt％以上。

所述的加热反应的温度为50～110℃之间，反应时间为0.5～16小时，搅拌的速度为60～500r/min。

所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1～25∶1。

所述的控制反应终酸浓度pH＜4。