[发明专利]处理铜渣的系统和方法

说明书

本发明公开了一种处理铜渣的系统和方法，该系统包括：氧化碱浸装置，氧化碱浸装置具有铜渣入口、氧气入口、碱液入口、含硅浸出液出口和富铁渣出口；混合成型装置，混合成型装置具有富铁渣入口、还原煤入口、粘结剂入口和混合球团出口，富铁渣入口与富铁渣出口相连；直接还原装置，直接还原装置具有混合球团入口、金属化球团出口和含锌粉尘出口，混合球团入口与混合球团出口相连；分离装置，分离装置具有金属化球团入口、低砷铁产品出口和尾渣出口，金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。该系统可实现对铜渣中的硅、铁和锌的综合回收利用，且与现有工艺相比，直接还原的能耗降低20％以上，所得的低砷铁产品中铁含量不低于96wt％，砷含量不高于0.03wt％。

技术领域

本发明属于冶金固废处理领域，具体而言，本发明涉及处理铜渣的系统和方法。

背景技术

铜渣是炼铜过程中产生的尾渣，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。铜渣的大量堆积会带来严重的水体污染和土壤污染，因而加强铜渣的综合利用非常重要。铜渣主要成分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。

目前对铜渣的利用研究主要集中在提取铜渣中的有价金属铁、锌和铅，采用的方法有选矿法、火法冶炼、湿法冶炼等技术手段，其中，转底炉直接还原是目前最有前景的处理铜渣的火法冶炼方法，将铜渣通过直接还原可以回收其中的铁、锌和铅，但是此工艺也存在火法冶炼能耗高的通病，中国专利CN101591718A公开了铜渣在转底炉内的还原处理温度为1100～1350℃，可见，铜渣转底炉直接还原的温度至少在1100℃以上。

砷是钢的有害元素，砷易在钢的晶界处偏聚，会引起成分严重偏析，破坏金属基体的连续性。钢中砷过量还会影响钢的脆性，钢的延伸率、断面收缩率及冲击韧性降低，并使钢的焊接性能变差，以碳素钢为例，一般要求砷含量低于0.045wt％。铜渣中的砷通过直接还原处理也会进入到最终铁产品中，使铁中砷含量超标(砷含量高达0.30wt％)，产品市场面窄难以利用。

由此，急需寻找一种清洁冶炼处理铜渣的新技术。

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铜渣的系统和方法。该系统可实现对铜渣中的硅、铁和锌的综合回收利用，且与现有工艺相比，直接还原的能耗降低20％以上，所得的低砷铁产品中铁含量不低于96wt％，砷含量不高于0.03wt％。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理铜渣的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

氧化碱浸装置，所述氧化碱浸装置具有铜渣入口、氧气入口、碱液入口、含硅浸出液出口和富铁渣出口；

混合成型装置，所述混合成型装置具有富铁渣入口、还原煤入口、粘结剂入口和混合球团出口，所述富铁渣入口与所述富铁渣出口相连；

直接还原装置，所述直接还原装置具有混合球团入口、金属化球团出口和含锌粉尘出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连；

分离装置，所述分离装置具有金属化球团入口、低砷铁产品出口和尾渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。

根据本发明实施例的处理铜渣的系统，铜渣中的主要物相是铁橄榄石，通过将铜渣送至氧化碱浸装置中与氧气和碱液作用，铁橄榄石遭到破坏分解，其中的二氧化硅可与碱液反应生成硅酸盐，且铜渣中的四氧化三铁与铁橄榄石分解出的氧化亚铁会被氧气氧化为三氧化二铁，三氧化二铁和铜渣中的氧化锌易被还原，所以在后续直接还原过程中只需800-1000摄氏度的温度条件即可实现铁和锌的回收，与传统直接还原工艺相比，能耗降低20％以上，且所得的含锌粉尘中锌含量为60-75wt％；同时，铜渣中的砷可与氧气和碱液反应生成水溶性砷酸盐进入液相，从而实现砷与铁相的分离，使得后续得到的低砷铁产品的砷含量不高于0.03wt％，与现有铜渣提铁的所得的铁产品相比，本申请所得的低砷铁产品价值更高，利用面更广。