[发明专利]一种利用铜渣还原铁水直接冶炼含铜抗菌不锈钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种利用铜渣还原铁水直接冶炼含铜抗菌不锈钢的方法。

背景技术

目前我国的铜资源保有储量约为6000吨，已开发50%以上，尚未利用部分的铜矿中富矿少、贫矿多、原矿品位低，采选困难和利用困难。与此同时，铜冶炼产生的冶炼渣中的铜、铁等金属含量较高。我国目前铜渣排放量在2000t/a左右，而累积铜渣量2亿吨以上。铜渣中除铜外，还含有高达40%以上铁，其品位远高于我国铁矿石可采品位(TFe>27%)。现有铜渣即使进行贫化处理，但其中铜含量仍在0.5%以上，远高于我国铜矿0.3%的开采品位，另外，渣中还含有大量其它有价金属如锌、镍等。因此，如何有效地回收渣中有价组分，实现铜渣资源化生态化综合利用，是当前研究的重要课题。

目前关于铜渣回收利用仅限于铜或主要以铜的回收利用为主，工业中主要有选矿分离法和火法分离法。其中，选矿分离方法包括浮选分离技术得到铜精矿和磁选分离技术得到铁精矿。即从铜渣中浮选回收铜，收率达50wt%以上，所得铜精矿品位大于20wt%，但对强氧化熔炼铜渣回收率低，浮选尾渣中铜含量仍高达0.4wt%以上。目前，该方法在国内外得到广泛应用，较好地回收了铜，但浮选形成的大量高铁尾矿无法综合利用。而磁选铁由于效果差，在工业中应用极少，而且选矿基于水淬铜渣，高温铜渣的潜热未能充分利用。火法分离主要是电炉贫化法。铜渣经电炉贫化将渣与铜锍分离，分离出的铜锍回转炉吹炼流程，实现了铜的回收利用，但处理后残渣中含铜仍高达0.66%。杜清枝等利用真空贫化技术，对诺兰达富氧熔炼渣进行实验研究，成功地使渣含Cu从5%降到0.5%以下。但火法贫化法不但能耗较高，且仅回收铜，不能实现渣中铁、镍等等有价组元素的综合回收，造成严重的资源浪费。

除上述方法外，关于铜渣回收利用技术研究还有高温还原法以及湿法浸出等工艺。其中，高温还原法主要是以碳质作为还原剂对铜渣进行还原处理，例如孙铭良在高温和惰性气体保护条件下，用碳质还原剂、黄铁矿作为硫化剂对铜渣进行贫化处理，贫化处理后残渣中铜含量降至0.17%。罗光亮等人提出了“两步法”，首先以碳为还原剂还原回收部分铜；然后进一步还原回收铜铁合金。但该类方法存在还原工艺复杂、处理周期长，能耗高等缺陷，且有价组元综合收率低。湿法浸出法采用硫酸或氯气作浸出剂直接浸出或焙烧浸出，例如：Herreros等采用氯气浸出，铜浸出率达到80%~90%，同时10%的铁会被浸出,进入到浸出液中，后续处理难度很大。

目前，关于铜渣综合利用技术发展迅速。申请号为200910163234.7的专利提出了“一种熔融铜渣直接还原提铁的方法”，该法最终得到了铁水，但未考虑铜及其它有价组元的回收利用，但由于铁水中铜含量高，对下一步铁水利用带来困难。申请号为201010167157.5和201010216133.4的专利均提出了熔融铜渣中添加铁矿石熔融还原得到低硫、低铜铁水的思路。该法反应温度高达1600-1700℃，加入铁矿石的量为铜渣的7-10倍，能耗较高，增加了成本，且未考虑其它有价金属的回收利用，造成了资源的浪费。申请号为201110380257.0的专利提出了熔融铜渣氧化氯化回收铜铁的思路，同样未考虑其它有价金属的回收利用，且该法存在氯盐污染的问题。申请号为201210364451.4的专利提出了采用天然气为还原剂熔融还原铜渣，通过控制冷却过程，得到富铜铁合金和γ生铁，并未考虑其它有价组元的回收利用，也未考虑所得产品的综合利用问题。申请号为201310414062.2的专利提出在将熔融铜渣添加适量的含镍物料进行熔融还原制取不锈钢，该法同时回收铜、镍、铁等有价组元，但熔炼温度高达1500-1700℃，成本较高；但未考虑铜渣中砷、镉、铅等等有害组元的去除问题。

发明内容

针对现有铜渣处理方法存在的问题，本发明提出了一种利用铜渣还原铁水直接冶炼含铜抗菌不锈钢的方法，目的是得到具有ε-Cu析出相的含铜抗菌不锈钢，实现了铜渣中铜、铁、镍等有价组元的高值化利用。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行： 

（1）氧化除杂预处理：

将1250-1350℃的高温熔融态铜渣直接转注到高温还原炉中，喷吹氧气对熔融铜渣进行氧化除杂预处理，同时采用搅拌桨进行偏心机械搅拌，得到硫含量低于0.2mass%的氧化除杂预处理后的熔融态铜渣； 

（2）预处理后铜渣的熔融还原：