[发明专利]处理冶金渣的系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体而言，本发明涉及处理冶金渣的系统和方法。

背景技术

铜渣和镍渣是炼铜和炼镍过程中产生的渣，冶炼1吨精铜的同时会产生2.2吨铜渣，我国炼铜炉渣产量大，年产150万吨左右。采用闪速炉熔炼法生产1吨镍约排出6～16吨镍渣，仅金川集团每年就要排放近80万吨镍渣，年利用约10万吨，其余堆积在公司的渣场，累计堆存量已达1000万吨。铜渣和镍渣的大量堆积会带来严重的水体污染和土壤污染，因而加强铜渣和镍渣的综合利用非常重要。铜渣和镍渣的成分接近，主要成分均为铁氧化物和二氧化硅，主要物相是铁橄榄石以及少量磁铁矿。目前对铜渣和镍渣的利用研究主要集中在提取铜渣中的有价金属铜、钴、锌、铁，采用的方法有选矿法、火法冶炼、湿法冶炼等技术手段，其中，直接还原是目前最有前景的处理铜渣和镍渣的火法冶炼方法。

含铜铁粉是铜渣或镍渣经过直接还原-磨矿磁选工艺得到的含铁产品，该类铁产品经压块后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％，因而这种含铜铁粉只能作为配料或折价进行销售。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。

对于含铜铁粉采用常规方法很难实现铜、铁的高效分离，因而铁产品品质低、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；采用气化分离法时，则由于工艺环节多、气体污染环境等问题难以大规模推广；采用真空分离法时，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，现有处理铜渣和镍渣两种冶金渣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冶金渣的系统和方法。该系统通过将含有冶金渣和还原剂的混合物料直接还原-磨矿磁选得到含铜铁粉，再将含铜铁粉通过氨浸实现的铜、铁分离，使得铜的回收率不小于98.5％，铁粉中TFe的含量不低于91.5wt％，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冶金渣的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

混合装置，所述混合装置具有冶金渣入口、还原剂入口、添加剂入口和混合物料出口；

还原-磨矿磁选装置，所述还原-磨矿磁选装置具有混合物料入口、含铜铁粉出口和尾渣出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

细磨装置，所述细磨装置具有含铜铁粉入口和含铜细铁粉出口，所述含铜铁粉入口与所述含铜铁粉出口相连；

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

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冶金渣的系统，通过将含有冶金渣和还原剂的混合物料直接进行还原-磨矿磁选处理，可将冶金渣中的铁还原为金属铁，且经磁选过后，含铜铁粉与尾渣分离开；然后将含铜铁粉细磨至含铜细铁粉，可显著增加含铜细铁粉的表面积，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；采用氨水和二氧化碳对上述含铜细铁粉进行处理，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，可将含铜细铁粉中的铜溶解充分，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，而且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，采用该系统通过将含有冶金渣和还原剂的混合物料直接还原-磨矿磁选得到含铜铁粉，再采用氨浸将含铜铁粉中的铜和铁分离，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91.5wt％，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。