[发明专利]一种铜渣与铁矿石混合熔融还原制得低铜铁水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铜渣与铁矿石混合熔融还原制得低铜铁水的方法，属于资源与环境领域。

背景技术

近几年中国钢铁工业发展的速度很快，我国的钢铁工业在世界上的钢铁产业中占有举足轻重的地位，十多年来其钢铁生产总量在全球各国的钢铁产业中一直占据首位。但是，我国的铁矿石资源状况远远不能满足钢铁产业的需求，且资源分布具有以下特点：一是贫矿多，贫矿储量占总储量的80％；二是多元素共生的复合矿石较多；三是我国铁矿石资源缺乏，品位低，且全国钢企产能巨大，需求量逐年上升，进口依存度日趋增大，但我国对进口铁矿石却没有定价权，近几年铁矿石价格飞涨，直接导致了炼铁成本的剧增，削弱了钢铁产业的利润空间，严重影响了中国钢铁产业的发展。

因此，寻找一种铁矿石的补充资源作为炼铁原料不失为解决中国铁矿石资源长期短缺的一个有效的解决方式。

据统计，生产一吨铜产生2.2吨的铜渣，中国2007年的铜产量为350万吨，相应的产出铜渣的量770万吨，2008年中国的铜产量约为371万吨，经计算产出铜渣的量为816万吨。铜渣中约含有40％的铁，在这数量巨大的铜渣中含有具有相当回收价值的铁。

铁在铜冶金渣中主要以2FeO·SiO₂(铁橄榄石)和Fe₃O₄(磁铁矿)的形式存在，铜在铜冶金渣中主要以黄铜矿CuFeS₂和冰铜Cu₂S的形式存在，元素铜的质量百分含量大约为0.74％。目前对从铜渣中回收富集铁的研究主要有两种方法：

第一：将铜渣在非熔融状态下对其进行氧化焙烧，将铜渣中主要以2FeO·SiO₂(铁橄榄石)形式存在的铁转变为主要以Fe₃O₄(磁铁矿)形式存在的铁，其后对焙烧铜渣进行破碎磁选，将富铁相和其余渣相分离，达到富集铁的目的。有关文献证明，通过此方法回收铜渣中的铁，能使渣中铁在磁铁矿中的富集度达到85％以上，但此种方法存在以下缺点：

1、将水淬铜渣冷却后再高温氧化焙烧，过程中造成了热量的浪费。铜渣的出炉温度为1150℃-1250℃，铜渣的比热容大约为1.1kJ·kg^-1·k^-1，经计算将铜渣由出炉温度冷却到室温25℃时，我国铜熔融还原厂2008年损失的热量大约为：1.1×10¹³-1.2×10¹³kJ，将发热量进行经济衡算，按照标煤的热值：29271.2kJ·kg^-1计算，结合目前标煤的价格，每年我国因铜渣的热量损失而造成的经济损失至少为2.1亿人民币，将之推广至世界范围，其经济损失更为巨大；

2、通过氧化焙烧-破碎磁选工艺，将铁富集在磁铁矿中，此工艺存在铁回收率低、后续处理工艺复杂的缺点。有关文献证实，通过此工艺回收铜渣中的铁，其回收率最高保持在85％左右，且富集的铁集中在磁铁矿中，对其进行还原炼铁，需再将其投入高炉中进行炼铁，整个过程程序过于复杂。

第二：借鉴熔融还原炼铁的思想，将铜渣中主要以2FeO·SiO₂(铁橄榄石)和Fe₃O₄(磁铁矿)形式存在的铁利用还原剂直接熔融还原为金属铁，在熔融状态下实现渣铁分离的回收铜渣中铁的工艺。此工艺虽然流程较为简单，达到了一定的节能效果。但此工艺存在着铜渣熔融还原后所得铁水中铜过高(平均铜含量高于1.5％)的缺点，而若铁中铜含量高于0.2％，则会对铁的质量带来较为严重的危害，易产生铜脆现象。

发明内容

本发明的目的是提供一种铜渣与铁矿石混合熔融还原制得低铜铁水的方法。它充分利用了铜渣、铁矿石及添加剂之间各组分的相互耦合作用及铁矿石还原所得铁水对铜渣还原所得铁水中高铜浓度的稀释作用，大大降低了单方面铜渣熔融还原所得铁水中的铜含量较高的缺点，为以后铜渣中铁资源的有效回收利用提供新方法。

本发明的技术方案工艺步骤是：