本發(fā)明涉及用于處理硅酸鐵巖石的方法，其中從硅酸鐵巖石中至少部分地除去至少一種成分。

本發(fā)明還涉及用于加工處理過(guò)的硅酸鐵巖石的設(shè)備。

硅酸鐵巖石目前事實(shí)上專用于機(jī)械利用。硅酸鐵巖石在銅礦石的熔煉中作為熔渣形成。

硅酸鐵巖石目前例如，澆鑄進(jìn)入模具，獲得的模制品用于固堤(uferbefestigungverwendet)。硅酸鐵巖石的制粒也是已知的。使用粗大顆?；牟牧?，例如，作為鐵路路堤的礫石。較細(xì)的顆粒化材料用于噴砂。

以重量百分比計(jì)，硅酸鐵巖石基本上由鐵、硅和氧組成。除了鐵含量，硅酸鐵巖石還含有次要元素，例如，銅、鉛、砷、鎳和/或鋅。

在銅礦(主要是黃銅礦)的熔煉中，形成了大量的熔渣?；诤杏袃r(jià)金屬的起始材料的量，銅工業(yè)生產(chǎn)600kg的熔渣/t精礦，與鐵和鋼工業(yè)相比，其為約三倍量的熔渣。

在世界范圍內(nèi)，已經(jīng)進(jìn)行熔渣凈化，主要目的是增加/最大化銅產(chǎn)量。最終存在兩種方法途徑：

a)火法冶金-在電爐或在燃油/燃?xì)馓啬岫魈?teniente)爐中。本文中，通過(guò)熔渣/銅冰銅混合物(schlacken/kupfersteingemisches)的相重力分離處理熔融熔渣。焦炭覆蓋物(還原劑)的主要作用是避免熔體與氧氣接觸。

b)濕法冶金-熔渣浮選。在熔渣固化后，進(jìn)行研磨過(guò)程，隨后進(jìn)行硫化銅顆粒的浮選。形成了精礦，并且可將其再循環(huán)至初級(jí)過(guò)程。

這些方法中的殘余銅含量為約0.4-0.8％，并且這兩種方法都不是設(shè)計(jì)用于冶金除去其他雜質(zhì)。形成的熔渣產(chǎn)物(無(wú)論是火法冶金或者濕法冶金)存在一個(gè)問(wèn)題：實(shí)際上沒(méi)有經(jīng)濟(jì)使用價(jià)值，可能的應(yīng)用沒(méi)有附加值。世界范圍生產(chǎn)的銅熔渣的最主要部分(大約1500萬(wàn)t/a)因此被廢棄。

本發(fā)明的目的是改進(jìn)在開(kāi)頭部分所提到的類(lèi)型的方法，從而提供提高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)至少部分地除去至少一種不同于鐵的成分，并且通過(guò)用處理過(guò)的硅酸鐵巖石生產(chǎn)鋼或者生鐵來(lái)實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是構(gòu)造在開(kāi)頭部分所提到的類(lèi)型的設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)提高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)下述設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該設(shè)備被配置為用于生產(chǎn)生鐵或鋼的設(shè)施。

銅熔渣的金屬含量迄今為止尚未利用(非鐵金屬或者鐵含量都尚未利用)。700kt/a的熔渣的量，其對(duì)應(yīng)于280kt/a的鐵含量。熔渣已為液態(tài)，因此為了實(shí)施該方法，只須使用相對(duì)少的額外能量。本發(fā)明因此基于從熔渣產(chǎn)物除去非鐵金屬，并使用殘余熔渣產(chǎn)物(含有氧化物形式的造渣劑si、ca、mg、al和fe)和原料用于生產(chǎn)生鐵或鋼的方法。

該下游方法使得在加工銅原料時(shí)，上游的方法步驟更加靈活。這些原料在其組成方面的復(fù)雜性將會(huì)在將來(lái)進(jìn)一步增加，這是由于可用的銅礦沉積物變得更少。除了具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的雜質(zhì)(加工熔爐接受了礦物補(bǔ)償用于具有增大的含量的精礦的加工)，例如as、pb，在鋼工業(yè)中，還有其他重要的參數(shù)是特別的，例如，zn和鋼污染物如s和p。另外，銅產(chǎn)量自然是關(guān)鍵的。本發(fā)明最新發(fā)展的方法涵蓋了這些挑戰(zhàn)，并尋求“零廢物冶金”的目的，即在生產(chǎn)方法中形成的所有產(chǎn)物都被進(jìn)一步加工。

下文給出實(shí)施本發(fā)明的硅酸鐵巖石處理的關(guān)鍵方法步驟的關(guān)鍵描述。

方法描述

起始材料：

●硅酸鐵巖石，鐵橄欖石-(來(lái)自初級(jí)銅生產(chǎn)的cu熔渣)

●還原劑(固體-焦炭，煤；氣體-co、h2、fe)

●捕收劑金屬(cu、fe)

●電能

●天然氣或天然氣分解產(chǎn)物

●空氣/氧氣

●來(lái)自銅和鋼工業(yè)的循環(huán)產(chǎn)物(即浮渣、一氧化鉛、飛塵、黃渣、金屬相)或熔渣

工藝溫度：

●1300-1600℃(迄今為止最佳的工藝溫度為1400℃)

設(shè)備：

●電爐(矩形、處理區(qū)、安定區(qū)(ruhezone)，分接頭配置為溢出，通過(guò)通道系統(tǒng)輸入，通過(guò)底部吹氣(bodensplüung)引入氣體)

●帶有底部吹氣的封閉aod轉(zhuǎn)爐。

工藝操作：

●非連續(xù)

●連續(xù)(優(yōu)選的，但是是否實(shí)際上可實(shí)施取決于進(jìn)一步的研究)

●多階段-必須！

能量引入：

●電爐→電(可以設(shè)定非常低的氧電位)

●aod轉(zhuǎn)爐→氣體燃燒(需要亞化學(xué)當(dāng)量燃燒(□＜1；優(yōu)選為0.8-0.9)；不利地-與電爐相比，氧電位提高)

停留時(shí)間：

●沒(méi)有最終確定；約2-6小時(shí)

產(chǎn)物：

●熔渣產(chǎn)物-鐵橄欖石產(chǎn)物、磁鐵礦產(chǎn)物

●飛塵

●金屬合金

附圖中示意性描述了本發(fā)明的示例性的實(shí)施方案。附圖顯示了：

圖1：方法的示意性流程圖；

圖2：是顯示起始材料的規(guī)格的表；

圖3：是顯示來(lái)自方法的熔渣產(chǎn)物的規(guī)格的表。

圖1示出了用于實(shí)施各個(gè)方法步驟的示意圖。具體地，描述了在硅酸鐵巖石的深度還原中的方法次序，用于提供鐵橄欖石或磁鐵礦產(chǎn)物作為用于鐵和鋼工業(yè)中的原料。

由初級(jí)銅方法得到的熔渣優(yōu)選地以液態(tài)形式引入到深度還原方法中。液體熔渣優(yōu)選地具有1200℃至1350℃范圍的溫度。典型地約1260℃的溫度值。

可替換地，也設(shè)想通過(guò)本發(fā)明方法處理熔渣堆。然而，與液體熔渣的加工相比，這包括了較高的能量消耗，因?yàn)槭紫纫刍腆w材料。起始材料的典型分析在圖2的表中示出。

本發(fā)明的目的是通過(guò)選擇性還原使更多的有價(jià)貴金屬與鐵分離。鐵保留，與硅和/或氧結(jié)合作為鐵橄欖石(fe2sio4)或磁鐵礦產(chǎn)物(fe3o4)，用于進(jìn)一步在鐵和鋼工業(yè)中用作為起始材料。該產(chǎn)物含有其他的ca、mg或cr的氧化物作為雜質(zhì)。產(chǎn)物的規(guī)格在圖3的表中示出。

在加熱到1400℃的優(yōu)選的加工溫度期間，存在的殘余硫必須通過(guò)引入氧而從系統(tǒng)中除去，從而在隨后的還原期間能夠有效地實(shí)施還原?；谌墼牧?，通過(guò)添加不超過(guò)7％的固體碳覆蓋熔池，避免熔池進(jìn)一步與氧氣接觸。應(yīng)該設(shè)定工藝氣氛的co/co2比例，從而不超過(guò)10^-12atm的氧電位。在該相中，熔渣的揮發(fā)性組分蒸發(fā)并與尾氣一起離開(kāi)工藝。在尾氣處理的過(guò)程中，這些成分以其氧化物的形式作為飛塵獲得。獲得的飛塵的組成為約40-60％的zn、10-20％的pb和＜10％的as，并可以用作鋅生產(chǎn)的原料，例如在軋制方法中。在本文示出的具有700000t的年噸位的實(shí)施例中，預(yù)計(jì)約20000t的飛塵的量。

該方法步驟之后的銅含量仍為約0.2-0.3％的cu。為了選擇性地分離銅和鐵，通過(guò)設(shè)置在底部的吹氣塊(spülsteine)引入一氧化碳作為還原劑。與利用噴槍進(jìn)行吹氣相比，底部吹氣的優(yōu)點(diǎn)為需要顯著更低的氣體速率。這導(dǎo)致了在熔渣、金屬和氣相之間的劇烈混合。根據(jù)反應(yīng)式cu2o+co→2cu+co2，在氣/熔渣相界面處發(fā)生還原。形成的金屬液滴非常細(xì)(最大20μm)，并且必須通過(guò)密度分離在安定區(qū)域中從熔渣相中分離出來(lái)。

基于進(jìn)一步的加工流程，熔渣產(chǎn)物的礦物學(xué)可以與各用途相匹配。如果產(chǎn)物為例如直接用于高爐中，獲得鐵橄欖石相是令人滿意的。為了通過(guò)高爐加料器引入，必需在燒結(jié)設(shè)備中進(jìn)行預(yù)處理。對(duì)此，鐵橄欖石的熔化范圍(約1180℃)過(guò)低，這將會(huì)在加工中導(dǎo)致問(wèn)題。因此需要設(shè)定最終產(chǎn)物中的磁鐵礦的含量。該比例可以根據(jù)客戶的需要通過(guò)添加限定量的氧來(lái)調(diào)整。氧不僅可以以氧氣的形式添加，而且還可以以中間體的形式添加，所述中間體用作氧供體，例如來(lái)自鋼工業(yè)的fe2o3粉塵。