[发明专利]一种铜渣集料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种铜渣集料及其制备方法与应用，属于有色金属冶金固体废弃物综合利用领域。一种铜渣集料的制备方法，包括以下步骤：按重量百分比分别为65~80%的转炉铜冶炼水淬炉渣、15~25%的硅铁、5~20%的石灰混配，磨细至2mm方孔筛通过率为80%；利用矿热炉，将磨细后的铜渣混合料在1120~1150℃条件下熔化至全部熔融，并保持温度3h；熔体放出铁水后，对剩余熔渣进行水淬处理得到尾渣；将所得尾渣磨矿和磁选，以0.15mm、0.3mm、0.6mm方孔筛作为关键控制筛孔，分级为0.6~1.25mm、0.3~0.6mm、0.15~0.6mm三档铜渣集料，对每档集料进行磁选除铁；获得铜渣集料。本发明为大量堆存的铜冶炼渣的高值、大规模消纳提供了良好途径，为活性粉末混凝土广泛应用提供了技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种铜渣集料及其制备方法与应用，具体涉及一种适合于活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete，RPC)配制的铜渣集料制备方法，属于有色金属冶炼固废综合利用领域。

背景技术

火法炼铜炉渣是一种堆存量较高的有色金属冶炼废渣，平均冶炼1吨铜将产生2吨渣。大量堆存的铜冶炼废渣占用大量土地资源、严重污染大气和水源，故而缓解火法铜渣大量堆存的问题亟待解决。

转炉炼铜炉渣是铜冶炼渣中占比较大的一种，其成分中铁含量高达40～50％，相当于国内铁矿的平均品位，但是铜渣中的铁相主要为硅酸铁和少量的磁性铁，而磁性铁常以伴生、连生等状态嵌布于硅酸铁相中，很难直接采用磁选的方式回收。铜渣中大量硅酸铁相的存在，使得铜渣碎磨性较差，由此又给回收铜、铁带来更大的困难。故而，近年来尽管很多企业已经开展了铜冶炼渣回收铜铁的工程实践，但终因成本过高而无法持续深入。因此，在铜渣中回收有价金属暂时难以得到工业化应用。

在建材生产方面，铜渣一般作为水泥生产的铁质校正原料，用量不大；而直接用以生产水泥熟料，因为其中Ca质成分含量较低基本无法直接使用。由此，可大规模消纳矿冶固废的主要渠道—水泥生产，显然不能大规模消纳铜渣。目前，可见的铜渣资源化利用的研究成果多为提取其中的有价金属；在高值利用方面，铜渣陶瓷制品的生产、由铜渣中提取化工原料等，这些途径均难以缓解铜渣的大量堆存问题。

活性粉末混凝土是上世纪90年提出的、以粒径范围为0.15～1.25mm的石英砂或河砂为集料、按最大密实度原则配制的一种高性能混凝土，具有轻质、高强的特点，被视作第三代高性能混凝土(UHPC)，更为突出的是其耐久性和弹性模量，800级的PRC弹性模量和耐久性超过铝合金材料。最低等级的200级RPC，抗压强度从100～230MPa、抗折强度超过12MPa，如此高的抗压、抗折强度，可取消配筋，故而在高耸建筑、国防工程、桥梁工程等方面存在广阔的市场发展前景。然而值得注意的，典型RPC的制备需要高温蒸养，且需要掺入大量防腐型钢纤维，同时还需要高纯度的石英砂以保证高强度的实现。因此，尽管RPC具有优异的使用性能，但是因其生产成本较高始终未被大宗建设领域所接受，目前仅在高铁、地铁、仿古建筑等高经济技术附加值的建设领域大规模使用。

细集料在RPC组材中占比达60％，相对于天然砂，采用石英砂可较好地保证RPC获得较高强度，而石英砂成本较高，且并不能保证长期、稳定和大量的市场供应，由此进一步限制了RPC的广泛应用。借鉴RPC的技术思想，利用转炉铜冶炼水淬炉渣矿物成分相对单一、有害成分较少的特点，制备满足RPC制备要求的集料，替换RPC组材中的石英砂可较大幅度地低降低RPC及其构件的生产成本。此种途径对高值、大规模利用铜渣具有突出实际意义。

为解决现有技术存在的问题，同时大规模消纳铜渣，特提出此发明。

发明内容

针对转炉铜冶炼水淬炉渣中Fe含量高而CaO含量低，不能实现RPC组成设计的情况，特提出本发明。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种铜渣集料，由以下原料按重量百分比组成：75％的转炉铜冶炼水淬炉渣、15％的硅铁、10％的石灰。