本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及處理含銅鐵水的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

含銅鐵水是銅渣或鎳渣經(jīng)過(guò)直接還原-熔分工藝得到的含鐵產(chǎn)品，該類鐵產(chǎn)品可作為電爐煉鋼或特種鋼(主要是耐候鋼，含銅0.2～0.8wt％)的原料，但作為電爐煉鋼原料時(shí)，由于銅為雜質(zhì)元素，以優(yōu)質(zhì)碳素鋼為例，一般要求銅含量低于0.25wt％，因而這種含銅鐵水只能作為配料或折價(jià)進(jìn)行銷售。且作為耐候鋼原料時(shí)，由于受到市場(chǎng)需求的限制，產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)也不明顯。

對(duì)于含銅鐵水采用常規(guī)方法很難實(shí)現(xiàn)銅、鐵的高效分離，導(dǎo)致鐵產(chǎn)品品質(zhì)低、產(chǎn)品價(jià)值受限。在現(xiàn)有技術(shù)中，僅對(duì)鋼水的脫銅技術(shù)進(jìn)行過(guò)大量的研究。但到目前為止，還沒(méi)有一種令人滿意的實(shí)用的脫銅技術(shù)。這些方法大都因?qū)︺~的脫除能力低下或是條件太苛刻而無(wú)法進(jìn)一步發(fā)展。如采用熔化分離法時(shí)，只適用于處理含大量暴露銅的小塊廢鋼；采用氣化分離法，則由于工藝環(huán)節(jié)多、氣體污染環(huán)境等問(wèn)題難以大規(guī)模推廣；采用真空分離法，則僅適用于鋼水脫銅，且存在鐵損失大、脫除速度慢等問(wèn)題，因而難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

因此，現(xiàn)有處理含銅鐵水的技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種處理含銅鐵水的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)采用氨浸將含銅細(xì)鐵粒中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進(jìn)行回收，提高了金屬鐵粉的純度，使得銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種處理含銅鐵水的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括：

霧化制粒裝置，所述霧化制粒裝置具有含銅鐵水入口和含銅細(xì)鐵粒出口；

氨浸裝置，所述氨浸裝置具有含銅細(xì)鐵粒入口、氨水入口、二氧化碳入口、鐵粉出口和含銅氨浸液出口，所述含銅細(xì)鐵粒入口與所述含銅細(xì)鐵粒出口相連；

蒸氨裝置，所述蒸氨裝置具有含銅氨浸液入口、空氣入口、二氧化碳出口、氨氣出口和氧化銅出口，所述含銅氨浸液入口與所述含銅氨浸液出口相連，所述二氧化碳出口與所述二氧化碳入口相連。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，通過(guò)將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時(shí)節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對(duì)上述含銅細(xì)鐵粒進(jìn)行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時(shí)能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時(shí)可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進(jìn)一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)銅的回收利用，產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個(gè)系統(tǒng)的原材料成本。由此，該系統(tǒng)采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進(jìn)行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益較好。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述處理含銅鐵水的系統(tǒng)進(jìn)一步包括：水吸收裝置，所述水吸收裝置具有氨氣入口和氨水出口，所述氨氣入口與所述氨氣出口相連，所述氨水出口與所述氨水入口相連。由此，將蒸氨裝置所得的氨氣回收利用，降低系統(tǒng)的原材料成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述氨浸裝置為攪拌浸出槽。由此，有利于提高含銅細(xì)鐵粒中銅的溶解速率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述蒸氨裝置為蒸餾塔。由此，有利于提高蒸氨處理的效率，同時(shí)回收氨氣和二氧化碳。

在本發(fā)明的再一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種采用上述處理含銅鐵水的系統(tǒng)處理含銅鐵水的方法，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該方法包括：

(1)將含銅鐵水供給至所述霧化制粒裝置中進(jìn)行霧化制粒，以便得到含銅細(xì)鐵粒；

(2)將所述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳供給至所述氨浸裝置中進(jìn)行氨浸處理，以便得到鐵粉和含銅氨浸液；

(3)將所述含銅氨浸液和空氣供給至所述蒸氨裝置中進(jìn)行蒸氨處理，以便得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，并將所述二氧化碳返回步驟(2)中的所述氨浸裝置。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理含銅鐵水的方法，通過(guò)將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時(shí)節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對(duì)上述含銅細(xì)鐵粒進(jìn)行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時(shí)能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時(shí)可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進(jìn)一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)銅的回收利用，產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個(gè)工藝的原材料成本。由此，該方法采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進(jìn)行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益較好。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的處理含銅鐵水的方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述處理含銅鐵水的方法進(jìn)一步包括：(4)步驟(3)得到的所述氨氣供給至所述水吸收裝置中，以便得到氨水，并將所述氨水返回至步驟(2)中的所述氨浸裝置。由此，將蒸氨裝置所得的氨氣回收利用，降低系統(tǒng)的原材料成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(1)中，所述含銅鐵水中銅含量為0.4～1wt％，鐵含量為95～99wt％。由此，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(1)中，所述含銅細(xì)鐵粒的粒徑不大于74微米的占85％以上。由此，有利于提高氨浸處理的效率，增加銅的溶解速率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(2)中，所述氨浸處理過(guò)程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度為2～6％。由此，可進(jìn)一步提高氨浸處理的效率，增加銅的溶解速率。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在步驟(2)中，所述氨浸處理中液固比為(1～10):1，溫度為40～50攝氏度，時(shí)間不低于10min。由此，可進(jìn)一步提高氨浸處理的效率，增加銅的溶解速率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的處理含銅鐵水的方法流程示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施例的處理含銅鐵水的方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種處理含銅鐵水的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：霧化制粒裝置100、氨浸裝置200和蒸氨裝置300。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，霧化制粒裝置100具有含銅鐵水入口101和含銅細(xì)鐵粒出口102，且適于將含銅鐵水進(jìn)行霧化制粒，以便得到含銅細(xì)鐵粒。具體的，霧化制粒過(guò)程是利用高壓水流或惰性氣流在霧化器內(nèi)將含銅鐵水擊碎成為微小液滴，再經(jīng)冷卻、烘干、篩分后得到符合尺寸要求的含銅細(xì)鐵粒，霧化機(jī)理是當(dāng)高壓水流或惰性氣流沖擊含銅鐵水時(shí)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為含銅鐵水的表面能，形成無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)小顆粒。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時(shí)節(jié)約能耗。具體的，含銅鐵水是銅渣或鎳渣經(jīng)過(guò)直接還原-熔分工藝得到的含鐵產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，含銅鐵水中銅和鐵的含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，含銅鐵水中銅含量可以為0.4～1wt％，鐵含量可以為95～99wt％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果含銅鐵水中鐵含量過(guò)高或銅含量過(guò)低(鐵含量接近100wt％或銅含量接近0wt％)，技術(shù)上就沒(méi)有除銅的必要；如果鐵含量過(guò)低，那么意味著含銅鐵水中其余雜質(zhì)含量過(guò)高，這些雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品的質(zhì)量。發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)意外發(fā)現(xiàn)，含銅鐵水中銅含量為0.4～1wt％，鐵含量為95～99wt％時(shí)，采用本發(fā)明的技術(shù)可使得銅鐵分離效果好，最終得到的鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品品位高。

根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑可以不大于74微米的占85％以上。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，相比于其他粒徑，在該粒徑下可保證銅充分暴露在外部，使其與氨浸液有足夠大的接觸面積，有利于提高反應(yīng)速率。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，氨浸裝置200具有含銅細(xì)鐵粒入口201、氨水入口202、二氧化碳入口203、鐵粉出口204和含銅氨浸液出口205，含銅細(xì)鐵粒入口201與含銅細(xì)鐵粒出口102相連，且適于將含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳進(jìn)行氨浸處理，以便得到鐵粉和含銅氨浸液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)采用氨水和二氧化碳對(duì)上述含銅細(xì)鐵粒進(jìn)行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時(shí)能溶解所有的銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而得到高純度的鐵粉。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

CuO+2NH₄OH+(NH₄)₂CO₃＝Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (1)

Cu(NH₃)₄CO₃+Cu＝Cu₂(NH₃)₄CO₃ (2)

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氨浸裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，氨浸裝置可以為攪拌浸出槽。由此，有利于提高含銅細(xì)鐵粒中銅的溶解速率。

根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，氨浸處理過(guò)程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，氨浸處理過(guò)程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度可以為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度可以為2～6％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理過(guò)程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度過(guò)低，均會(huì)降低銅的浸出反應(yīng)速率；如果氨水質(zhì)量濃度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致氨氣揮發(fā)嚴(yán)重，造成大量氨試劑損失；在氨水質(zhì)量濃度不能過(guò)高的前提下，單方面使二氧化碳質(zhì)量濃度過(guò)高并不能提高銅的浸出反應(yīng)速率，還會(huì)造成浪費(fèi)。發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)意外發(fā)現(xiàn)，氨浸液中氨水質(zhì)量濃度為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度為2～6％時(shí)，含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解速率快，銅鐵分離效果好。

根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，氨浸處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，氨浸處理中液固比可以為(1～10):1，溫度可以為40～50攝氏度，時(shí)間可以不低于10min。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理中液固比過(guò)高時(shí)，會(huì)造成氨浸液的浪費(fèi)，而液固比過(guò)低時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致銅溶解不充分，不利于得到高純度的鐵粉。而氨浸溫度過(guò)低會(huì)嚴(yán)重影響反應(yīng)速率，溫度過(guò)高則會(huì)使氨的分壓增高，使氨損失嚴(yán)重。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)意外發(fā)現(xiàn)，氨浸處理的時(shí)間在本發(fā)明所述的范圍內(nèi)時(shí)可使得含銅細(xì)鐵粒中的銅最大程度的溶解。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，蒸氨裝置300具有含銅氨浸液入口301、空氣入口302、二氧化碳出口303、氨氣出口304和氧化銅出口305，含銅氨浸液入口301與含銅氨浸液出口205相連，二氧化碳出口303與二氧化碳入口203相連，且適于將含銅氨浸液和空氣進(jìn)行蒸氨處理，以便得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，并將二氧化碳返回氨浸裝置。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氨浸處理得到的碳酸銨亞銅在有空氣存在時(shí)可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進(jìn)一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅除去，顯著提高鐵粉的品位，可產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個(gè)系統(tǒng)的原材料成本。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

Cu₂(NH₃)₄CO₃+(NH₄)₂CO₃+2NH₄OH+0.5O₂＝2Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (3)

2Cu₂(NH₃)₄CO₃+O₂＝4CuO+8NH₃+2CO₂ (4)

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，蒸氨裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，蒸氨裝置可以為蒸餾塔。由此，有利于提高蒸氨處理的效率，同時(shí)回收氨氣和二氧化碳。

具體的，將含銅氨浸液通過(guò)蒸氨裝置(蒸餾塔)上部的噴嘴使之霧化，霧化微粒在塔內(nèi)呈懸浮狀態(tài)向下運(yùn)動(dòng)，與通入塔下部并由下而上運(yùn)動(dòng)的蒸汽流迅速進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，使易揮發(fā)的NH₃和CO₂變成汽態(tài)從塔頂排出，而銅氨絡(luò)合物Cu₂(NH₃)₄CO₃則發(fā)生熱分解，銅以氧化銅CuO沉淀析出，懸浮狀態(tài)下析出的CuO因其比重較大而下落到塔底隨殘液排出。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，通過(guò)將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時(shí)節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對(duì)上述含銅細(xì)鐵粒進(jìn)行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時(shí)能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時(shí)可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進(jìn)一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)銅的回收利用，產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個(gè)系統(tǒng)的原材料成本。由此，該系統(tǒng)采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進(jìn)行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益較好。

根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，參考圖2，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括：水吸收裝置400。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，水吸收裝置400具有氨氣入口401和氨水出口402，氨氣入口401與氨氣出口304相連，氨水出口402與氨水入口202相連且適于將蒸氨裝置得到的氨氣進(jìn)行處理，以便得到氨水，并將氨水返回至氨浸裝置。由此，可將蒸氨裝置產(chǎn)生的氨氣充分回收，并且可將所得的氨水回用于上述氨浸裝置，有利于降低整個(gè)系統(tǒng)的原材料成本，降低能耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

在本發(fā)明的再一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種采用上述處理含銅鐵水的系統(tǒng)處理含銅鐵水的方法，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，參考圖3，該方法包括：

S100：將含銅鐵水供給至霧化制粒裝置中進(jìn)行霧化制粒

該步驟中，將含銅鐵水供給至霧化制粒裝置中進(jìn)行霧化制粒，以便得到含銅細(xì)鐵粒。具體的，霧化制粒過(guò)程是利用高壓水流或惰性氣流在霧化器內(nèi)將含銅鐵水擊碎成為微小液滴，再經(jīng)冷卻、烘干、篩分后得到符合尺寸要求的含銅細(xì)鐵粒，霧化機(jī)理是當(dāng)高壓水流或惰性氣流沖擊含銅鐵水時(shí)，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為含銅鐵水的表面能，形成無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)小顆粒。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將含銅鐵水進(jìn)行霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時(shí)節(jié)約能耗。具體的，含銅鐵水是銅渣或鎳渣經(jīng)過(guò)直接還原-熔分工藝得到的含鐵產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，含銅鐵水中銅和鐵的含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，含銅鐵水中銅含量可以為0.4～1wt％，鐵含量可以為95～99wt％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果含銅鐵水中鐵含量過(guò)高或銅含量過(guò)低(鐵含量接近100wt％或銅含量接近0wt％)，技術(shù)上就沒(méi)有除銅的必要；如果鐵含量過(guò)低，那么意味著含銅鐵水中其余雜質(zhì)含量過(guò)高，這些雜質(zhì)會(huì)嚴(yán)重影響鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品的質(zhì)量。發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)意外發(fā)現(xiàn)，含銅鐵水中銅含量為0.4～1wt％，鐵含量為95～99wt％時(shí)，采用本發(fā)明的技術(shù)可使得銅鐵分離效果好，最終得到的鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品品位高。

根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑可以不大于74微米的占比85％以上。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，相比于其他粒徑，在該粒徑下可保證銅充分暴露在外部，使其與氨浸液有足夠大的接觸面積，有利于提高反應(yīng)速率。

S200：將含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳供給至氨浸裝置中進(jìn)行氨浸處理

該步驟中，將含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳供給至氨浸裝置中進(jìn)行氨浸處理，以便得到鐵粉和含銅氨浸液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)采用氨水和二氧化碳對(duì)上述含銅細(xì)鐵粒進(jìn)行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時(shí)能溶解所有的銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而得到高純度的鐵粉。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

CuO+2NH₄OH+(NH₄)₂CO₃＝Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (1)

Cu(NH₃)₄CO₃+Cu＝Cu₂(NH₃)₄CO₃ (2)

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，氨浸處理過(guò)程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，氨浸處理過(guò)程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度可以為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度可以為2～6％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理過(guò)程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度過(guò)低，均會(huì)降低銅的浸出反應(yīng)速率；如果氨水質(zhì)量濃度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致氨氣揮發(fā)嚴(yán)重，造成大量氨試劑損失；在氨水質(zhì)量濃度不能過(guò)高的前提下，單方面使二氧化碳質(zhì)量濃度過(guò)高并不能提高銅的浸出反應(yīng)速率，還會(huì)造成浪費(fèi)。發(fā)明人通過(guò)大量試驗(yàn)意外發(fā)現(xiàn)，氨浸液中氨水質(zhì)量濃度為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度為2～6％時(shí)，含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解速率快，銅鐵分離效果好。

根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例，氨浸處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，氨浸處理中液固比可以為(1～10):1，溫度可以為40～50攝氏度，時(shí)間可以不低于10min。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理中液固比過(guò)高時(shí)，會(huì)造成氨浸液的浪費(fèi)，而液固比過(guò)低時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致銅溶解不充分，不利于得到高純度的鐵粉。而氨浸溫度過(guò)低會(huì)嚴(yán)重影響反應(yīng)速率，溫度過(guò)高則會(huì)使氨的分壓增高，使氨損失嚴(yán)重。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)意外發(fā)現(xiàn)，氨浸處理的時(shí)間在本發(fā)明所述的范圍內(nèi)時(shí)可使得含銅細(xì)鐵粒中的銅最大程度的溶解。

S300：將含銅氨浸液和空氣供給至蒸氨裝置中進(jìn)行蒸氨處理

該步驟中，將含銅氨浸液和空氣供給至蒸氨裝置中進(jìn)行蒸氨處理，以便得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，并將二氧化碳返回S200中的氨浸裝置。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氨浸處理得到的碳酸銨亞銅在有空氣存在時(shí)可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進(jìn)一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅除去，顯著提高鐵粉的品位，可產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個(gè)系統(tǒng)的原材料成本。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

Cu₂(NH₃)₄CO₃+(NH₄)₂CO₃+2NH₄OH+0.5O₂＝2Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (3)

2Cu₂(NH₃)₄CO₃+O₂＝4CuO+8NH₃+2CO₂ (4)

具體的，將含銅氨浸液通過(guò)蒸氨裝置(蒸餾塔)上部的噴嘴使之霧化，霧化微粒在塔內(nèi)呈懸浮狀態(tài)向下運(yùn)動(dòng)，與通入塔下部并由下而上運(yùn)動(dòng)的蒸汽流迅速進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，使易揮發(fā)的NH₃和CO₂變成汽態(tài)從塔頂排出，而銅氨絡(luò)合物Cu₂(NH₃)₄CO₃則發(fā)生熱分解，銅以氧化銅CuO沉淀析出，懸浮狀態(tài)下析出的CuO因其比重較大而下落到塔底隨殘液排出。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理含銅鐵水的方法，通過(guò)將含銅鐵水細(xì)磨至含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時(shí)節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對(duì)上述含銅細(xì)鐵粒進(jìn)行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時(shí)能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時(shí)可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進(jìn)一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實(shí)現(xiàn)銅的回收利用，且產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個(gè)方法的原材料成本。由此，該方法采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進(jìn)行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)效益較好。

根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的處理含銅鐵水的方法，參考圖4，該方法進(jìn)一步包括：

S400：將S300得到的氨氣供給至水吸收裝置中

該步驟中，將S300得到的氨氣供給至水吸收裝置中，以便得到氨水，并將氨水返回至S200中的氨浸裝置。由此，可將蒸氨裝置產(chǎn)生的氨氣充分回收，并且可將所得的氨水回用于上述氨浸裝置，有利于降低整個(gè)系統(tǒng)的原材料成本，降低能耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實(shí)施例1

將1450攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進(jìn)行霧化制粒，得到粒徑小于74微米的占比86％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含95wt％，Cu含1.0wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進(jìn)行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為1％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計(jì))為2％，液固比為10:1，氨浸溫度為40攝氏度，時(shí)間為2h，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含95.5wt％，Cu含0.05wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進(jìn)行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為98％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個(gè)工藝銅的回收率達(dá)98.5％。

實(shí)施例2

將1500攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進(jìn)行霧化制粒，得到粒徑小于74微米占比90％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含96wt％，Cu含0.8wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進(jìn)行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為3％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計(jì))為4％，液固比為6:1，氨浸溫度為45攝氏度，時(shí)間為1h，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含97.2wt％，Cu含0.04wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進(jìn)行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為98.5％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個(gè)工藝銅的回收率達(dá)99％。

實(shí)施例3

將1525攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進(jìn)行霧化制粒，得到粒徑小于74微米占比95％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含97wt％，Cu含0.6wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進(jìn)行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為6％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計(jì))為5％，液固比為3:1，氨浸溫度為50攝氏度，時(shí)間為30min，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含98.2wt％，Cu含0.03wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進(jìn)行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為99％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個(gè)工藝銅的回收率達(dá)99.5％。

實(shí)施例4

將1550攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進(jìn)行霧化制粒，得到粒徑小于74微米占比100％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含99wt％，Cu含0.4wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進(jìn)行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為10％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計(jì))為6％，液固比為1:1，氨浸溫度為50攝氏度，時(shí)間為10min，反應(yīng)結(jié)束后，進(jìn)行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含99.6wt％，Cu含0.01wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進(jìn)行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為99.5％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個(gè)工藝銅的回收率達(dá)99.7％。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。