[发明专利]处理含铜铁水的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体而言，本发明涉及处理含铜铁水的系统和方法。

背景技术

含铜铁水是铜渣或镍渣经过直接还原-熔分工艺得到的含铁产品，该类铁产品可作为电炉炼钢或特种钢(主要是耐候钢，含铜0.2～0.8wt％)的原料，但作为电炉炼钢原料时，由于铜为杂质元素，以优质碳素钢为例，一般要求铜含量低于0.25wt％，因而这种含铜铁水只能作为配料或折价进行销售。且作为耐候钢原料时，由于受到市场需求的限制，产品优势也不明显。

对于含铜铁水采用常规方法很难实现铜、铁的高效分离，导致铁产品品质低、产品价值受限。在现有技术中，仅对钢水的脱铜技术进行过大量的研究。但到目前为止，还没有一种令人满意的实用的脱铜技术。这些方法大都因对铜的脱除能力低下或是条件太苛刻而无法进一步发展。如采用熔化分离法时，只适用于处理含大量暴露铜的小块废钢；采用气化分离法，则由于工艺环节多、气体污染环境等问题难以大规模推广；采用真空分离法，则仅适用于钢水脱铜，且存在铁损失大、脱除速度慢等问题，因而难以大规模工业应用。

因此，现有处理含铜铁水的技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理含铜铁水的系统和方法。该系统采用氨浸将含铜细铁粒中的铜和铁分离，并采用蒸氨法将铜进行回收，提高了金属铁粉的纯度，使得铜的回收率不小于98.5％，铁粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理含铜铁水的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

雾化制粒装置，所述雾化制粒装置具有含铜铁水入口和含铜细铁粒出口；

氨浸装置，所述氨浸装置具有含铜细铁粒入口、氨水入口、二氧化碳入口、铁粉出口和含铜氨浸液出口，所述含铜细铁粒入口与所述含铜细铁粒出口相连；

蒸氨装置，所述蒸氨装置具有含铜氨浸液入口、空气入口、二氧化碳出口、氨气出口和氧化铜出口，所述含铜氨浸液入口与所述含铜氨浸液出口相连，所述二氧化碳出口与所述二氧化碳入口相连。

根据本发明实施例的处理含铜铁水的系统，通过将含铜铁水经雾化制粒为含铜细铁粒，可显著增加含铜细铁粒的表面积，有利于提高后续氨浸处理和蒸氨处理的效率，提高铜的溶解速率，同时节约能耗；然后采用氨水和二氧化碳对上述含铜细铁粒进行处理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸铵)存在时能溶解铜氧化物和金属铜，得到含有碳酸铵亚铜的含铜氨浸液，而铁仍以金属铁形式存在，从而可以去除铁粉中的铜；而碳酸铵亚铜在有空气存在时可被氧化，生成铜的碳酸铵盐，而碳酸铵盐又可进一步溶解金属铜，如此，可将含铜细铁粒中的铜溶解充分，经蒸氨处理后，碳酸铵亚铜与氧气发生反应，生成氧化铜、氨气和二氧化碳，从而实现铜的回收利用，产生的氨气和二氧化碳可回用于氨浸装置，有利于降低整个系统的原材料成本。由此，该系统采用氨浸将含铜铁水中的铜和铁分离，并采用蒸氨法将铜进行回收，提高了金属铁粉的纯度，铜的回收率不小于98.5％，铁粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生产成本较低、工艺流程简单、经济效益较好。

另外，根据本发明上述实施例的处理含铜铁水的系统，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，上述处理含铜铁水的系统进一步包括：水吸收装置，所述水吸收装置具有氨气入口和氨水出口，所述氨气入口与所述氨气出口相连，所述氨水出口与所述氨水入口相连。由此，将蒸氨装置所得的氨气回收利用，降低系统的原材料成本，提高系统的经济性。

在本发明的一些实施例中，所述氨浸装置为搅拌浸出槽。由此，有利于提高含铜细铁粒中铜的溶解速率。

在本发明的一些实施例中，所述蒸氨装置为蒸馏塔。由此，有利于提高蒸氨处理的效率，同时回收氨气和二氧化碳。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种采用上述处理含铜铁水的系统处理含铜铁水的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将含铜铁水供给至所述雾化制粒装置中进行雾化制粒，以便得到含铜细铁粒；

(2)将所述含铜细铁粒、氨水和二氧化碳供给至所述氨浸装置中进行氨浸处理，以便得到铁粉和含铜氨浸液；

(3)将所述含铜氨浸液和空气供给至所述蒸氨装置中进行蒸氨处理，以便得到二氧化碳、氨气和氧化铜，并将所述二氧化碳返回步骤(2)中的所述氨浸装置。