[发明专利]一种采用中低品位磷矿与铜渣制备磷铁合金的方法

说明书

本发明公开了一种采用中低品位磷矿与铜渣制备磷铁合金的方法，包括以下步骤：先采用球磨机将中低品位磷矿、铜渣分别进行球磨，然后与还原剂、添加剂和水混合均匀，在氩气气氛下，先送入模具中压制成型，然后送入干燥箱中干燥处理至其水分含量为0，最后再送入电阻炉中进行焙烧，熔融除去残渣，获得磷铁合金，同时生产的残渣可以作为制备水泥的原料。本发明对尚未处理大量堆积的铜渣和中低品位磷矿进行综合回收利用，制备出具有高附加值磷铁合金，变废为宝，提高了资源利用率，解决现有技术中存在的问题，有效解决了现有技术对中低品位磷矿和铜渣处理时存在的成本较高、污染重、能耗高、三废产出量大的问题。

技术领域

本发明属于节能环保和资源综合利用技术领域，尤其涉及一种采用中低品位磷矿与铜渣制备磷铁合金的方法。

背景技术

磷铁是一种铁和磷混合较好的金属间化合物，导电性好，密度较大，常温下化学性质稳定，耐蚀，广泛应用集中于制备高纯的FePO₄、合成球形LiFePO₄、制得磷酸三钠和氧化铁红产品、制得磷铁粉等方面。磷铁合金是冶金和化工行业的重要原料，应用十分广泛。在冶金行业中，磷铁合金主要作为合金添加剂，用以精确地调整金属中磷元素含量至任何需要的水平，此外在冶炼过程中磷铁还可起到脱氧剂的作用；在化工行业中磷铁合金主要被用来合成磷酸、磷酸盐、以及新型隔音材料、防锈涂料等。目前磷铁主要从磷铁矿、热法磷酸或钙镁磷肥等化工副产物中获得。但由于磷铁矿资源的过度使用以及热化磷酸具有能耗高、对磷矿品位要求高、成本高等不足，限制了磷铁的发展及应用，因此急需一种新型低成本磷铁生产工艺。

我国钢铁行业高速发展，但是优质铁矿石资源越来越少，因此合理充分利用资源，缓解铁矿石进口压力，已成为中国钢企要解决的重要问题。铜是电气、轻工、机械制造、建筑和国防等领域不可或缺的重要有色金属，我国约有97％的铜由铜精矿火法冶炼而来。根据2016年我国精炼铜产量844万t推算，年产铜渣近2000万t。如此巨量的铜渣中，只有少量有价元素被回收利用，其余都被堆存处理。据统计，全国还堆存着数量超过1.4亿t的铜渣，铜渣已成为冶金行业中产生的数量较多的工业固体废弃物。铜渣是火法炼铜过程中从炼铜炉排放的冶金渣，是炼铜炉内熔融态物料上层经冷却形成的玻璃相，主要含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co和Ni等多种有价金属和Au、Ag等少量贵金属，其中主要矿物为铁硅酸盐和磁性氧化铁，铁的品位一般超过40％，远高于29.1％的铁矿石平均工业品位，然而铜渣中的铁利用率却不足1％。大部分铜渣被堆存在渣场，还会对周围的水体和土壤产生污染，造成环境危害，而且也是资源的巨大浪费。因此，加强铜渣的资源无害化处理意义重大且势在必行，尤其铜渣中铁资源的回收利用具有一定的经济效益。

我国有着丰富的磷矿资源，其储存量为193.6亿吨，约占世界磷矿资源储存量的30％，但富矿少、贫矿多，平均品位仅为17％，不能直接利用的中低品位磷矿(P₂O₅26％)占90％以上，是世界上磷矿石平均品位最低的国家之一。磷矿资源的开发利用主要以富矿为主，一些优质磷矿资源未得到保护性开采和科学合理利用，造成贵州优质磷矿资源严重流失。另外，磷化工末端的“三废”治理难度大，磷矿资源综合利用不充分，技术创新亟待增强。目前，富矿已渐渐枯竭，研究者不得不把目光投向品位更低的磷矿。基于此，如何充分利用中低品位磷矿，提高磷矿综合利用率和经济效益，显得格外重要。

目前，关于金铁合金制备的文献有一些，例如：

1、专利申请CN201310123248.2，公开了一种利用高磷铁矿和中低品位磷矿制备磷铁合金的方法，将预先破碎至-3mm的高磷鲕状赤铁矿和中低品位磷矿按一定比例混匀后造块，干燥后的团块用煤作还原剂进行还原焙烧，焙烧温度为1150℃～1200℃，焙烧时间为90min～120min，冷却后的还原团块经磨选后得到磷铁合金产品。该发明以目前未有效利用尚处于“呆滞”状态的劣质鲕状赤铁矿、中低品位磷矿资源为原料直接制备磷铁合金，工艺流程短、成本低、产品附加值高，具有广阔的应用前景。本发明易于实现工业化。