[发明专利]一种搅拌卷入煤粉还原铜渣的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种搅拌卷入煤粉还原铜渣的方法。

背景技术

近几年我国钢铁工业发展迅速，钢铁生产总量一直占据世界首位，但我国钢铁质 量不高，生产多为粗钢，高端钢铁产品还需进口，对于抗菌不锈钢更是几乎全靠进口。除此 之外，我国的铁矿石是贫矿多，复合矿石多品位低，大部分铁矿石也是依赖进口。随着铁矿 石价格飞涨，直接导致炼铁成本剧增，削弱了钢铁产业的利润空间，严重影响了中国钢铁产 业的发展。因此，寻求新的铁矿资源意义重大。

我国97%以上的粗铜由火法冶炼得到，视铜精矿品位和脉石成分高低的不同而有 所差异，每生产1t粗铜约产渣2.2t。与此同时，中国粗铜产量逐年攀升，至2015年底，年产 粗铜950万t/年，故中国每年约产生2100万吨铜渣，加之以往堆存的铜渣，至2015年底，中国 铜渣的堆存量已达2.7亿吨。而随着强氧化工艺熔炼的大力推行，高品位铜硫产出的同时， 渣中残留的铜含量也较高，冶炼过程中产出的渣含铜高达0.4%~4.6%之间，远高于目前0.3% 的铜矿开采品位。在储量巨大的基础上，再考虑其中的有价组分含量非常高，所以近年来有 很多科研工作者研究如何回收利用铜渣，包括还原回收其中的Fe、Cu等元素，用作建筑材料 等。

铜渣中含有大量的重金属，大量长时间堆积后会对周边环境造成污染。在过去的 两百年中，研究工作者们研究了铜渣二次利用的工艺，主要分为物理和化学两大类。物理方 面主要是利用铜渣的物理性质来回收利用，主要用于做建筑材料，包括制水泥、路堤、集料、 玻璃、道渣、瓷砖以及金刚砂等；化学方面主要是指用提取冶金工艺从其中提取有价金属， 包括火法、湿法以及火法-湿法联合法等。铜渣中的提取冶金主要为Fe和Cu两种金属，Cu方 面有还原制备铜硫然后回炉熔炼等，Fe方面则有高温下添加还原剂还原其中的铁的氧化物 制备钢材等，其中的还原剂的种类有石墨、甲烷、H₂等。这些铜渣处理工艺均各有利弊，因 此，如何处理铜渣，应以具体的铜渣为对象来具体分析。

目前对铜渣最主要的利用方法是对其进行贫化回收其中铜锍，主要有火法贫化和 浮选回收，但这两种方法铜的回收率均未达到工业需求。选矿法是将热铜渣缓慢冷却，使铜 矿物颗粒长大，保证浮选过程中对铜的良好捕集，但此流程周期较长，且有大量的能量浪 费。理论上缓冷选矿只能回收绝大部分的夹杂锍，选矿所得尾矿含铜一般在0.35%以下，只 有极少数铜厂可以控制到0.2%以下。除此之外，缓冷选矿对渣包数量和缓冷场占地面积的 要求更是限制了中小型企业的使用，工艺流程中大量水的使用也大大降低了工艺的环境效 益。

火法熔炼是将热态炉渣直接放入还原炉进行沉降和还原，一般工业上渣含铜一般 在0.4%~0.5%左右。目前火法还原过程都是在热态铜渣中直接加入还原剂，但还原剂浮于熔 渣表面，难以与熔渣熔池充分接触，还原剂利用率极低，大大降低还原剂的利用率，且还原 过程还原剂挥发严重，造成非常严重的环境污染。

铜渣中含有大量的铁，对于铁的回收，一般有磁选法回收和还原回收，还有两者结 合的“焙烧—还原—磁选”工艺，但成本较高，尤其随着生铁价格的不断下降，单纯回收铁工 艺得不偿失。

除此之外，铜渣还被广泛应用在喷砂工业，生产研磨工具，喷砂材料，切割工具，瓷 砖，玻璃和屋面颗粒材料等。铜渣已可以作为水泥添加剂制作硅酸盐水泥，混凝土中的骨料 以及沥青混合物的替代品。但此种利用未能将铜渣最大化的利用。

综合以上铜渣的各种处理方法可以看出，目前对铜渣的研究主要集中在回收其中 一种或几种有价元素，而对其他的元素则抛弃，这样就造成了资源的浪费。而且单一组分回 收的回收率普遍不高，工业普及困难。另一方面，从现有文献来看，极少有技术同时关注铜 渣中Cu和Fe，乃至其他有价金属元素的回收。而还原剂方面主要集中于固态的煤粉，实际工 业化中存在加入煤粉困难，难以使之充分与熔渣接触并反应，回收铁中S的含量较高。

因此，提出一种新的还原剂加入方法处理铜冶炼渣来克服上述不足是非常必要 的，不但有效提高还原剂利用率，降低尾渣含铜，提高铜熔炼渣还原水平，而且可以改善现 场环境。