[发明专利]一种炼铜弃渣全组分有价元素利用的工艺方法

说明书

一种炼铜弃渣全组分有价元素利用的工艺方法；将熔融态的铜渣输进入贫化烟化复合熔炼炉，利用高温炼铜弃渣显热采用熔渣底侧吹+平吹浸没式燃烧，喷入气‑固多相还原剂，直接将熔渣进行高效火法贫化以沉降回收冰铜；并协同还原烟化金属锌，烟气中的锌经氧化和高效凝聚分离，获得高品位氧化锌粉；贫化后的熔渣进入渣包，获得具有较高磁性能的调质渣；将调质渣输送到渣场冷却后进行破碎磁选，回收铁精粉；剩余尾渣经过配料、粉磨、造粒、成型和干燥，送入窑炉烧结，获得具有黑色或棕红色的通体高档建筑陶瓷砖；本发明改变现有铜冶炼行业炼铜弃渣无法全组分高效利用的现状，实现炼铜‑锌‑铁‑陶瓷行业的产业链耦合，提升铜冶炼行业资源综合利用水平。

技术领域

本发明涉及有色冶金技术领域，具体涉及一种炼铜弃渣全组分有价元素利用的工艺方法。

背景技术

炼铜弃渣是铜精矿造锍熔炼过程中形成的熔炼渣，也简称为铜渣，通常每冶炼1吨精铜会排放2.2吨熔炼渣。目前，我国年生产800多万吨铜，超过世界产量的40%，相应的每年的铜渣排放量已超过2000万吨，历史累计量达到1.3亿吨。铜渣化学组成中含有1.2-4.6%的金属Cu、35-45%的全Fe和近50%的SiO2，是一种具有价值的二次资源。但现有利用技术导致铜渣的铜利用率不超过12%，铁和锌的利用率不超过1%，90%以上的铜渣被废弃堆存，难以利用。而铜渣中存在Pb\Zn\Ni等重金属元素，使得堆存的铜渣不仅导致资源浪费，还存在有害离子浸出等生态与安全隐患。

发明内容

为解决现有技术问题，本发明提供了一种炼铜弃渣全组分有价元素利用的工艺方法，具体技术方案如下：其工艺步骤为：

1）将熔融态的铜渣送入贫化烟化复合熔炼炉，采用熔渣底侧吹+平吹浸没式燃烧，喷入气-固多相还原剂和富氧气体，直接将熔渣进行高效火法贫化以沉降回收冰铜；同时铜渣中的锌被还原烟化成金属锌进入烟气，在烟气处理系统中锌经氧化和高效凝聚分离，获得高品位氧化锌粉；

2）经贫化烟化复合熔炼炉处理后的贫化渣进入渣包，随即喷吹空气+烟气+N2等混合气体，同时加入复合熔剂对贫化渣快速氧化，获得具有较高磁性能的调质渣；

3）将调质渣输送到渣场冷却后进行破碎磁选，回收铁精粉；

4）剩余尾渣经过配料、粉磨、造粒、成型和干燥，然后送入窑炉烧结，获得具有黑色或棕红色的通体高档建筑陶瓷砖。

进一步的，所述熔融态的铜渣温度为1150-1180℃。

进一步的，所述喷入气-固多相还原剂为煤粉、天然气，优选为天然气。

进一步的，所述富氧气体为空气、氧气、氮气中的一种或多种，富氧气体的氧浓为15-70v%，优选为50v%。

进一步的，所述喷入气-固多相还原剂和富氧气体整体为还原气氛，若气-固多相还原剂优选为天然气时，控制天然气与氧气的体积比值为0.65。

进一步的，所述贫化烟化复合熔炼炉的反应温度为1250-1280℃。

所述的复合熔剂为钠基和钙基熔剂，添加剂掺量3-10w％，优选为5w%。

进一步的，窑炉烧结温度为1000~1100℃。

进一步的，所述剩余尾渣制备陶瓷的尾渣掺量＞70％。

本发明的有益效果如下：

(1)系统能量高效利用：①直接利用铜精矿造锍熔炼过程排放的1300℃熔炼弃渣热量（43公斤标煤/吨）;②后序氧化调质过程与前序还原贫化过程耦合衔接，直接利用金属离子氧化放热能量实现低能耗调质；③熔渣输送及调质过程表面增加覆盖剂，新型渣包增加保温层，减少熔渣高温高质热量的损失。