[发明专利]一种高铁、高硅有色金属冶炼渣中提取有价元素方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金材料领域，适用于从有色冶炼渣中火法提取有价元 素，生产低碳、低硫铁液，可用于耐热结构钢等。

背景技术

铜、镍等有色金属元素多与铁、硅等元素共生赋存于地壳中，有色 金属冶炼时铁、硅等元素常以杂质组分进入渣相，其中铁元素占30％以 上，同时含有镍、铜等。尽管，从化学成分上铁含量比较高，但由于它 以铁橄榄石形式存在，使用煤等碳质还原剂提取金属铁时，固态还原因 其结构致密，还原速率低、金属相内硫含量高等，液态还原容易产生泡 沫渣、炉衬侵蚀严重等，操作困难，迄今为止在工业上还没有一种好的 办法来提取有色冶炼渣中有价元素，致使铜、镍等有色金属冶炼厂，弃 渣堆积成山，不仅是资源浪费，也显现出严重的生态问题。

发明内容

本发明提出一种高铁、高硅有色金属冶炼渣中提取有价元素方法， 以解决二次资源利用和环境问题，如图1所示，它主要包括物理改性、 氧化改性、还原处理、磁选分离、配渣-熔分和成分调整六个过程，从 有色金属冶炼渣中提取有价元素铁、镍等生产低碳、低硫铁水，可用于 生产耐热结构钢。

在物理改性过程，通过破碎有色金属冶炼渣成足够小颗粒，增加比 表面积，缩短在固相内气相扩散距离，来提高气-固相反应速率。

在氧化改性过程，通过氧气或含氧气体与有色冶炼渣内铁橄榄石反 应，转化成易还原的Fe₂O₃，即

另外，晶型转变也导致Fe₂O₃与SiO₂间出现大量微裂纹，为CO还原Fe₂O₃提 供通道，改善反应动力学条件；同时，氧气或含氧气体与有色冶炼渣中 镍锍(Ni₃S₂)或铜鋶(Cu₂S)反应，即

2Ni₃S₂+7O₂＝6NiO+4SO₂(2)

2Cu₂S+3O₂＝2Cu₂O+3SO₂(3)

形成SO₂气体逸出，达到脱硫的目的。

在还原处理过程，通过配加碳质还原剂与氧化改性后的有色冶炼渣 混合，来还原有价元素，即

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO    (4)

或Fe₂O₃+3CO＝2Fe+3CO₂(5)

和

Fe₂O₃+C＝2FeO+CO    (6)

或Fe₂O₃+CO＝2FeO+CO₂(7)

以及

NiO+C＝Ni+CO(8)

或NiO+CO＝Ni+CO₂(9)

Cu₂O+C＝2Cu+CO(10)

或Cu₂O+CO＝2Cu+CO₂(11)

等。铁、镍、铜等有价元素大部分还原成单质，仅控制有少量二价铁存 在于渣中，既避免后续过程出现泡沫渣，减弱FeO对反应器炉衬的侵蚀， 又保证后续过程中FeO与碳反应来降低金属相内碳含量。

在磁选分离过程，通过磁场选别还原后的有色金属冶炼渣与残留于 渣中的未反应碳质还原剂和已反应出现的灰份等，减少还原过程带入的 杂质，同时避免过多的碳后期进入金属相。

在配渣-熔分过程，配入一定比例碱土金属氧化物进有色金属冶炼 渣，改善渣的冶金性能促进渣-金分离，同时改善熔渣的脱硫性能，即

[S]+(O^2-)＝(S^2-)+[O](12)

进一步降低金属相内硫含量。另外，高温下渣相内FeO也会与残留碳反 应：

(Fe²⁺)+(O^2-)+[C]＝[Fe]+CO(13)

降低金属相内碳含量。