[发明专利]一种铜渣还原提取含铜生铁及其尾渣胶凝材料及其制备方法

说明书

本发明属于有色金属冶炼固废综合利用领域，涉及转炉铜渣还原含铜生铁后尾渣制备胶凝材料的方法，具体涉及一种尾渣配制水泥的方法。所述熔融铜渣改质还原含铜生铁并利用尾渣制备的胶凝材料，以熔融铜渣为原料，采用中频感应炉设备，将铜渣、改质剂、还原剂和辅料加热熔融，达到预设温度及保温时长，使得熔融状态的铜渣中含铁物相转化成铁合金，实现渣、铁分离，进而获得铁合金和尾渣。然后将熔融尾渣水淬急冷，再以水淬尾渣为原料，采用激发剂将其制备为水硬性胶凝材料。本发明方法得到的新型胶凝材料各项性能指标良好，较硅酸盐水泥制品具有抗侵蚀性能优良的特点；其制备方法实现了固废零排放，从而解决铜渣大量堆存、污染环境、资源浪费的问题。

技术领域

本发明属于有色金属冶炼固废综合利用领域，涉及一种转炉铜渣还原含铜生铁后尾渣制备胶凝材料的方法，具体涉及一种尾渣配制水泥的方法。

背景技术

随着我国经济建设的迅速发展，工业生产伴随着大量的副产品甚至是废弃物产生，而有色冶炼渣就是其中之一，如果没有被利用只能大量堆弃。铜渣是有色冶金行业中的一种主要固体废弃物，其组成复杂，由多种氧化物构成，并伴有硫化物、氟化物等物质。渣中除含有铜、铁、锌、金、银等，也含有砷、铅等剧毒元素物质。大量堆存的铜冶炼渣不仅占用土地资源，而且严重污染大气和水源，因此消纳堆存铜渣问题急需解决。

铜渣中含有大量的铁和硅，铁含量约40％，相当于我国铁矿石的平均品位，具有一定的回收价值。铁主要分布在橄榄石相和少量磁性氧化铁相中，难于提取和富集，虽然文献报道相关回收理论与技术，但因回收成本过高而无法推广应用。

铜冶炼炉渣中FeO和SiO2的含量之和接近80％，而CaO含量却偏低，与硅酸盐水泥建材的成分差异较大，在建材应用方面，不像炼铁产生的高炉矿渣可直接大量用于水泥和建材领域，而铜渣仅作为水泥生产中的铁质校正原料，用量很小。另据报道，铜渣作为砂的替代品用于水泥和建材，然后，铜渣中的氧化铁等碱性物质同大气中的水分和CO2发生化学反应而风华和溶解，碱性环境下会引起膨胀，造成对结构的破坏限制了其在建材领域的应用。

为解决现有技术存在的问题，并能大规模消纳铜渣，特提出此发明。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种铜渣还原提取含铜生铁及其尾渣胶凝材料制备方法，所述熔融铜渣改质还原含铜生铁并利用尾渣制备的胶凝材料，以熔融铜渣为原料，采用中频感应炉设备，将铜渣、改质剂、还原剂和辅料加热熔融，达到预设温度及保温时长，使得熔融状态的铜渣中含铁物相转化成铁合金(主要为含铜生铁)，实现渣、铁分离，进而获得铁合金和尾渣。然后将熔融尾渣水淬急冷，再以水淬尾渣为原料，采用激发剂将其制备为水硬性胶凝材料。实现固废零排放，从而解决铜渣大量堆存、污染环境、资源浪费的问题。所述的胶凝材料的制备方法包括：1)选择合适的火法冶炼配渣渣型，渣型要求既要保证含铜生铁的顺利提取，又要保证尾渣成分满足制备胶凝材料的要求；2)选用合适的激发剂和配料对水淬尾渣进行胶凝材料制备。本发明提供的铜渣还原提取含铜生铁及其尾渣胶凝材料制备方法实现了固废零排放，从而解决铜渣大量堆存、污染环境、资源浪费的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种铜渣还原含铜生铁的配渣，按质量份计，所述配渣是由以下组分组成：铜渣80～100份、生石灰10～15份、焦炭9～13份、萤石0～5份。

进一步地，所述的铜渣为缓冷块状铜渣，需经过烘干后破碎，块状粒径不大于10cm。

进一步地，所述的生石灰中有效氧化钙含量不小于80％。

进一步地，所述的焦炭为冶金焦炭，粒度大于25mm，灰分小于等于13.5％，硫分小于等于0.90％，挥发分小于等于1.8％。

进一步地，所述的萤石中CaF₂含量不小于90％，SiO2含量不大于9.0％，S含量不大于0.1％，P含量不大于0.06％。