[发明专利]一种综合回收铜渣浮铜尾渣中多种有价金属的方法

说明书

本发明公开了一种综合回收铜渣浮铜尾渣中多种有价金属的方法，属于金属元素回收技术领域。本发明的方法，其步骤为：直接还原焙烧，磁选、反浮选。本发明通过通入甲烷、氢气和氩气的混合气体直接还原焙烧，可以将其中的磁铁矿全部转化为金属铁，并配合复合添加剂解离其中的铁橄榄石，以达到资源化矿相重构的目的，改善铜渣中的物相组成，使得渣中铁物相发生分解反应，铅、锌以金属蒸汽的形式气化，从而对铜渣多种有价金属实现综合回收。同时通过磁选、反浮选对焙烧产物进行处理，有效提高铁精矿品位，资源有效利用率较高，回收流程简单、能耗较低，具有较高的经济效益。

技术领域

本发明属于金属元素回收技术领域，特别是涉及一种联合工艺综合利用回收铜渣中有价金属的方法。

背景技术

冶金渣是指在冶金生产中从含金属矿物或半成品中冶炼提取出有价金属后，排放出来的固体废物。而铜渣就是铜矿石冶炼后留下的固体废弃物。铜是一种广泛储存于地壳和海洋中的金属元素，约占地球的0.01％。铜作为一种材料，自古就已经以各种各样的形式用于人类社会中，成为了人类社会发展不可分割的一部分。铜的冶炼技术已经趋于成熟，主要分为火法冶炼和湿法冶炼，但世界上80％的铜都来自火法冶炼，湿法冶炼目前应用还不广泛。铜渣是铜冶炼的造锍熔炼和冰铜吹炼过程中的产物。而冶炼工艺的不同，铜渣的物料元素和组成成分也不尽相同。铜渣根据其冷却方式的不同分为缓冷渣和水淬渣；根据铜的生产设备分为反射炉渣、鼓风炉渣、转炉渣、闪速熔炼渣；根据铜冶炼工艺流程可分为吹炼渣、熔炼渣等等^[4]。随着冶金技术的发展，铜产量正快速增加，可想而知随之而产生的铜渣也越来越多。数据显示，2019年铜产量达978.4万吨，2020年1～9月我国铜产量已达到744.9万吨，预计未来将持续增长，按照每1吨铜约产出2.2吨铜渣，2020年产生的铜渣量将超过1800万吨。

随着冶金技术的发展，矿产资源正面临着日益枯竭和贫化，而我国矿石还正在面临着是贫矿多、富矿少，矿石品位低，处理难度大等等一系列矿产资源问题，所以铜渣等二次资源的循环利用已经刻不容缓。铜渣作为铜冶金工业中最主要的固体废弃物，含有大量的铜、铁等有价金属元素，与一般矿石资源相比其有价金属品位较高，某种意义上可以说是一种“人造矿石”。因此开发利用铜渣资源变得十分重要，综合回收铜渣中的铜、铁对于现阶段具有很重要的实际意义和可观的经济效益。

研究表明，铜渣的组成极为复杂，由多种化合物组成，且伴有砷、铅等剧毒元素物质。铜渣中铁主要分布在橄榄石相和磁性氧化铁相中，而铜的结合形态较为复杂，主要以细小颗粒均匀弥散。其结构致密，硬而脆，密度大，磨矿功指数较高，有价金属粗、细粒级多，中间粒度却很少。其性质与入炉铜精矿性质、熔剂成分、冶炼工艺和炉渣冷却制度等关系密切,这些因素决定了铜冶炼渣综合利用的工艺流程和资源化价值，导致铜渣中金属的综合回收难度大，成本高。使得常规的选别工艺无法有效回收其中的有价金属，综合利用率极低，且每年产生的大量铜渣长期堆积，占用了很大一部分的土地资源，造成了严重的环境污染问题，很大程度上影响了铜冶金行业的持续健康发展。针对铜渣的资源化研究利用，其主要方法为湿法提取、火法贫化、选矿分离三大方法。

湿法提取方面，陈茂生等^[15]结合动力学分析，开展除硅铜渣硫酸化浸出的实验研究，着重考察了硫酸浓度、浸出时间、液固比、温度、粒径大小对铜和锌浸出率的影响。结果表明：在机械搅拌下，硫酸的浓度2.5mol/L，浸出时间120min，液固比4:1，温度70℃，粒径大小200目时铜和锌的浸出率最高，分别为76.2％和98.3％。詹保峰(詹保峰.奥斯麦特炼铜炉渣改性及铜铁回收的研究[D].武汉科技大学,2015.)以煤粉作还原剂，采用焙烧-浸出-磁选工艺对某铜渣中的铁进行了回收实验研究。探讨了焙烧温度、焙烧时间、煤粉用量、碳酸钠用量等因素对铁回收的影响，在最佳工艺条件：焙烧温度800℃，焙烧时间60min，煤粉用量1％，碳酸钠用量10％下获得焙砂，并且经进一步稀酸浸出和磁选，可获得铁品位62.53％、铁回收率70.82％的铁精矿。但这些工艺虽然对于铜渣中的铜、铁能够实现有效回收，但一方面浸出工艺对设备的要求较高，严重影响生产设备的使用寿命；另一方面浸出等工艺易造成二次污染，对环境不太友好。