[发明专利]一种由含铜与铁的混合熔渣生产的方法

说明书

技术领域

本发明属于熔渣冶金技术领域，具体涉及一种由含铜与铁的混合熔渣生产的方法。

背景技术

我国是世界上金属铜、金属铅、钢铁与铁合金产量最多的国家。铜的火法冶炼过程“造锍熔炼-铜锍吹炼”产生铜渣，铜渣是重有色冶金中的第一固体废弃物。铅的火法冶炼过程传统炼铅工艺“烧结-鼓风炉还原-烟化炉”或直接炼铅工艺“氧化吹炼-高铅渣还原-烟化炉”等工艺产生了大量的铅冶炼渣。钢铁生产过程中产生了高炉渣、钢渣、铁合金炉渣等钢铁冶金渣，是钢铁联合企业的第一固体废弃物。

铜渣包括含铜熔炼渣、含铜吹炼渣、铜火法贫化渣、铜渣浮选尾矿、湿法炼铜渣。含铜熔炼渣产生于“造锍熔炼”过程中，不仅含有铜、铁、锌、镍、贵金属，而且含有较高含量SiO₂、CaO等冶金熔剂，每年排放出2000万吨以上，目前累计堆存达2亿多吨。随着铜冶金技术的不断发展，传统炼铜工艺正逐渐被闪速熔炼、诺兰达、瓦纽科夫、艾萨、奥斯麦特、三菱、金峰、底吹等新技术取代，铜熔炼渣中Cu、Fe等金属含量提高，渣中铜含量达20％，远高于目前0.2％～0.3％铜矿可采品位，铁含量高达50％，远大于冶炼铁矿29wt％的平均品位。渣中还含有贵金属，大部分贵金属是与铜共生的。因此，铜熔炼渣是一种重要的二次资源。由熔炼炉放出的熔融铜熔炼渣温度高于1100℃，熔融铜渣也是重要的物理热资源。

“铜锍吹炼”产生含铜吹炼渣(转炉吹炼渣、闪速吹炼渣、顶吹炉吹炼渣、低吹炉吹炼渣等)，渣中铜含量达到35％，铁含量高达55％，渣中还含有锌、铅、贵金属等有价组分。同时，熔融含铜吹炼渣也是重要的物理热资源。目前工业上主要采用返回熔炼炉或电炉贫化或浮选选矿方法进行回收，生产成本高，仅回收铜组分，没有考虑回收其它有价组分，如铁、锌、贵金属等有价组分的回收，而且浮选法产生严重的二次污染。

含铜熔炼渣与含铜吹炼渣采用返回熔炼炉或火法贫化或选矿方法，仅考虑铜组分的回收，贫化或选矿效果不好，火法贫化后或浮选后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。火法贫化或选矿后，渣含铜>0.4％以上，高于铜的可采品位0.2％。较高的渣含铜，不利于后续的直接还原提铁或熔融还原炼铁，原因在于：在还原过程中，铜易还原并进入生铁。一般铁矿石允许含铜质量分数不超过0.2％，当超过0.3％时会降低钢材的焊接性，并引起钢的“热脆”现象，使轧制时产生裂纹。

铅的火法冶炼过程“烧结-鼓风炉还原-烟化炉”或“氧化吹炼-高铅渣还原-烟化炉”等工艺中，产生铅冶炼渣。铅冶炼渣包括含铅熔炼渣与烟化炉渣。“烧结矿鼓风炉还原”或“固态高铅渣还原”或“液态高铅渣还原工艺”还原工艺产生含铅熔炼渣，含铅熔炼渣通过烟化炉冶炼产生烟化炉渣，铅冶炼渣(烟化炉炉渣与含铅熔炼渣)是重要的二次资源。铅冶炼渣(含铅熔炼渣或烟化炉炉渣)温度在≥1050℃，铅冶炼渣不仅是重要的物理热资源。

高炉渣、钢渣与铁合金炉渣含有较高含量的金属铁、铁氧化物、铬氧化物、五氧化二磷、SiO₂、CaO、MgO等有价组分是重要的二次资源；由高炉、炼钢炉与铁合金炉排放出熔融炉渣温度≥1300℃，因此，熔融高炉渣、熔融钢渣与熔融铁合金炉渣也是重要的物理热资源。

铜渣、铅冶炼渣、高炉渣、钢渣、铁合金炉渣中含有大量SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃等冶金熔剂，化学反应活性强，是物理化学性质优良的熔渣体系，是冶金熟料。且由冶金炉流出的熔融铜渣、熔融铅冶炼渣、熔融高炉渣、熔融钢渣与熔融铁合金炉渣，蕴含丰富热能资源，含大量热态冶金熔剂。熔融铜渣、熔融铅冶炼渣、熔融高炉渣、熔融钢渣与熔融铁合金炉渣化学组成、矿物组成与水泥熟料相近。

另外，火法炼铅与湿法炼锌产生大量含铜、铁、铅、锌、金、银等组分的含铜物料，是重要的的二次资源。火法炼铅工艺产生含铜烟灰、铅冰铜、黄渣、粗铅火法精炼渣，湿法炼锌工艺产生湿法炼锌渣、湿法炼锌大窑渣等。

同时，现有铜的火法冶金工艺适于处理硫化铜矿，但难以处理氧化铜矿。目前，还没有一种技术能大规模同时处理氧化铜矿物、硫化铜矿物与含铜物料，实现铜、铁的生产及二次资源的充分利用技术用于处理矿渣的环境污染问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题