專利名稱：：分離銅熔體中進(jìn)料的雜質(zhì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及從渣、粉塵、礦物、礦物的選礦殘余物或者再循環(huán)物質(zhì)或殘留物質(zhì)中分離雜質(zhì)的方法。所有這些待凈化的物質(zhì)在下面被稱為進(jìn)料。
背景技術(shù)：
：出于分離雜質(zhì)目的的熔融冶金學(xué)處理方法是已知的，其中使用鐵熔體以接收雜質(zhì)。AT412283B中描述了這類方法。所述方法的目的是，由含鐵的冶煉殘余物形成環(huán)境可接受的渣，并回收所含的鐵成分。其中，氧化鐵及其它金屬氧化物被還原并且被鐵熔體接收。所產(chǎn)生的金屬在去磷之后可以用作高爐生產(chǎn)的生鐵的替代物，或在Cr/Ni含量高時(shí)用作優(yōu)質(zhì)鋼生產(chǎn)的進(jìn)料。所產(chǎn)生的渣可以用作水泥工業(yè)中的熟料替代物。根據(jù)WO97/29214A,垃圾焚燒或高溫分解的殘余物和渣在還原條件下與含氯或含氯化物的物質(zhì)一起加熱至650C，其中揮發(fā)性的金屬氯化物，如重金屬氯化物(PbCl2、ZnCl2、CuCl2)進(jìn)入氣相。留下的固態(tài)殘余物與液態(tài)鋼渣或kalkmergel石灰混合?；旌显ㄟ^鐵水池的湍流被還原。在此過程中產(chǎn)生具有水力學(xué)特性的合成的高爐渣和碳飽和的鐵合金。所得到的鐵合金表示鋼工業(yè)的進(jìn)料?；蛘?，通過分級還原可以得到不含碳的高濃縮鉻鐵合金。JP11207288同樣描述了用于處理垃圾焚燒殘余物的熔融方法。其中，在電弧爐中將焚燒殘余物裝填到基本上由鐵形成的金屬浴中。由此形成了渣層。連續(xù)地一起取出渣和金屬并且導(dǎo)入水浴中。用磁選器進(jìn)行分離。金屬包含相對多的銅并且可以作為銅原料使用。在所述方法中，提出了在鋼工業(yè)中使用摻入雜質(zhì)的鐵熔體，而不利于不如鐵活躍的金屬如銅或鋅的富集。這些金屬不能以經(jīng)濟(jì)的方式被除去并且在超過一定的極限含量時(shí)對鐵熔體的繼續(xù)應(yīng)用產(chǎn)生影響。根據(jù)AT412283B例如4吏用了的高價(jià)值的生鐵浴處理(Roheisenbadvorlage),其在處理之后殘余物含有不活躍金屬雜質(zhì)。這種質(zhì)量惡化可以導(dǎo)致其不能再應(yīng)用于鋼工業(yè)中。在生鐵浴處理中，氧化運(yùn)行方式具有不利效果。由此，溶解于生鐵中的碳以CO/C02的形式放出，并且熔體溫度因此升至1500n。為了避免加入殘余物時(shí)熔體的凝固，所需的加工溫度必須明顯升高。如此高的溫度對耐火爐襯和升高的能量需求產(chǎn)生了不利影響。本發(fā)明的目的在于，避免這些缺點(diǎn)和困難，并且提供從渣、粉塵、礦物、礦物的選礦殘余物或者再循環(huán)物質(zhì)或殘留物質(zhì)(下面稱為進(jìn)料)中分離雜質(zhì)的方法，避免通過延長至較長時(shí)間的方法或由多個(gè)一個(gè)接一個(gè)進(jìn)行的工藝循環(huán)造成的質(zhì)量惡化。此外，所述方法相對于已知方法可以節(jié)約能源，并且可以因此節(jié)約開支，實(shí)施所述方法的反應(yīng)容器襯壁具有長的使用壽命。
發(fā)明內(nèi)容上述目的通過下列技術(shù)特征的組合來實(shí)現(xiàn)-熔化包含雜質(zhì)的進(jìn)料，-形成銅熔體，-使已熔化的進(jìn)料和銅熔體在添加還原劑的條件下接觸，所述還原劑優(yōu)選焦炭和/或煤，—任選地蒸發(fā)存在的揮發(fā)性化合物，如金屬氯化物，-還原銅熔體中不如銅活躍的金屬，并且-形成含有待凈化進(jìn)料中比銅活躍成分的渣。所述銅熔體優(yōu)選含有至少50%的銅。應(yīng)用銅熔體的優(yōu)點(diǎn)是，可以將鐵熔體中不能再除去的雜質(zhì)在通常的銅再循環(huán)工藝中容易地從銅熔體中除去。通過這種方式可以將摻入雜質(zhì)的銅熔體經(jīng)過處理重新成為高價(jià)值的銅。應(yīng)用銅熔體的特殊優(yōu)點(diǎn)是，與鐵熔體相比熔點(diǎn)較低。因此，首先根據(jù)渣的熔點(diǎn)調(diào)節(jié)進(jìn)料的工藝溫度。從而可以保持在較低的工藝溫度下實(shí)施所述方法，實(shí)現(xiàn)較低能量消耗和對實(shí)施所述方法的冶煉容器的耐火內(nèi)襯的維護(hù)。銅熔體還可以任選地通過直接向?qū)嵤┧龇椒ǖ囊苯鹑萜髦写等胙鮼磉M(jìn)行清洗。從而使得比銅活躍的雜質(zhì)成渣。由于由此產(chǎn)生的渣的銅含量較高，可以在后續(xù)工序開始時(shí)用于分離進(jìn)料中的雜質(zhì)。本發(fā)明方法特別有利的是，應(yīng)用廢銅來制備銅熔體，因?yàn)閺U銅本來就要送入銅再循環(huán)過程。銅熔體還可以通過熔化含銅的廢材料來制備。為此，使用形成銅和/或銅合金的新廢料(加工廢屑)和/或廢料。如上所述，銅熔體的一部分可以通過添加向銅熔體中吹入氧產(chǎn)生的渣形成。優(yōu)選地，待凈化的進(jìn)料形成的渣與助劑和/或廢料一起用來生產(chǎn)熟料替代物和/或噴砂劑。將來自垃圾焚燒和來自鋼鐵工業(yè)的粉塵用作待凈化的進(jìn)料。有利的是將電解精煉時(shí)銅的再循環(huán)過程中產(chǎn)生的陽極渣泥用作待凈化的進(jìn)料。如上所述，優(yōu)選使用焦炭和/或煤作為進(jìn)料的還原劑，然而，還可以使用比銅活躍的物質(zhì)作為還原劑，比如金屬廢料，例如含鋁的廢料和/或含鐵的廢料。使用銅熔體，可以有利地在銅熔體的上方設(shè)置不同的氣氛；這樣既可以設(shè)置還原條件，也可以設(shè)置氧化條件。所述氣氛在所述過程中還可以變化，從而可以有針對性地分離雜質(zhì)中不期望的物質(zhì)。待凈化的進(jìn)料優(yōu)選與還原劑一起注入(eingeduest)銅熔體。銅熔體的形成和進(jìn)料的熔化以及還原劑的添加可以同時(shí)進(jìn)行或者一個(gè)接一個(gè)地先后進(jìn)行。因此，例如還可以將待凈化的進(jìn)料放置在熱的還沒有熔化的銅塊上，優(yōu)選以層的方式來放置，在此過程中任選地蒸發(fā)存在的金屬氯化物，其中優(yōu)選設(shè)置卣化的氣氛，優(yōu)選使用含氯的吹掃氣體。隨后將銅塊和待凈化的進(jìn)料一起熔化，并且在熔體中加入還原劑，優(yōu)選用噴管來注入。根據(jù)下面對兩種方案的描述來詳細(xì)說明本發(fā)明的方法。這兩種方案示出了原理上可行的應(yīng)用銅熔體的途徑。方案1利用噴管將待處理的進(jìn)料與還原劑一起注入在冶金容器中的銅熔體。作為還原劑例如可以使用煤或焦炭。表l:還原劑<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>進(jìn)料中比銅活躍的金屬同樣起到還原劑的作用。另外，金屬還原劑可以以金屬廢料形式添加，例如鋁或鐵碎片，其中鋁或鐵的份額優(yōu)選為至少80%。所述銅熔體通過熔化含銅的廢材料來制備。首先考慮的是銅和銅合金(例如黃銅、青銅、紅色黃銅(Rotguss)、鋅白銅(Neusilber))的新廢料(加工廢屑)或廢料，包括碎片和粉塵。進(jìn)料中優(yōu)選的銅含量為至少50%。表2中舉例給出了黃銅廢料和青銅廢料的組成。表2:含銅廢材料<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>利用本發(fā)明的方法，可以處理不同來源的摻入雜質(zhì)的粉塵、渣和礦物，尤其來自垃圾焚燒的粉塵和來自鋼鐵工業(yè)的渣或粉塵。另外，還可以使用鉛玻璃或著色玻璃垃圾，廢催化劑和礦物的處理殘留物比如焙燒殘留物(比如黃鐵礦燒耗(殘余物)(Abbrand))。熔浸有惰性金屬(例如Pt、Ag、Au)的爐剝落材料同樣可以用本發(fā)明的方法處理。在銅的再循環(huán)過程中，惰性金屬(Pt、Ag、Au)存在于電解精煉產(chǎn)生的陽極渣泥中。通過本發(fā)明的方法可以從上述陽極渣泥中回收并且利用惰性金屬。因此，含有惰性金屬的進(jìn)料，比如上述爐剝落材料對銅冶煉經(jīng)濟(jì)效率的改善起到?jīng)Q定性作用。下面的表格中列出了示范性組成表3:來自垃圾焚燒的粉塵<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表4:來自鋼鐵工業(yè)的渣和粉塵<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表5:來自其它經(jīng)濟(jì)部門的殘余物<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>*....根據(jù)玻璃種類，PbO含量可以為3~32%所述進(jìn)料的組分按相應(yīng)的組成由處理過程被分成銅浴、渣或廢氣。所述進(jìn)料中不如銅活躍的金屬被還原，并且留在銅熔體中?；钴S的成分進(jìn)入熔體上方的渣。進(jìn)料中的揮發(fā)性化合物，比如金屬氯化物，尤其氯化鋅和氯化鉛被蒸發(fā)。在處理過程最后，所述渣和助劑或廢料可以再利用成為熟料替代物或噴砂劑。此后，將所述渣放出并且裝填到干式造粒機(jī)中?？梢匀缦逻M(jìn)行造粒，即通過將渣流(Schlackenstrahl)在旋轉(zhuǎn)磨(Rotationsteller)上粉碎成在氣流中玻璃樣凝固的精細(xì)小粒。同樣將所述銅熔體放出并且導(dǎo)入銅再循環(huán)過程，從而能夠從所述熔體重新獲得銅和所包含的惰性金屬。所述銅浴任選地還可以通過向熔煉設(shè)備中直接吹入氧來凈化。在此過程中，比銅活躍的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化成渣。由于由此產(chǎn)生的渣的銅含量較高，可以在工藝開始時(shí)與廢銅一起添加。方案2在熔煉設(shè)備中加熱廢銅塊。在此有利的是，可以利用前面處理中凝固的剩余銅熔體。按照方案1通過熔化含銅廢材料來制備所述銅熔體。在銅塊上以層的方式放置待處理的進(jìn)料。在使用剩余銅熔體的情況下，可以在銅浴表面凝固之后直接開始裝填。因此可以利用冷卻銅浴的熱量來蒸發(fā)進(jìn)料中存在的金屬氯化物。在此可以使用卣化氣氛來支持，例如利用含氯的吹掃氣體。將所述吹掃氣體從上面吹到殘留物上?；蛘撸鰵埩粑锟梢耘c含氯或含氯化物的物質(zhì)在還原條件下焙燒。由此可以蒸發(fā)進(jìn)料中的金屬氯化物。用常見的方法可以凈化氣相，其中在過濾器中回收金屬氯化物。重金屬的回收可以按照已知方法進(jìn)行(電解、萃取)。進(jìn)料中剩余的金屬化合物可以通過隨后在還原條件下的凈化除去。為此，將進(jìn)料和凝固的銅熔體熔化。通過噴管向銅浴中注入還原劑(見方案l)。銅熔體和渣可以如方案1所述繼續(xù)處理。權(quán)利要求1.一種從渣、粉塵、礦物、礦物的選礦殘余物或者再循環(huán)物質(zhì)或殘留物質(zhì)，下面稱為進(jìn)料中分離雜質(zhì)的方法，其特征在于下列技術(shù)特征的組合-熔化包含雜質(zhì)的進(jìn)料，-形成銅熔體，-使已熔化的進(jìn)料和銅熔體在添加還原劑的條件下接觸，所述還原劑優(yōu)選焦炭和/或煤，-任選地蒸發(fā)存在的揮發(fā)性化合物，如金屬氯化物，-還原銅熔體中不如銅活躍的金屬，并且-形成含有待凈化進(jìn)料中比銅活躍成分的渣。2.根據(jù)權(quán)利要求l的方法，其特征在于，形成含有至少50%銅的銅熔體。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，使所述銅熔體在還原和接收來源于進(jìn)料的不如銅活躍的金屬之后經(jīng)歷銅再循環(huán)過程。4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，所述銅熔體通過吹入氧來再循環(huán)。5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述銅熔體的形成包括，熔化廢銅和/或、熔化銅和/或銅合金的廢料或新廢料、和/或添加向銅熔體中吹入氧產(chǎn)生的渣形成的銅熔體的一部分。6.根據(jù)權(quán)利要求15任一項(xiàng)的方法，其特征在于，待凈化的進(jìn)料形成的渣和助劑和/或廢料一起經(jīng)處理用來生產(chǎn)熟料替代物和/或噴砂劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用來自垃圾焚燒的粉塵作為待凈化的進(jìn)料。8.根據(jù)權(quán)利要求17任一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用來自鋼鐵工業(yè)的粉塵作為待凈化的進(jìn)料。9.根據(jù)權(quán)利要求18任一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用電解精煉時(shí)銅的再循環(huán)過程中產(chǎn)生的陽極渣泥作為待凈化的進(jìn)料。10.根據(jù)權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用比銅活躍的物質(zhì)作為還原劑。11.根據(jù)權(quán)利要求110任一項(xiàng)的方法，其特征在于，使用金屬廢料作為還原劑，如含鋁的廢料和/或含鐵的廢料。12.根據(jù)權(quán)利要求111任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在銅熔體上方設(shè)置還原或氧化氣氛。13.根據(jù)權(quán)利要求1~12任一項(xiàng)的方法，其特征在于，將待凈化的進(jìn)料與還原劑一起注入銅熔體。14.根據(jù)權(quán)利要求112任一項(xiàng)的方法，其特征在于，將待凈化的進(jìn)料放置于熱的尚未熔化的銅塊上，優(yōu)選以層的方式來放置，在此過程中任選地蒸發(fā)存在的金屬氯化物。15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其特征在于，設(shè)置卣化的氣氛，優(yōu)選使用含氯的吹掃氣體。16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的方法，其特征在于，隨后將銅塊和待凈化的進(jìn)料一起熔化，并且在熔體中加入還原劑，優(yōu)選用噴管來注入。全文摘要本發(fā)明涉及從渣、粉塵、礦物、礦物的選礦殘余物或者再循環(huán)物質(zhì)或殘留物質(zhì)(下面稱為進(jìn)料)中分離雜質(zhì)的方法，所述方法的目的是節(jié)約能源和降低成本，其特征在于下列技術(shù)特征的組合熔化包含雜質(zhì)的進(jìn)料，形成銅熔體，使已熔化的進(jìn)料和銅熔體在添加還原劑的條件下接觸，所述還原劑優(yōu)選焦炭和/或煤，任選地蒸發(fā)存在的揮發(fā)性化合物，如金屬氯化物，還原銅熔體中不如銅活躍的金屬，并且形成含有待凈化進(jìn)料中比銅活躍成分的渣。文檔編號C22B15/00GK101258252SQ200680032284公開日2008年9月3日申請日期2006年8月17日優(yōu)先權(quán)日2005年9月1日發(fā)明者弗朗茨·沃爾夫?qū)み~爾,萊奧波爾德·維爾納·克普林格,貝恩德·赫爾奧夫申請人:萊奧本礦業(yè)大學(xué)