從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法。首先將銅冶煉廢渣、還原劑碳粉以及堿物質燒堿和鈉鹽元明粉各原料分別粉碎處理至一定粒度，將上述原料充分混勻后造球，然后高溫條件下進行加堿和鈉鹽的還原焙燒，其中燒堿和元明粉的作用是降低渣的黏度，有利于渣中銅粒子的有效聚集和鐵組分向磁鐵礦相充分富集。焙燒完成后經(jīng)磁選得到磁選精礦（鐵銅組分），然后采用尼爾森重選分離出磁選精礦中的銅及貴金屬。磁選尾礦可應用于建筑行業(yè)和制備優(yōu)質磨料。該方法在還原焙燒時創(chuàng)新性的加入燒堿和元明粉，并引進尼爾森重選，實現(xiàn)銅冶煉廢渣中有價金屬的梯級回收，具有工藝簡捷、可實施性強、生產(chǎn)成本低、零排放等優(yōu)點，為銅廢渣綜合利用開辟了新途徑，其經(jīng)濟效益、社會效益十分可觀。
【專利說明】從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種廢渣資源綜合回收方法，特別涉及一種從銅精礦冶煉過程中產(chǎn)生的廢棄渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法。
【背景技術】
[0002]銅渣中含有大量的可利用資源，包括相當數(shù)量的鐵、銅以及與銅共生的貴金屬金、銀和鈀等，具有較高的綜合回收價值。隨著資源的持續(xù)開發(fā)利用，銅礦資源日趨枯竭，目前含銅0.2^0.3%的銅礦已被開采，而銅精礦冶煉過程產(chǎn)出的廢棄渣含銅卻在0.5%以上。現(xiàn)代煉銅工藝側重于提高生產(chǎn)效率，廢渣中的殘余銅含量居高不下，且渣中的大部分貴金屬與銅共生，還有部分貴金屬分布在磁鐵相中，回收銅的同時一般只能回收部分貴金屬；廢渣中的主要礦物為含鐵礦物相，全鐵品位一般超過35wt%，大于冶煉鐵礦29wt%的平均品位。
[0003]中國每年產(chǎn)出銅冶煉廢渣150萬噸左右，累計達2500萬噸以上，由于渣相組成十分復雜，礦物相互嵌布且晶粒細小，鐵資源主要以鐵橄欖石相形式存在，而銅主要以細小顆粒彌散于渣中，采用傳統(tǒng)分離技術難于綜合利用和處理。因此，針對銅渣的特點，開發(fā)出有價組分資源化的分離方法，實現(xiàn)資源的節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展，具有巨大的經(jīng)濟效益和學術價值。
[0004]已有較多學者開始研究含銅低于1.0wt%的銅冶煉廢洛中有價金屬的回收方法:主要根據(jù)有價金屬賦存相的表面親水、親油性質和磁學性質的差別，通過磁選和浮選分離來富集有價金屬，但浮選方法對藥劑要求高，廢水排放量大，環(huán)保任務重，生產(chǎn)成本也較高，同時由于渣的黏度大，未得到有效處理，阻礙含銅相晶粒的遷移聚集，加之銅相中硫化銅的含量少，銅浮選難度較大。而對于磁選工藝，隨著廢渣中弱磁性鐵橄欖石比例增大，磁選時精礦降硅困難，常規(guī)磁選方法較難獲得合格鐵精礦。一般對含銅低的銅冶煉廢渣利用效果較好的研究也僅僅是回收了其中 的鐵，有的研究將銅相富集到了鐵組分中，但未得到銅精礦產(chǎn)品。
[0005]專利CN101886179B中公布了一種從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅組分的方法。是將銅渣與堿按比例混合，于350°C~950°C進行熱化學反應，產(chǎn)物水浸后，過濾得濾液和濾渣；目標成分Fe、Cu等進入濾渣，對濾渣進行常規(guī)分選方法回收銅和鐵，包括用硫酸酸浸濾渣，得到硫酸銅溶液和氧化鐵產(chǎn)品。該方法不能回收實現(xiàn)對貴金屬的回收，廢水排放量大，而回收得到的銅以硫酸銅液體形式存在，再利用空間低。
[0006]現(xiàn)有技術中有采用配碳還原處理銅渣，以回收其中銅、鐵、金、銀等金屬的報道。例如“銅渣中有價組分的選擇性析出研究，張林楠，東北大學博士學位論文，20050801”中披露“加入少量碳粉(1.49碳粉/ 100g渣)的熔渣還原處理，F(xiàn)e3O4含量降低，二價鐵含量增加，有效降低渣的黏度，促進了渣中銅的沉降。銅沉降后，使渣迅速氧化，提高磁性氧化鐵的含量，緩冷粗化磁鐵礦晶粒，實現(xiàn)銅渣中有價組分的選擇性析出。但除了 Fe3O4含量高是導致銅冶煉廢渣黏度較高的原因以外， 渣中硅含量過高也是銅冶煉渣黏度高的重要原因，配碳還原僅能部分降低渣黏度，所以該方法在后續(xù)需要氣體攪拌來加速銅的沉降。雖然能使銅、鐵組分較好分選，但由于有部分貴金屬是以交代連生情況分布在磁鐵相中的，僅采用配碳還原，磁鐵相中的貴金屬向銅精礦中遷移富集效果不好，該方法得到的尾礦殘余銅含量最低僅為0.35%，而且后續(xù)還需要再次氧化磁鐵相，再通過磁選回收鐵精礦，反應條件較為苛亥IJ，操作復雜，整個工藝僅是實現(xiàn)有價組分的選擇性析出，未得到單獨選礦產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種技術先進、經(jīng)濟合理、工藝較為環(huán)保、綜合回收率高的從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，能有效回收銅冶煉廢渣中的銅、金、銀等各種有價金屬，實現(xiàn)固體廢棄物的“減量化、資源化、產(chǎn)業(yè)化”，促進礦產(chǎn)資源的節(jié)約利用和可持續(xù)發(fā)展。
[0008]本發(fā)明發(fā)的技術目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
一種從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，包括如下步驟:
(1)造球:取銅冶煉廢渣、碳粉、燒堿和元明粉共混后，制成料球；所述燒堿重量不超過銅冶煉廢洛重量的30%,元明粉重量不超過銅冶煉廢洛重量的30% ；
(2)還原焙燒:將步驟(1)得到的料球進行還原焙燒；
(3)弱磁選:將步驟(2)還原焙燒后的物料磨細至粒度≤0.045mm，進行弱磁選，得到磁選精礦和磁選尾礦；
(4)尼爾森重選:將步驟(3)得到的磁選精礦進行尼爾森重選，得到富含貴金屬的銅精礦和合格鐵精礦。
[0009]正如本發(fā)明【背景技術】所述，銅冶煉廢渣中鐵主要分布在橄欖石相和磁性氧化鐵相中，而銅主要以細小顆粒彌散于渣中。由于渣中含有大量Fe3O4,使渣黏度提高，渣锍比重差減小，渣锍分離效果差，銅損失大。雖然采用配碳還原的方式能降低渣黏度，對銅鐵組分分選有益，但由于金、銀等貴金屬還部分分布在磁鐵相中，連生交代情況嚴重。僅加入碳粉還原Fe3O4不能促使渣黏度降低至足夠水平，進而影響金銀等貴金屬向銅相中的富集，后續(xù)磁選一重選對金銀等貴金屬富集效果差，導致尾礦中貴金屬損失嚴重。采用現(xiàn)有的配碳還原工藝進行銅渣回收利用，未能得到合格銅精礦產(chǎn)品，貴金屬未能得到有效富集，回收效果不好。
[0010]而本發(fā)明工藝添加了燒堿和元明粉，能夠更好降低銅渣黏度，焙燒和磁分選過程中，除了銅鐵組分從渣中剝離以外，含金銀相晶粒向銅相中聚集效果明顯，后續(xù)采用重選分離磁選精礦時，貴金屬能較多的富集在銅精礦中，利于后續(xù)對銅、金、銀等礦物的進一步分選，礦物附加值提升。本發(fā)明添加碳粉還原Fe3O4組分后，無需再次氧化被還原的鐵組分，即可通過磁選和重選實現(xiàn)有價組分選別富集，并且貴金屬向銅相中的選別富集效果好，鐵精礦中貴金屬的殘留低。工藝流程簡單、清潔。
[0011]對本發(fā)明而言，還原焙燒溫度和焙燒時間、弱磁選強度以及尼爾森重選的洗水量和轉速等條件均可參照常規(guī)參數(shù)。
[0012]本發(fā)明技術方案適于對閃速熔煉廢渣、熔池熔煉廢渣等各種方法得到的銅冶煉廢渣中有價金屬的梯級回收，特別適于對規(guī)格為Fe≥35wt%、Cu≥0.55wt%、Au≥0.5g/t和Ag ≥10 g/t的含銅低的銅冶煉廢渣中有價金屬的梯級回收。
[0013]優(yōu)選的，按重量份計，步驟(1)中各種物料的用量為:銅冶煉廢渣20-50份、碳粉8~20份、燒堿2飛份和元明粉2飛份。對本發(fā)明而言，每20-50重量份的銅冶煉廢渣配以燒堿2飛份和元明粉2飛份是較為合適的，燒堿及元明粉用量低于所述范圍，對降低渣黏度效果不突出，銅精礦中貴金屬含量將明顯降低，高于所述范圍，對進一步提升銅精礦中貴金屬含量作用不明顯。
[0014]優(yōu)選的，料球直徑為f 2cm。
[0015]優(yōu)選的，步驟(1)中，銅冶煉廢渣的粒度≤ 0.074mm，碳粉粒度、燒堿粒度和元明粉粒度均≤0.045mm。
[0016]優(yōu)選的，步驟(2)中，焙燒溫度600-80(TC，焙燒時間為1.0-l.5小時。
[0017]優(yōu)選的，步驟(3)中，弱磁選磁場強度800~1000 Oe0
[0018]優(yōu)選的，步驟(4)中，尼爾森重選的洗水量2~4 L/min，轉速150(T2200 r/min。
[0019]本發(fā)明的有益效果:
銅冶煉廢渣中含有大量鐵、銅以及與銅共生的貴金屬等有價金屬，具有較高的綜合回收價值。鐵主要以鐵橄欖石形式存在，而銅主要以細小顆粒彌散于鐵橄欖石粒間，采用傳統(tǒng)分離技術難于綜合利用和處理。本發(fā)明通過造球一還原焙燒，并在焙燒時創(chuàng)新性的加入堿物質燒堿和鈉鹽元明粉，有效降低渣的黏度，有利于渣中銅粒子的高效聚集和鐵組分向磁鐵礦相充分富集，同時金、銀等貴金屬向含銅晶粒相中富集效果好，后續(xù)通過尼爾森重選，對富含貴金屬的銅精礦與貴金屬含量極低的鐵精礦進行分離，實現(xiàn)銅冶煉廢棄渣中鐵、銅及貴金屬等有價金屬的梯級回收；尾礦可應用于建筑行業(yè)和制備優(yōu)質磨料。本發(fā)明具有工藝簡捷、可實施性強、生產(chǎn)成本低、零排放等優(yōu)點，為銅廢渣綜合利用開辟了新途徑，其經(jīng)濟效益、社會效益十分可觀。
[0020]采用本發(fā)明方案對銅冶煉廢渣中的有價金屬進行回收，尾礦中銅含量可以低至
0.lwt%左右，殘余鐵含量可低至2.48wt%左右。所得鐵精礦的全Fe含量可達65wt%左右、全Fe回收率可達93%左右；所得銅精礦中:Cu含量可達16wt%左右，伴生Au含量可達13g/t左右、伴生Ag含量可達412g/t左右，Cu回收率可達62%左右。
【具體實施方式】
[0021]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述。
[0022]實施例一:
針對中國某省銅冶煉廢渣，其中主要有價金屬含量:Fe 35.28wt%, Cu 0.61 wt%、Au
1.lg/t、Ag 18.5g/t。通過本發(fā)明方法對其進行梯級回收，其具體操作步驟如下:
Cl)造球:首先將銅冶煉廢渣磨礦處理至全部粒徑小于0.074mm、碳粉以及燒堿和元明粉分別粉碎至粒度小于0.045mm ;上述各原料按下列重量份充分混勻:銅冶煉廢渣50份、碳粉20份、燒堿5份和元明粉5份；混勻后的物料進入造球機造球，成球直徑范圍
1.4~L 6cm ；
(2)還原焙燒:將料球進行還原焙燒，焙燒溫度750°C，焙燒時間為1.0小時。
[0023](3)弱磁選:將焙燒后的物料磨細至粒度小于0.045mm,進行弱磁選，弱磁選磁場強度950 0e，得到磁選精礦(鐵銅組分)和磁選尾礦。磁選尾礦中殘余銅含量0.14wt%、殘余鐵含量2.48wt% ；
(4)尼爾森重選:將磁選精礦通過尼爾森重選機進行尼爾森重選，尼爾森重選的洗水量3.0L/min，轉速1800r/min，分別得到合格的富含貴金屬銅精礦和高品質鐵精礦。
[0024]精礦指標:得到全Fe含量65.75wt%、全Fe回收率93.48%的鐵精礦；得到Cu含量16.02wt%、伴生Au含量13.5g/t、伴生Ag含量412g/t、Cu回收率58.52%的銅精礦。
[0025]實施例二
本發(fā)明與實施例一步驟相同，區(qū)別在于:步驟(1)中各原料重量份數(shù)為:銅冶煉廢渣20份、碳粉20份、燒堿2份和元明粉5份；料球平均直徑f 1.2 cm ；
步驟(2)中焙燒溫度600°C，焙燒時間為1.5小時；
步驟(3)中，弱磁選磁場強度8000e，磁選尾礦中殘余銅含量0.12wt%、殘余鐵含量
2.23wt% ；
步驟(4)中，尼爾森重選的洗水量2.0L/min,轉速1500r/min,分別得到合格的富含貴金屬銅精礦和聞品質鐵精礦。
[0026]精礦指標:得到全Fe含量64.55wt%、全Fe回收率92.78%的鐵精礦；得到Cu含量16.32wt%、伴生Au含量12.9g/t、伴生Ag含量407g/t、Cu回收率58.12%的銅精礦。
[0027]實施例三
本發(fā)明與實施例一步驟 相同，區(qū)別在于:步驟(1)中各原料重量份數(shù)為:銅冶煉廢渣40份、碳粉8份、燒堿4份和元明粉2份；料球平均直徑1.7^1.8 cm ；
步驟(2)中焙燒溫度800°C，焙燒時間為1.2小時；
步驟(3)中，弱磁選磁場強度9000e，磁選尾礦中殘余銅含量0.llwt%、殘余鐵含量
2.15wt% ；
步驟(4)中，尼爾森重選的洗水量4.0L/min,轉速2200r/min,分別得到合格的富含貴金屬銅精礦和聞品質鐵精礦。
[0028]精礦指標:得到全Fe含量65.llwt%、全Fe回收率93.1%的鐵精礦；得到Cu含量16.43wt%、伴生Au含量13.lg/t、伴生Ag含量416g/t、Cu回收率58.8%的銅精礦。
[0029]實施例四
本發(fā)明與實施例一步驟相同，區(qū)別在于:步驟(1)中各原料重量份數(shù)為:銅冶煉廢渣30份、碳粉15份、燒堿3份和元明粉3份；料球平均直徑1.r1.6 cm ；
步驟(2)中焙燒溫度900°C，焙燒時間為1.5小時；
步驟(3)中，弱磁選磁場強度lOOOOe，磁選尾礦中殘余銅含量0.llwt%、殘余鐵含量
2.03wt% ；
步驟(4)中，尼爾森重選的洗水量3.0L/min,轉速1800r/min,分別得到合格的富含貴金屬銅精礦和聞品質鐵精礦。
[0030]精礦指標:得到全Fe含量65.72wt%、全Fe回收率93.3%的鐵精礦；得到Cu含量16.53wt%、伴生Au含量12.9g/t、伴生Ag含量422g/t、Cu回收率59.1%的銅精礦。
[0031]對照例:
采用實施例1方案對銅冶煉廢渣中的有價金屬進行回收，區(qū)別在于:對照例的原料中，不添加強堿和元明粉。
[0032]所得產(chǎn)品規(guī)格如下:
表1實施例1與對照例效果指標對比
【權利要求】
1.一種從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)造球:取銅冶煉廢渣、碳粉、燒堿和元明粉共混后，制成料球；燒堿重量不超過銅冶煉廢洛重量的30%,元明粉重量不超過銅冶煉廢洛重量的30% ； (2)還原焙燒:將步驟(1)得到的料球進行還原焙燒； (3)弱磁選:將步驟(2)還原焙燒后的物料磨細至粒度≤0.045mm，進行弱磁選，得到磁選精礦(鐵銅組分)和磁選尾礦； (4)尼爾森重選:將步驟(3)得到的磁選精礦進行尼爾森重選，得到富含貴金屬銅精礦和合格鐵精礦。
2.根據(jù)權利要求1所述的從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，其特征在于，按重量份計，步驟(1)中各種物料的用量為:銅冶煉廢渣20-50份、碳粉8~20份、燒堿2飛份和元明粉2飛份。
3.根據(jù)權利要求1所述的從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，其特征在于，料球直徑為l~2cm。
4.根據(jù)權利要求1所述的從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，其特征在于:步驟(1)中，銅冶煉廢渣的粒度≤ 0.074_，碳粉粒度、燒堿粒度和元明粉粒度均≤0.045mm。
5.根據(jù)權利要求1所述的從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，其特征在于:步驟(2)中，焙燒溫度60(T80(TC，焙燒時間為1.(Tl.5小時。
6.根據(jù)權利要求1所述的從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，其特征在于:步驟(3)中，弱磁選磁場強度80(T1000 Oe。
7.根據(jù)權利要求1所述的從銅冶煉廢渣中梯級回收鐵、銅及貴金屬的方法，其特征在于:步驟(4)中，尼爾森重選的洗水量2~4 L/min，轉速150(T2200 r/min。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的銅冶煉廢渣中主要有價金屬含量:Fe ≥ 35wt%> Cu≥0.55wt%> Au≥ 0.5g/t> Ag ≥10g/t。
【文檔編號】C22B1/02GK103882235SQ201410149891
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】趙開樂, 王昌良, 鄧偉, 廖祥文, 劉厚明, 饒系英, 王曉慧 申請人:中國地質科學院礦產(chǎn)綜合利用研究所