專利名稱：一種微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法，屬于微波冶金技術(shù)領(lǐng)域。
二.
背景技術(shù)：
銅冶煉廢棄渣主要指火法熔煉渣，是有色金屬冶煉過程中產(chǎn)生數(shù)量較大的、主要 的幾種爐渣之一，每年產(chǎn)出近200萬噸，累計達數(shù)千萬噸。火法熔煉銅渣主要由鐵橄欖石相 和非晶態(tài)玻璃質(zhì)相組成，渣中含有大量的鐵、銅、及與銅伴生的貴金屬和稀有金屬。渣中的 鐵主要分布在橄欖石相和磁性氧化鐵相中，而銅主要以細小顆粒彌散于渣中。銅渣中Cu、Fe 等金屬含量較高，如云南銅業(yè)集團的銅冶煉爐渣中的銅含量達到0. 8% 1. 2%，鐵含量高 達38 % 42% ，大冶有色金屬公司的諾蘭達渣的銅含量達到4. 57% ，鐵含量高達46% 。但 是，大多數(shù)銅冶煉廠的冶煉爐渣并未得到有效利用，而是將其長期堆存在野外。近年來，隨 著我國宏觀經(jīng)濟的高速增長，工業(yè)化發(fā)展進程不斷加快，發(fā)展對資源的依賴程度越來越高。 因而，如何實現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展，降低能耗，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā) 展已成為社會和企業(yè)發(fā)展的當務之急。因此如何有效地回收銅冶煉渣中有價組分，實現(xiàn)銅 渣資源化，不但具有重要的環(huán)保意義，而且還可以獲得一定的經(jīng)濟效益。。
隨著資源的貧化，銅冶煉爐渣的利用越來越受關(guān)注，國內(nèi)外許多學者逐漸研究低 品位銅冶煉爐渣中有價金屬的回收，但目前收效不明顯，對銅渣中回收鐵、銅等有價金屬的 基礎研究不夠，且采用的方法大多僅局限于用物理法選礦，回收利用率很低。國內(nèi)曾采用焙 燒——氯化法進行過實驗，但存在硫的污染、流程長、成本高的缺點，而且金屬的回收率不 高。廣東有色金屬研究院馬雪(馬雪.從冰銅渣中綜合回收有價金屬的研究[J].廣東有 色金屬學報，1992，2(2) :118-122.)對用三氯化鐵溶液浸出、鹽酸浸出、硝酸浸出處理冰銅 渣做了研究，其Ag的回收率較高，但未對渣中所含大量的鐵、銅等元素做研究。東北大學的 隋智通等(張林楠.銅渣中有價組分選擇性析出研究[D].沈陽，東北大學，2005.)采用高 溫氧化提取銅渣中的有價元素，氧化使鐵橄欖石中的氧化亞鐵轉(zhuǎn)變?yōu)樗难趸F，然后通 過磁選回收鐵，但所采用的工藝條件較為苛刻，不易工業(yè)化。日本、智利等國外也有一些學 者致力于反射爐貧化銅渣的研究，但研究主要針對含銅品位大于4%以上的粗銅轉(zhuǎn)爐渣，采 用的處理方法主要有直接浸出、直接浮選、氧化或者硫酸化焙燒一一浸出。對銅冶煉過程 產(chǎn)出的含銅1 %左右、鐵38 % 40 %的銅渣的處理在國內(nèi)也開展了 一些研究，主要集中在 貧化渣中的金屬含量，選礦提取銅渣中的鐵，高溫氧化渣中的鐵為磁性四氧化三鐵后通過 磁選回收鐵，作為建筑材料使用等方向。
三.

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明的目的是提供一種微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法，將銅渣粉碎 后，加入還原劑和氧化鈣或者碳酸鈣進行配料、制團后，放入微波爐中，以微波為加熱源在 高溫下進行礦相重構(gòu)和碳熱還原，從而將渣中的鐵橄欖石轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F并還原為鐵，經(jīng)過
3磁選分離回收鐵，非磁性產(chǎn)物作為回收銅的原料。本發(fā)明旨在綜合回收和利用銅冶煉廢棄 渣中的鐵，同時使回收鐵后的渣中銅得到富集。實現(xiàn)"減量化、再利用、資源化"處理固體廢 棄物的目的。 本發(fā)明按以下技術(shù)方案實施 1、配料將粉碎到粒度小于0. 15mm的銅渣加入還原劑和氧化鈣或者碳酸鈣進行 配料混合； 所述銅渣主要成分含量為Fe38 42wt % 、 CuO. 8 1. 2wt % 、 Si0230 36wt % 、 Ca0 2 10wt% (總量100% )， 所述還原劑為C含量大于75wt %的無煙煤、C含量大于80wt %的石墨、C含量大于
85wt%的石油焦、C含量大于85wt%的焦炭中的一種或幾種的混合物； 所述氧化f丐為CaO含量大于98wt% ;碳酸f丐為CaC03含量大于98wt% ; 所述配料為銅渣還原劑的重量比=i : o. i i. o，銅渣氧化1丐的重量比= i : o. i o. 5或銅渣碳酸鈣的重量比=i : o. i o. 8 ; 2、制團和干燥在混合后的物料中加入粘結(jié)劑制成團直徑為①10 20mm的球團， 放入烘箱中在100 15(TC干燥1 3h，粘結(jié)劑為水，加入量為物料重量的3% 15% ;
3、碳熱還原干燥后的球團放入微波爐中，以微波為加熱源在溫度為900 130(TC下煅燒0. 5 2. 0小時，鐵橄欖石中結(jié)合的氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x的氧化鐵的礦相重構(gòu)， 然后經(jīng)碳熱還原反應將氧化鐵還原為單質(zhì)鐵； 4、破碎和磁選將礦相重構(gòu)和碳熱還原后得到的焙球團粉碎到粒度小于0. 15mm， 然后在磁場強度為72 136kA/m的磁選機上進行磁選，磁性產(chǎn)物為含鐵大于90wt^的產(chǎn)
PR o 發(fā)明的積極效果 銅渣中含有大量的鐵、銅、及與銅伴生的貴金屬和稀有金屬，鐵主要分布在橄欖石 相和磁性氧化鐵相中，而銅主要以細小顆粒彌散于渣中。本發(fā)明采用微波加熱高溫碳熱還 原的方法提取銅冶煉爐渣中的鐵，充分利用渣中的鐵資源。對固體廢棄物實行充分回收和 利用，符合國家的產(chǎn)業(yè)政策。項目的實施落實了 "減量化、再利用、資源化"的原則，能促進 清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。微波碳熱還原是一種具有工業(yè)前景的方法，尤其是微波的獨 特加熱性能，在工業(yè)應運中能降低勞動強度，更加節(jié)能和環(huán)保。
四.
具體實施例方式
實施例1 :將粉碎到粒度小于0. 15mm主要成分含量為Fe 38. 52wt % 、 Cu
0. 936wt%、Si02 34. 90wt%、CaO 3. 06wt%的銅渣50g， C含量大于76. 5wt^的無煙煤15g， 氧化f丐10g加入5g水混合均勻，制成直徑為①10 20mm的球團，放入烘箱中于12(TC干燥 2h，將干燥好的球團放在自制的微波功率為3000W的微波爐中在溫度為130(TC煅燒0. 5小 時，冷卻到室溫后磨細到粒度小于0. 15mm，然后在磁場強度為72 136kA/m的磁選機上磁 選，得到磁性產(chǎn)物19. 7g，非磁性產(chǎn)物(磁選尾礦)46. 8g，磁性產(chǎn)物中單質(zhì)鐵含量92. 6wt%。
實施例2 :將粉碎到粒度小于0. 15mm主要成分含量為Fe 40.31wt%、Cu
1. 18wt%、 Si02 33. 90wt%、 Ca04. 08wt%的銅渣50g， C含量為85wt^的石墨16g，碳酸牽丐 20g，加入7g水混合均勻，制成直徑為10-20mm的球團，放入烘箱中于15(TC干燥lh，將干燥
4好的球團放在自制的微波功率為3000W的微波爐中在溫度為90(TC煅燒2小時，冷卻到室溫 后磨細到粒度小于0. 15mm，然后在磁場強度為72 136kA/m的磁選機磁選，得到磁性產(chǎn)物 19. 4g，非磁性產(chǎn)物(磁選尾礦)48. 5g，磁性產(chǎn)物中單質(zhì)鐵含量94. 5wt%。
權(quán)利要求
一種微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法，其特征在于其按以下技術(shù)方案實施，1)、配料將粉碎到粒度小于0.15mm的銅渣與還原劑和氧化鈣或者碳酸鈣進行配料混合；所述配料為銅渣∶還原劑的重量比＝1∶0.1～1.0，銅渣∶氧化鈣的重量比＝1∶0.1～0.5或銅渣∶碳酸鈣的重量比＝1∶0.1～0.8；2)、制團和干燥在混合后的物料中加入粘結(jié)劑制成直徑為Φ10～20mm的球團，放入烘箱中在100～150℃干燥1～3h；3)、碳熱還原干燥后的球團放入微波爐中，以微波為加熱源在溫度為900～1300℃下煅燒0.5～2.0小時，得到焙球團，物料中的氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x的氧化鐵，然后經(jīng)碳熱還原反應將氧化鐵還原為單質(zhì)鐵；4)、破碎和磁選碳熱還原后得到的焙球團粉碎到粒度小于0.15mm，然后在磁場強度為72～136kA/m的磁選機上進行磁選，得到磁性產(chǎn)物為含鐵大于90wt％的產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法，其特征在于 所述銅渣主要成分含量為Fe 38 42wt%、Cu 0. 8 1. 2wt%、Si02 30 36wt%、CaO 2 10wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法，其特征 在于所述還原劑為C含量大于75wt %的無煙煤、C含量大于80wt %的石墨、C含量大于 85wt^的石油焦、C含量大于85wt^的焦炭中的一種或幾種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法，其特征在于 所述氧化鈣為CaO含量大于98wt% ;碳酸鈣為CaC03含量大于98wt% ，所述粘結(jié)劑為水，加 入量為混合后的物料重量的3% 15%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微波碳熱還原提取銅冶煉廢棄渣中鐵的方法。將銅渣、還原劑(無煙煤、石墨、石油焦、焦炭中的一種或者幾種的混合物)、氧化鈣或者碳酸鈣粉碎，配料混合，加入粘結(jié)劑制團，干燥后，在微波爐中以微波為加熱源在高溫下進行礦相重構(gòu)和碳熱還原反應，將渣中的鐵橄欖石轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F并還原為鐵，再經(jīng)粉碎和磁選分離回收鐵，非磁性產(chǎn)物進一步回收銅后可作為燒制水泥的原料。
文檔編號C21B11/00GK101787407SQ20101010367
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者廖亞龍, 彭金輝, 徐福昌 申請人:昆明理工大學