本發(fā)明涉及一種用于銅冶煉電爐貧化渣綜合回收銅、鐵的高溫改性添加劑及應用，屬于冶金、工業(yè)廢渣資源化利用技術(shù)領域。
背景技術(shù)：
世界上約有80%的銅是通過火法冶煉工藝生產(chǎn)的，其余20%用濕法冶金得到的，通常生產(chǎn)1噸冰銅大約可以產(chǎn)生2-3噸的銅渣。我國97%以上的銅由火法冶煉得到，如反射爐熔煉、閃速爐熔煉、電爐熔煉和轉(zhuǎn)爐熔煉等。2015年我國精煉銅產(chǎn)量高達796萬噸，與此同時每年產(chǎn)出1500萬噸以上銅渣，累計產(chǎn)出量超過了1.2億噸。
銅渣中含有大量可利用資源，有價金屬如銅、鐵等，其中鐵的含量高達40%左右，遠遠高于我國鐵礦可開采的品位（約27%）；銅品位1%左右，具有重要利用價值。但是銅渣中鐵主要分布在橄欖石和磁鐵礦相中，而銅主要以細小冰銅顆粒彌散于渣中。銅渣中礦物互相嵌布且晶粒細小，若采用傳統(tǒng)分離技術(shù)，如浮選、重選和磁選回收渣中的銅、鐵，均十分困難，鐵回收率僅30%左右，針對電爐貧化渣的銅回收率也僅65-75%。此外，銅冶煉電爐貧化渣處于高溫熔融狀態(tài)，目前僅采用緩冷或急冷處理，大量潛熱沒有得到利用。
國內(nèi)外對銅渣中銅、鐵的回收進行了大量的研究，但是通過利用銅冶煉渣電爐貧化出爐時的潛熱進行高溫改性卻鮮有報道。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種用于銅冶煉電爐貧化渣綜合回收銅、鐵的高溫改性添加劑及應用，在回收銅的同時提高鐵回收率和鐵精礦鐵品位。
本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種銅冶煉電爐貧化渣回收銅、鐵用的改性添加劑，由按質(zhì)量百分比計的下述組分組成：
生石灰40-50%，
一氧化錳10-15%，
黃鐵礦10-15%，
黃銅礦5-15%，和
鐵的氧化物10-20%，合計100%。
在一個具體實施方式中，所述鐵的氧化物選自四氧化三鐵和三氧化二鐵中至少一種。
所述改性添加劑在銅冶煉電爐貧化渣回收銅、鐵過程中的應用，按銅渣質(zhì)量的8-20%添加所述改性添加劑。
在一個具體實施方式中，應用于銅冶煉電爐貧化熔渣緩冷-浮選回收銅-磁選回收鐵工藝中。
在一個具體實施方式中，在銅冶煉電爐貧化渣處于高溫熔融狀態(tài)下添加改性添加劑，然后進行緩冷處理。
在一個具體實施方式中，熔融渣溫度1250-1350℃，熔渣冷卻速度1-3℃/min，緩冷終點溫度800~900℃。
本發(fā)明針對銅冶煉電爐貧化熔渣中鐵主要以不具可選性的鐵橄欖石形態(tài)存在、鐵橄欖石轉(zhuǎn)型對銅锍礦物穩(wěn)定存在具有不利影響的難題，基于冶金物理化學原理，設計多功能高溫改性添加劑，利用銅冶煉渣電爐貧化出爐時高溫熔融狀態(tài)，結(jié)合相變、結(jié)晶規(guī)律，促進目標的礦物（冰銅、磁鐵礦）的生成和晶粒長大，為后續(xù)的回收鐵和銅創(chuàng)造良好的物相條件。
本發(fā)明的機理簡述于下：
利用一氧化錳能夠有效降低熔渣粘度，改善熔渣的流動性，促進銅、鐵礦物的遷移、聚集和晶粒長大；利用生石灰在高溫過程中實現(xiàn)氧化鈣與硅酸鹽礦物的反應，有效破壞鐵橄欖石物相，降低鐵橄欖石形成，促進熔渣中鐵橄欖石相的轉(zhuǎn)型，促進磁鐵礦的生成；利用黃鐵礦和黃銅礦的硫化作用，捕集熔渣中的硫化銅、氧化銅顆粒，促進冰銅顆粒的硫化、聚集、發(fā)育和長大，有利于后續(xù)工序中浮選回收銅；利用鐵氧化物與渣中的亞鐵結(jié)合，使得渣中鐵物相向磁鐵礦物相富集，有效提高了磁選回收鐵的效果。本發(fā)明之多功能復合添加劑具有強化改善熔渣流動性，促進硫化銅和磁鐵礦生成、誘導有用礦物晶粒長大的三重功效，為后續(xù)浮選和磁選創(chuàng)造良好的條件，提高銅、鐵回收率和品位，最終實現(xiàn)銅和鐵的有效分離與回收。
采用浮選-磁選工藝處理鐵品位40%左右，銅品位0.6-0.83%的銅冶煉電爐貧化渣，在不添加任何添加劑的情況下，獲得磁選鐵精礦品位僅為52-54%，鐵回收率僅為30-35%；如按銅冶煉電爐貧化渣質(zhì)量的8-20%添加本發(fā)明的復合添加劑，獲得磁選鐵精礦品位可達56-58%，鐵回收率大于60%的良好指標，同時能夠保證浮選過程中銅回收率不降低或略有改善。通過復合添加劑的作用，銅冶煉電爐貧化渣所含的銅、鐵有用元素均可得到綜合利用，相比不使用添加劑時，獲得的鐵精礦鐵品位提高4-5%，鐵回收率提高約30%。
綜上所述，本發(fā)明組分分配合理、生產(chǎn)工藝簡單、使用方便，在充分利用銅冶煉電爐貧化熔渣的高溫潛熱下實現(xiàn)鐵和銅目標礦物的礦相重構(gòu)。具有鐵橄欖石改性、初始晶種誘導結(jié)晶、穩(wěn)定銅锍礦物的功能。改性渣可利用浮選-磁選分離工藝，生產(chǎn)出用于煉銅的銅精礦和用于煉鐵的磁鐵精礦，從而實現(xiàn)銅冶煉電爐貧化渣中鐵和銅的高效分離和回收利用，節(jié)約資源和能耗。
本發(fā)明技術(shù)對高效合理的利用二次資源起到重要的指導作用，且對緩解我國鋼鐵工業(yè)原料短缺的趨勢，促進鋼鐵工業(yè)乃至銅工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。
具體實施方式
以下通過具體實施例和對比實驗對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細的闡述。
本發(fā)明的改性添加劑采用下述的制備方法：將生石灰、一氧化錳、黃鐵礦、黃銅礦和鐵氧化物烘干后，然后按所述質(zhì)量配比進行稱量、混勻，即得到復合添加劑。
對比例1
對銅冶煉電爐貧化渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，不添加任何添加劑，采用熔渣緩冷-浮選-磁選工藝處理，獲得鐵精礦品位54.46%，鐵回收率30.98%；銅粗精礦品位6.76%，銅回收率73.29%。
實施例1
銅冶煉電爐貧化渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，按銅冶煉渣質(zhì)量的9%添加復合添加劑（生石灰45%，一氧化錳15%，四氧化三鐵20%，黃鐵礦10%，黃銅礦10%）進行熔渣改性，改性渣經(jīng)過緩冷、破碎、磨礦后，浮選得到銅粗精礦和浮選尾渣，浮選尾渣經(jīng)過濕式磁選，得到鐵精礦和磁選尾礦。在溫度1350℃，冷卻速度1.5℃/min，冷卻終點溫度900℃的條件下進行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細度-0.045mm90.2%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.6kg/t；浮選時間5min；磁選強度1700gs的條件下，獲得銅粗精礦品位11.04%，銅回收率71.45%，鐵品位56.88%的鐵精礦，鐵回收率63.52%。
實施例2
銅冶煉電爐貧化渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，按銅冶煉渣質(zhì)量的15%添加復合添加劑（生石灰50%，一氧化錳10%，三氧化二鐵15%，黃鐵礦15%，黃銅礦10%）進行熔渣改性，改性渣經(jīng)過緩冷、破碎、磨礦后，浮選得到銅粗精礦和浮選尾渣，浮選尾渣經(jīng)過濕式磁選，得到鐵精礦和磁選尾礦。在熔融溫度1350℃，冷卻速度1.5℃/min，冷卻終點溫度900℃的條件下進行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細度-0.045mm90%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.6kg/t；浮選時間5min；磁選強度1700gs的條件下，獲得銅粗精礦品位10.88%，銅回收率72.35%，鐵品位56.54%的鐵精礦，鐵回收率66.75%。
實施例3
銅冶煉電爐貧化渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，按銅冶煉渣質(zhì)量的20%添加復合添加劑（生石灰40%，一氧化錳15%，四氧化三鐵和三氧化二鐵15%，黃鐵礦15%，黃銅礦15%）進行熔渣改性，改性渣經(jīng)過緩冷、破碎、磨礦后，浮選得到銅粗精礦和浮選尾渣，浮選尾渣經(jīng)過濕式磁選，得到鐵精礦和磁選尾礦。在熔融溫度1350℃，冷卻速度1℃/min，冷卻終點溫度900℃的條件下進行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細度-0.045mm90%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.6kg/t；浮選時間5min；磁選強度1700gs的條件下，獲得銅精礦品位11.98%，銅回收率74.68%，鐵品位56.02%的鐵精礦，鐵回收率60.21%。
對比例2
對銅冶煉電爐貧化渣中鐵品位40.21%，銅品位0.60%，不添加任何添加劑，采用熔渣緩冷-浮選-磁選工藝處理，獲得鐵精礦品位54.32%，鐵回收率32.20%；銅精礦品位18.8%，銅回收率66.41%。
實施例4
銅冶煉電爐貧化渣中鐵品位40.21%，銅品位0.60%，按銅冶煉渣質(zhì)量的16%添加復合添加劑（生石灰50%，一氧化錳10%，四氧化三鐵15%，黃鐵礦15%，黃銅礦10%）進行熔渣改性，改性渣經(jīng)過緩冷、破碎、磨礦后，浮選得到銅粗精礦和浮選尾渣，浮選尾渣經(jīng)過濕式磁選，得到鐵精礦和磁選尾礦。在熔融溫度1300℃，冷卻速度1.5℃/min，冷卻終點溫度900℃的條件下進行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細度-0.045mm90%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.6kg/t；浮選時間5min；磁選強度1700gs的條件下，獲得銅精礦品位21.60%，銅回收率63.80%，鐵品位56.40%的鐵精礦，鐵回收率62.10%。
由上述實施例得到的數(shù)據(jù)可知：采用本發(fā)明的復合添加劑應用在銅冶煉電爐貧化熔融渣礦相重構(gòu)綜合回收銅、鐵的工藝，獲得鐵精礦品位大于56%，鐵回收率達到60%以上的良好指標，同時銅粗精礦銅品位大于10%，銅回收率大于71%。與對比例1、2相應數(shù)據(jù)比較，本發(fā)明的復合添加劑應用在銅冶煉電爐貧化熔融渣礦相重構(gòu)-浮選回收銅-磁選回收鐵工藝中，鐵精礦品位提高4-5個百分點，鐵回收率大幅提高30個百分點，而銅的回收基本不受影響。實現(xiàn)了銅冶煉電爐貧化渣中鐵和銅的有效分選和綜合回收。