本發(fā)明涉及一種銅冶煉熔融渣礦相重構(gòu)綜合回收銅、鐵的工藝，屬于工業(yè)廢渣資源化利用技術(shù)領(lǐng)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%用濕法冶金獲得，通常生產(chǎn)1噸冰銅大約可以產(chǎn)生2.2噸的銅渣。我國(guó)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(guó)精煉銅產(chǎn)量高達(dá)796萬噸，與此同時(shí)每年產(chǎn)出1500萬噸以上銅渣，累計(jì)產(chǎn)出量超過了1.2億噸。累積的銅渣不但占用大量的土地，浪費(fèi)資源，而且經(jīng)過長(zhǎng)期堆積，風(fēng)吹日曬，雨水淋濕，渣中有毒元素易流入水源中，造成環(huán)境的嚴(yán)重污染。因此，進(jìn)行銅冶煉渣的綜合利用已成為銅行業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”社會(huì)的必然要求。

銅渣的處理與綜合利用，一直是困擾世界各國(guó)精煉銅生產(chǎn)的難題之一?？蒲腥藛T為此做了大量研究，主要是提取其中的有價(jià)金屬和利用銅渣生產(chǎn)建筑材料。目前國(guó)內(nèi)外提取渣中銅方法有：選礦法，如渣桶法冷卻－浮選；火法貧化法，如電爐貧化、真空貧化、反射爐貧化和熔融還原法等；濕法回收利用，如直接浸出、間接浸出和生物浸出；聯(lián)合回收技術(shù)，如還原—浸出、浮選—焙燒—浸出等；而鐵的回收工藝主要為直接還原、高溫炭熱還原、選擇性析出和磁化焙燒等工藝，其目的都是回收銅渣中Cu、Fe和其它有價(jià)金屬，以及尾礦作為建筑材料，如水泥、保溫磚等使得銅渣得到充分利用。

由于銅渣中鐵賦存狀態(tài)主要以橄欖石存在，常規(guī)選礦方法無法實(shí)現(xiàn)鐵的富集，直接還原或熔融還原等工藝均要求反應(yīng)溫度大于1250℃以上，存在能耗高，反應(yīng)器選擇困難等難題。迄今國(guó)內(nèi)外僅有火法貧化法和渣桶法在回收銅方面成功獲得工業(yè)應(yīng)用。我國(guó)主要是渣桶法，該工藝簡(jiǎn)單，投資小，但對(duì)不同冶煉爐產(chǎn)出的煉銅渣適應(yīng)性差，銅礦物結(jié)晶粒度及較小且不均勻，浮選指標(biāo)波動(dòng)大，生產(chǎn)過程不易控制，尤其是鐵不能有效回收。另一方面，如果只考慮鐵的回收，因大部分銅容易進(jìn)入鐵相中，導(dǎo)致得到的鐵精礦中銅超標(biāo)，嚴(yán)重影響后續(xù)煉鐵工藝的正常進(jìn)行，所以回收鐵必須同時(shí)回收銅。而整體而言，我國(guó)銅冶煉渣的銅利用率不超過12%，而鐵利用率不足1%。如何有效地綜合回收渣中有價(jià)組分，實(shí)現(xiàn)銅渣資源化，是當(dāng)前亟待解決的難題。

銅冶煉渣中銅的回收率低和鐵難以利用的技術(shù)瓶頸在于：渣中銅、鐵等礦物結(jié)晶程度低、晶粒微細(xì)及粒度分布范圍寬、礦物間嵌布關(guān)系復(fù)雜，尤其是鐵主要以鐵橄欖石形態(tài)存在，難以分選；而且熔渣出爐時(shí)大量潛熱未得到充分利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種銅冶煉熔融渣礦相重構(gòu)綜合回收銅、鐵的工藝，在回收銅的同時(shí)提高鐵回收率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種銅冶煉熔融渣礦相重構(gòu)綜合回收銅、鐵的工藝，包括下述的步驟：

第一步，熔渣礦相重構(gòu)：在銅冶煉渣處于熔融狀態(tài)下按銅渣質(zhì)量的8-20%添加復(fù)合添加劑，然后進(jìn)行緩冷處理；

所述復(fù)合添加劑由按質(zhì)量百分比計(jì)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%，和鐵氧化物 10-20%，合計(jì)100%；

第二步，浮選：將第一步所得改性渣破碎、磨礦后，進(jìn)行浮選處理，得到浮選銅精礦和浮選尾礦；

第三步，磁選：將第二步浮選得到的尾礦進(jìn)行濕式磁選，得到鐵精礦和磁選尾礦。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，第一步中銅冶煉熔渣經(jīng)過電爐貧化后，排放至渣包的過程中，添加復(fù)合添加劑。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，第一步中銅渣熔化溫度在1250-1350℃，冷卻速度控制在1-2℃/min，緩冷終點(diǎn)溫度800~900℃，然后澆水冷卻至室溫。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述鐵氧化物選自四氧化三鐵和三氧化二鐵中至少一種。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，第二步中浮選制度為：磨礦細(xì)度-0.045mm 80%-90%，丁黃藥100-200g/t，抑制劑用量3.0-4.0kg/t。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，第三步中磁選時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.12-0.27T。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所處理的銅冶煉渣中鐵含量30-42%，銅含量0.5%-1.2%。

采用本發(fā)明工藝方法，在銅渣熔融狀態(tài)時(shí)添加復(fù)合添加劑進(jìn)行礦相重構(gòu)，利用復(fù)合添加劑中的一氧化錳能夠有效降低熔渣粘度，改善熔渣的流動(dòng)性，促進(jìn)銅、鐵礦物的遷移、聚集和晶粒長(zhǎng)大；利用生石灰在高溫過程中實(shí)現(xiàn)氧化鈣與渣中二氧化硅的反應(yīng)，有效破壞鐵橄欖石物相，降低鐵橄欖石形成，促進(jìn)熔渣中鐵橄欖石相的轉(zhuǎn)型，促進(jìn)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(jìn)冰銅顆粒的硫化、聚集、發(fā)育和長(zhǎng)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。該復(fù)合添加劑具有鐵橄欖石改性、初始晶種誘導(dǎo)結(jié)晶、穩(wěn)定銅锍礦物的功能，從而不僅實(shí)現(xiàn)了銅渣中礦相重構(gòu)，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，實(shí)現(xiàn)銅鐵有效分離和回收。

通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，采用本發(fā)明方法后，浮選所得銅粗精礦品位大于10%，銅回收率大于71%，磁選得到含鐵量大于56%的鐵精粉，鐵回收率大于等于60%。最終尾礦排放量將僅為只回收銅時(shí)的50%，顯著減少尾礦堆存量及重金屬二次污染。

綜上，本發(fā)明從銅冶煉高溫熔渣入手，充分利用熔渣的熱量進(jìn)行冶煉渣礦相重構(gòu)，節(jié)省能耗、縮短流程，使鐵和銅分別形成易于分離的礦物并促進(jìn)其晶粒長(zhǎng)大，在成功回收銅的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)鐵的高效回收。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下特點(diǎn)：

（1）采用復(fù)合添加劑，實(shí)現(xiàn)銅熔渣中硫化銅、磁鐵礦晶粒的有效聚集和長(zhǎng)大；

（2）利用物理選礦方法（浮選和磁選），生產(chǎn)出用于煉銅的銅粗精礦，和煉鐵的鐵精礦，且銅渣熔融狀態(tài)的潛能得到進(jìn)一步利用，有效回收了資源，節(jié)約能源，降低能耗。

附圖說明

附圖1為為本發(fā)明的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的復(fù)合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(jìn)行稱量、混勻，即得到復(fù)合添加劑。

在下述實(shí)施例中，破碎、磨礦是將改性渣粗破碎至-5mm，再經(jīng)高壓輥磨破碎至-1mm，然后球磨機(jī)中磨細(xì)。

對(duì)比例1

對(duì)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(shí)施例1

經(jīng)電爐貧化后的銅冶煉渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，按銅冶煉渣質(zhì)量的20%添加復(fù)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(jìn)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1250℃，冷卻速度1.5℃/min，冷卻終點(diǎn)溫度900℃的條件下進(jìn)行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細(xì)度-0.045mm90.2%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.6kg/t；磁選強(qiáng)度0.17T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(shí)施例2

經(jīng)電爐貧化后的銅冶煉渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，按銅冶煉渣質(zhì)量的18%添加復(fù)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(jìn)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1250℃，冷卻速度1.5℃/min，冷卻終點(diǎn)溫度900℃的條件下進(jìn)行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細(xì)度-0.045mm90%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.0kg/t；磁選強(qiáng)度0.17T的條件下，獲得銅粗精礦品位10.01%，銅回收率76.71%，鐵品位57.19%的鐵精礦，鐵回收率64.52%。

實(shí)施例3

經(jīng)電爐貧化后的銅冶煉渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，按銅冶煉渣質(zhì)量的20%添加復(fù)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(jìn)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(diǎn)溫度900℃的條件下進(jìn)行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細(xì)度-0.045mm90%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.0kg/t；磁選強(qiáng)度0.17T的條件下，獲得銅粗精礦品位10.68%，銅回收率73.57%，鐵品位56.74%的鐵精礦，鐵回收率64.29%。

實(shí)施例4

經(jīng)電爐貧化后的銅冶煉渣中鐵品位39.10%，銅品位0.83%，按銅冶煉渣質(zhì)量的15%添加復(fù)合添加劑（生石灰45%，一氧化錳15%，三氧化二鐵20%，黃鐵礦10%，黃銅礦10%）進(jìn)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(diǎn)溫度900℃的條件下進(jìn)行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細(xì)度-0.045mm90%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量1.5kg/t；；磁選強(qiáng)度0.20T的條件下，獲得銅粗精礦品位10.34%，銅回收率74.65%，鐵品位56.88%的鐵精礦，鐵回收率65.67%。

對(duì)比例2

對(duì)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(shí)施例5

經(jīng)電爐貧化后的銅冶煉渣中鐵品位40.21%，銅品位0.60%，按銅冶煉渣質(zhì)量的20%添加復(fù)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(jìn)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。在熔渣溫度1250℃，冷卻速度1.5℃/min，冷卻終點(diǎn)溫度900℃的條件下進(jìn)行改性，改性渣在浮選銅條件：磨礦細(xì)度-0.045mm90%；丁黃藥200g/t；抑制劑用量3.6kg/t；；磁選強(qiáng)度0.17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%。

采用本發(fā)明方法得到的磁選尾礦富含硅、鈣，含少量鐵，是良好的水泥生產(chǎn)原料，經(jīng)過過濾、烘干后送水泥廠制備水泥。

由上述實(shí)施例得到的數(shù)據(jù)可知：采用本發(fā)明的復(fù)合添加劑應(yīng)用在銅冶煉熔融渣礦相重構(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(dá)到60%以上的良好指標(biāo)，同時(shí)銅粗精礦銅品位大于10%，銅回收率大于71%。與對(duì)比例1、2相應(yīng)數(shù)據(jù)比較，本發(fā)明的復(fù)合添加劑應(yīng)用在銅冶煉熔融渣礦相重構(gòu)-浮選回收銅-磁選回收鐵工藝中，鐵精礦品位提高4-5個(gè)百分點(diǎn)，鐵回收率大幅提高30個(gè)百分點(diǎn)，而銅的回收基本不受影響。實(shí)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。