[发明专利]一种熔盐电脱氧铜渣制备铁硅的方法

说明书

本发明属于铜渣资源化利用领域，公开了一种熔盐电脱氧铜渣制备铁硅的方法，首先将铜渣进行机械球磨处理，得到铜渣粉末；将铜渣粉末进行磁选处理，得到磁选尾渣，将磁选尾渣压制成片体制备成阴极片，并在惰性气体的保护下对阴极片进行烧结；在惰性气体的保护下，对电解质进行预处理得到熔盐电解质，将阴极片置入熔盐电解质中进行电解；在惰性气体的保护下，将电解后的阴极产物取出并冷却至室温，洗涤、真空干燥得到铁硅基合金。本发明能够实现铜渣中金属铁和硅资源的综合性回收利用，操作过程简单，与现有技术相比降低了回收成本，无有害气体排放，产物纯度高。

技术领域

本发明属于铜渣资源化利用领域，具体涉及一种熔盐电脱氧铜渣制备铁硅的方法。

背景技术

铜渣是一种在炼铜工艺中产生的有色金属渣，主要为金属氧化物和硅酸盐矿物。其中金属氧化物主要为：Fe₃O₄、Al₂O₃、CaO、MgO、ZnO，硅酸盐矿物主要为Fe₂SiO₄。其中Fe和Si的含量最高。Fe、Si为目前日常生活利用最广泛的元素，因此铜渣中有价元素的有效回收对于铜渣的高附加值利用具有重要意义。

目前针对铜渣资源利用技术应用于配制水泥、配制混凝土和砂浆、制备砂磨料、生产砖和隔热板、生产铸石、制备微晶玻璃、用作路基和道基等。铜渣直接用于制造建筑材料存在附加值低，所含有价元素并不能被充分利用的问题。因此随着生产时间的推移，铜渣的处理成了一个严重的经济问题。此外由于大部分的铜渣在尾矿库中采用露天堆放的方式，占用了土地资源，这对土地的综合利用上也有着巨大考验。其次，对环境的危害也是严峻的考验，风化、雨淋和表面渗透后，重金属和其他有害物质很容易污染地下水并破坏土壤环境。因此铜渣的处理以及资源化利用技术迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的，是要提供一种熔盐电脱氧铜渣制备铁硅的方法，以实现铜渣资源的高效综合回收利用，本发明方法过程简单，反应温度较低，能耗低，且无有害气体排放，产物纯度高。

本发明为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种熔盐电脱氧铜渣制备铁硅的方法，包括以下步骤：

S1、将铜渣进行机械球磨处理，得到粒度为15μm~25μm的铜渣粉末；

S2、将铜渣粉末进行磁选处理，得到磁选尾渣，将磁选尾渣压制成片体制备阴极片，并在惰性气体的保护下对阴极片进行烧结；

S3、在惰性气体的保护下，对电解质进行预处理得到熔盐电解质，将烧结后的阴极片置入熔盐电解质中进行电解；

S4、在惰性气体的保护下，将电解后的阴极产物取出并冷却至室温，洗涤、真空干燥得到铁硅基合金。

作为限定，步骤S1中，机械球磨处理时的转速为150~200rpm，时间为6~10h。

作为第二种限定，步骤S2中，磁选处理时的磁选电流强度为1.0~1.2A，磁选尾渣压制成片体时的压力为10~15MPa，阴极片进行烧结时的温度为700~900℃，时间为5h。

作为第三种限定，步骤S3中，电解质为NaCl与CaCl₂的混合物，NaCl与CaCl₂的摩尔比为1:1；

阴极片与电解质的质量比为1：225；

阴极片置入熔盐电解质中电解时的电压为2.6~3.2V，电解时间为10~24h。

作为第四种限定，步骤S3中，对电解质进行预处理得到熔盐电解质的具体步骤为：

对电解质进行干燥、抽真空除氧，在惰性气体的保护下，将电解质进行梯度升温至熔融温度得到熔盐电解质；以石墨棒为阳极，金属铁棒为阴极，在2.5~3.0V恒电压条件下对熔盐电解质进行12~24h预电解去除残留的杂质。

作为第五种限定，电解质的干燥温度为220~250℃，干燥时间为24~48h；