[发明专利]一种铜冶炼渣与锰铁矿共还原回收铁、铜和锰的方法

说明书

本发明公开了一种铜冶炼渣与锰铁矿共还原回收铁、铜和锰的方法，包括：(1)造球：将铜冶炼渣、锰铁矿和复合添加剂混匀后造球；所述复合添加剂包含石灰石60～80％；腐植酸钠20～40％；(2)预热：将生球进行干燥和预热，获得强度较高的预热球团；(3)预还原：将预热球团配入还原剂，在950～1050℃下进行还原反应；(4)熔分：将炽热的预还原球团和适宜比例的还原剂混合送入矿热炉中进行熔分，使渣铁分离，并冷却，获得含铜铁水和富锰渣；(5)浸出：将富锰渣经过破碎和磨矿后，然后经过碱浸和酸浸，浸出其中的MnO。本发明方法所获得含铜铁水，铁品位高于95％、铜品位高于1.2％，铁的回收率超过97％，铜的回收率超过90％，锰的浸出率超过90％，实现铁、铜和锰的高效利用。

技术领域

本发明属于工业废渣资源化利用技术领域，具体涉及一种铜冶炼渣与锰铁矿共还原回收铁、铜和锰的方法。

背景技术

我国铁矿、铜矿和锰矿资源贫、细、杂的特点，导致了国内铁、铜和锰供需矛盾十分突出，对国外优质矿石资源的依存度高居不下，这对国民经济健康稳定发展极为不利。同时世界范围内优质矿石资源日渐消耗，资源量不断减少，如何有效开发利用低品位复杂矿石资源将是今后解决铁、铜和锰资源瓶颈的基本手段之一。世界上约有80％的铜是通过火法冶炼工艺生产的，其余20％用湿法冶金获得，通常生产1吨冰铜大约可以产生2.2吨的铜渣。近年来，随着我国经济的迅速发展，我国铜产量也快速增加，已经超过智利跃居世界第一。2017年我国精炼铜产量高达820万吨，与此同时每年产出1500万吨以上铜渣，累计产出量超过了1.7亿吨。

铜冶炼产生的冶炼渣中Cu、Fe等金属含量较高，通常铜渣中铁含量40％左右，铜含量1％，远高于我国铁矿石和铜矿石可采品位(TFe27％；TCu0.6％)。铜冶炼渣的铜利用率不超过12％，而铁利用率不足1％。若有效地回收渣中有价组分，实现铜渣资源化，能缓解我国铜、铁资源严重不足的局面。目前，铜渣中铜的回收已趋于成熟。典型的处置工艺包括火法贫化工艺(反射炉法、电炉贫化法、沸腾炉法、真空贫化法)、熔渣缓冷-浮选工艺、铜锍提取工艺、湿法浸出等。其中，以熔渣电炉贫化法和缓冷-浮选法回收铜为主，并获得工业应用。但是，电炉贫化渣和浮选尾矿中仍残留一定量的铜(0.3-0.6％)及大量铁资源没有得到有效回收。目前铜渣中铁的回收主要通过直接还原-磁选、熔融还原或者高温改性-磁选等工艺。

锰铁矿是一种以铁、锰为主要元素、同时伴生有铝硅化合物的复杂铁矿石。此类矿石中铁一般以赤铁矿和褐铁矿形式存在；锰多以锰氧化物赋存，同时与铁嵌布紧密，关系复杂，因铁和锰的物理化学性质相近，还会形成类质同象；铝、硅矿物多以铝硅酸盐存在于矿石中；各元素间嵌布粒度微细，紧密共生，难以分离。目前较有效的手段是将其作为高炉炉料生产富锰渣，然而高炉富锰渣工艺需要以焦炭为燃料和还原剂，随着焦煤资源的不断减少，需要配套炼焦工艺以生产优质焦炭，但炼焦工艺环境污染大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜冶炼渣与锰铁矿共还原回收铁、铜和锰的方法，采用该方法可以同时实现铜渣与铁锰矿的综合利用，实现Fe、Cu和Mn元素的高效分离与提取。

本发明提供以下技术方案：一种铜冶炼渣与锰铁矿共还原回收铁、铜和锰的方法，包括以下步骤：

(1)造球：将铜冶炼渣、锰铁矿和复合添加剂混匀后造球，得到生球；

所述复合添加剂由按质量百分比计的下述组分组成：

石灰石 60～80％；

腐植酸钠 20～40％；

(2)预热：将步骤(1)制得的生球进行干燥和预热，获得强度较高的预热球团；

(3)预还原：将步骤(2)制得的预热球团配入还原剂，在950～1050℃下进行还原反应；