[发明专利]一种多元气体分步喷吹实现铜渣深度贫化的方法

说明书

本发明提供一种多元气体分步喷吹实现铜渣深度贫化的方法，该方法充分利用熔融铜渣余热，气化脱硫使铜锍转化为氧化物，再选择性还原获取含铜较高的铜铁合金，解决冶炼过程中铜渣贫化难题，并产出低硫低铜贫化渣，为后续提铁过程创造条件，实现了铜渣的深度贫化，摒弃了传统贫化的造锍贫化过程，而是先通过气化脱硫过程将铜锍转化为氧化物，再通过还原剂选择性还原其中氧化物，获得铜铁合金相。操作简单，适应性强，在原有电炉上进行改造即可实现，且可处理与铜渣性质相近的镍渣，便于综合回收Cu、Ni、Co、Fe等金属元素。

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种多元气体分步喷吹实现铜渣深度贫化的方法.

背景技术

铜火法冶炼中，熔炼和吹炼过程均产生大量炉渣，渣中含铜1％～8％，以硫化物形式存在，通常需进行选矿或电炉贫化，以降低渣中的铜含量。选矿贫化可使渣中铜最低降至0.3％，但基建投资大，工艺流程复杂，渣需缓冷，热量难以利用，且不能回收其中Ni、Co等金属元素；电炉贫化工艺简单，热态渣可直接利用，但尾渣铜含量通常达0.5％～1.0％，铜回收率低。

近年世界铜渣年排放量达6000万吨以上，我国近年铜渣年排放量达1200万吨，均为露天堆放，造成塌方、水土污染等安全隐患，给环境带来沉重负担。露天堆积的铜渣中Cu、Ni、Pb等金属会逐渐流失，不仅对周边水土造成污染，还会降低铜渣再回收处理的经济价值。

铜渣深度贫化主要采用低氧势、高硫势的还原造锍方法，促进锍体与渣分离，实现铜渣深度贫化。通过添加焦炭、煤块、天然气等还原剂增强贫化炉内还原气氛，将Fe3O4还原为FeO，降低熔渣粘度，加快沉降过程中冰铜与熔渣的分离；添加含硫矿物，增强硫势，降低冰铜品位，进而降低渣中铜锍的溶解含量，达到深度贫化的目的。但冰铜密度(4.5×103kg/m3)与FeO-SiO2渣系密度(4.0×103kg/m3)接近，且两相界面张力(0.02～0.06N/m)很小，冰铜易悬浮于熔渣中，沉降分离困难。采用该方法，国内企业贫化渣铜含量普遍可降至0.5％，国外企业最低可降至0.3％，其排放尾渣铜含量仍较高，深度贫化潜力较大。

近年来，国内外研究学者在采用还原提铜提铁实现铜渣进行综合利用方面进行了大量研究，但存在的问题主要集中在所得铁水硫、铜等杂质元素含量高，添加剂CaO或CaCO3加入量大，所得铜、铁分离困难，磨矿成本高等方面，至今未见工业投产报道。申请号为201010167157.5的专利提出了一种铜渣熔融还原制得低硫铁水的方法，但初始铁水硫含量高，需消耗大量的精炼脱硫渣，且铁水中铜未被脱除，难以作为炼钢原料大量使用；申请号为201210520356.9的专利提出了一种废铜渣的处理方法，但铜渣硬度大，磨矿成本较高，后续氧化焙烧需额外能耗；申请号为201010216133.4的专利提出了一种铜渣与铁矿石混合熔融还原制得低铜铁水的方法，但该方法是将铜稀释来降低铁水铜含量，铜渣难以大量利用；申请号为201210210648.2的专利提出了一种还原气氛窑炉中快速还原铜渣生产铁铜合金的方法，但该工艺磨矿、选矿难度大，所得铜铁合金粉作为合金铜含量过低，而作为炼铁原料铜含量又超标，利用前景不好；申请号为201210364451.4的专利提出了一种从冶炼铜渣中直接还原回收铜铁的方法，但该工艺使用天然气还原铜渣中的铁，天然气消耗量大(大于300Nm3/t渣)，经济效益差，还需要添加大量熔剂调整碱度(维持碱度1.0～1.5时，需添加石灰200～300kg/t渣)，生产成本较高，且还原后的铜铁合金与γ生铁分离困难，未提及两金属相分离的有效手段。