[发明专利]一种利用铜渣生产氧化锌与硅铁合金的方法

说明书

本发明公开了一种利用铜渣生产氧化锌与硅铁合金的方法，包括以下步骤：1)将铜渣、还原剂与粘结剂经过配料、混合后再经过压球或圆盘造球工艺制备成铜渣含碳球团，再将铜渣含碳球团烘干待用；2)将铜渣含碳球团直接送入还原炉内进行还原，形成金属化球团；3)还原炉产出的金属化球团，经过水淬冷却、磨矿磁选得到含硅铁粉和尾矿；4)将含硅铁粉与硅石颗粒、还原剂混合压块后直接送入矿热电炉冶炼，得到硅铁合金与炉渣。本发明采用直接还原与矿热炉熔炼相结合的创新工艺，在直接还原炉中将锌元素回收得到高附加值的氧化锌粉，通过磨矿磁选得到金属化率大于97％的含硅铁粉，大大节省了电耗和原料成本。

技术领域

本发明涉及铜冶炼渣处理工艺，更具体地说，涉及一种利用铜渣生产氧化锌与硅铁合金的方法。

背景技术

铜渣是炼铜过程中产生的渣，属有色金属渣的一种。采用反射炉法炼铜排出的废渣为反射炉铜渣，采用鼓风炉炼铜排出的废渣为鼓风炉铜渣。中国是世界主要铜生产国，且90％采用火法冶炼工艺，每生产1吨铜将产出约2.2吨冶炼渣，近几年，我国每年铜渣产生量约1600万吨，历史堆存量超过1.2亿吨。铜渣的化学组成为SiO₂：30％～40％，CaO：5％～10％，MgO：1％～5％，Al₂O₃：2％～4％，Fe：27％～40％，Zn：1％～3％；主要物相为铁橄榄石，其次为磁铁矿、玻璃体和硫化物。目前，大多数铜冶炼企业将铜渣部分出售给建材企业去用于水泥添加剂和制砖，部分堆存，没有最大限度的回收冶炼渣中的有价金属。在铜冶炼行业利润降低、环保要求日益严格的情况下，合理的对铜渣进行综合处理并实现经济效益，对铜冶炼企业来说至关重要。

硅铁是以焦炭(或兰炭)、钢屑(或球团矿)、石英(或硅石)为原料，用电炉冶炼制成的铁硅合金，其中硅石粒度80mm～140mm，焦炭粒度8mm～18mm，球团矿粒度8mm～18mm。硅铁常用于炼钢时的脱氧剂，同时硅铁还可作为合金元素加入剂，广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中，硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。

如专利公开号CN105886765A公开了一种制备硅铁的方法，该方法包括：将铜渣、硅石和中低阶煤进行混合处理，以便得到混合物料；将所述混合物料进行冶炼处理，以便得到含硅铁水和硅铁渣的混合溶体；以及将所述含硅铁水和硅铁渣的混合溶体进行渣铁分离处理，以便得到硅铁合金产品。该方法利用铜渣主要成分为铁氧化物和二氧化硅的特点，利用铜渣替代铁屑以及部分替代硅石冶炼硅铁，降低硅铁生产成本。

上述发明将铜渣、硅石和中低阶煤进行混合处理得到混合物直接进行冶炼处理得到硅铁水，由于铜渣中的铁物相为铁橄榄石(Fe₂SiO₄)，在生成硅铁的过程中，煤中的碳要先还原铁橄榄石(Fe₂SiO₄)，然后才能还原SiO₂，与中低阶煤反应时间被加长，因而矿热炉电耗增加，该发明所述冶炼处理的温度为1700℃～2000℃，时间为0.5～2小时，此外该发明没有回收铜渣中2％～3％的锌元素，造成锌元素白白被浪费掉。

如专利公开号CN107760977A公开了一种硅铁合金产品制备方法：1)将铜渣、镍渣、钢屑、硅石和碳质还原剂按照质量比为50：50：20：120：70～100进行混合；镍渣、铜渣中全铁的质量分数35％以上，硅石中二氧化硅的质量分数不小于95％；碳质还原剂中固定碳含量不低于75％，灰分布高于15％；便得到混合物料；2)将混合物料进行冶炼处理，冶炼处理的温度为1650℃～2100℃，时间为1.5～2小时，便得到含硅铁水和硅铁渣的混合溶体；以及将所述含硅铁水和硅铁渣的混合溶体进行渣铁分离处理，以便得到硅铁合金产品。本发明可以有效实现镍渣、钢屑、铜渣的废物利用，避免镍渣、钢屑、铜渣污染环境，提高了经济效益。