一種從銅冶煉渣中回收鐵、銅以及硅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及資源回收環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種從銅冶煉渣中回收鐵、銅以及硅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在銅冶煉行業(yè)內(nèi)，從硫化銅精礦提銅通常采用火法冶金的方法，其流程一般為:硫化銅礦石—采選工序—銅精礦—熔煉工序—冰銅+熔煉渣—吹煉工序—粗銅+吹煉渣—陽極精煉工序—陽極銅—電解精煉工序—高純陰極銅。
[0003]銅冶煉渣包括在銅冶煉生產(chǎn)過程中產(chǎn)出的多種渣，絕大部分是熔煉渣，還有少部分的吹煉渣等等。其中銅熔煉渣主要包括0.90 %?3.0 %的Cu，35 %?44 %的Fe，25 %?35% 的 S12o
[0004]現(xiàn)今的銅冶煉渣處理目的是回收銅冶煉渣中的銅元素，產(chǎn)出銅元素含量較高的渣精礦(一種從渣中回收產(chǎn)生的銅精礦)，銅冶煉渣中原有的鐵、硅等殘留在尾礦中，作為固體廢棄物應(yīng)用在建筑行業(yè)等行業(yè)中。隨著技術(shù)進(jìn)步，個(gè)別前沿專利技術(shù)提出改進(jìn)型銅冶煉渣處理方法，在產(chǎn)出渣精礦的同時(shí)，產(chǎn)出鐵精礦和較高SO2含量的含硅產(chǎn)品。
[0005]眾所周知，銅冶煉渣里還包括鉛、鋅、砷、鋪、祕(mì)和/或錫等雜質(zhì)元素。這部分雜質(zhì)元素來源于投入熔煉爐的銅精礦。從整個(gè)銅冶煉流程的元素平衡角度計(jì)算，在冶煉過程中，原料銅精礦中的雜質(zhì)元素很大部分進(jìn)入了銅冶煉渣中，其中，進(jìn)入銅熔煉渣中的雜質(zhì)元素比例最大。
[0006]這部分雜質(zhì)元素，一方面，影響后續(xù)銅冶煉渣處理后所產(chǎn)出的鐵精礦和含硅產(chǎn)品的質(zhì)量和純度，例如:鉛、鋅、砷、銻、鉍以及錫等雜質(zhì)元素是鐵精礦中嚴(yán)格限制含量上限的元素種類，國(guó)標(biāo)中對(duì)鐵精礦中的雜質(zhì)元素含量進(jìn)行了嚴(yán)格的分級(jí)要求，雜質(zhì)元素會(huì)對(duì)煉鐵過程和煉鋼過程產(chǎn)生非常顯著的消極影響，嚴(yán)重影響生產(chǎn)過程、設(shè)備壽命以及產(chǎn)品質(zhì)量等等。
[0007]另一方面，提及雜質(zhì)元素，行業(yè)技術(shù)人員習(xí)慣性的思維是“壞的東西，盡量除去的東西”，殊不知，換個(gè)思維角度，這部分雜質(zhì)元素也是一種可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的資源。如果銅冶煉企業(yè)將這部分雜質(zhì)元素較好地回收，然后以金屬產(chǎn)品的形式外售，與外售陰極銅板一樣，也可以產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。目前，還未有現(xiàn)有技術(shù)提出對(duì)銅冶煉渣中的這部分雜質(zhì)元素進(jìn)行回收。
[0008]綜上，目前的銅冶煉渣處理方法，以及前沿專利技術(shù)中提及的改進(jìn)型銅冶煉渣處理方法，均未考慮銅冶煉渣中所含的大量雜質(zhì)元素的問題。這部分雜質(zhì)元素既給現(xiàn)有的產(chǎn)品質(zhì)量帶來很大的消極影響，耗費(fèi)大量資源以及能源，提高了銅冶煉企業(yè)的生產(chǎn)成本，又沒有發(fā)揮其本身所固有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，沒有為銅冶煉企業(yè)帶來應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益，一邊是成本升高，一邊是沒有產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益，兩邊相加，給銅冶煉企業(yè)的經(jīng)濟(jì)盈利空間帶來了顯著的消極影響，降低了銅冶煉企業(yè)的盈利能力。
[0009]再者，近年來，隨著銅冶煉行業(yè)飛速發(fā)展，老冶煉廠和新建冶煉廠挖潛改造使銅產(chǎn)量增加較快，而且這種趨勢(shì)還會(huì)一直持續(xù)下去，造成優(yōu)質(zhì)銅精礦的供應(yīng)變得越來越緊張。對(duì)于買礦企業(yè)來說，采購(gòu)優(yōu)質(zhì)的銅精礦比采購(gòu)含雜質(zhì)高的銅精礦成本要高得多。因此，銅冶煉企業(yè)從自身效益出發(fā)，采購(gòu)的原料變得越來越復(fù)雜，雜質(zhì)成分越來越高，主要有鉛、鋅、砷、銻、鉍、錫等雜質(zhì)元素。雜質(zhì)含量高的銅精礦比優(yōu)質(zhì)的銅精礦價(jià)格要便宜一定程度，雜質(zhì)含量越高，銅精礦越便宜。這些高雜質(zhì)銅精礦投入生產(chǎn)后，進(jìn)一步地提高了銅冶煉渣中的雜質(zhì)元素含量。根據(jù)上述，換個(gè)思維角度，雜質(zhì)元素也是一種資源，也可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，如果銅冶煉企業(yè)以較低的價(jià)格采購(gòu)高雜質(zhì)銅精礦，然后，再將其中所含的雜質(zhì)元素以金屬產(chǎn)品的形式外售，產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益，一進(jìn)一出，兩頭結(jié)合，既降低了原料成本，又增加了額外的經(jīng)濟(jì)收入，這將顯著地提高銅冶煉企業(yè)的盈利能力，這對(duì)于目前低迷的銅冶煉行業(yè)來說將是一個(gè)具有很大吸引力的經(jīng)營(yíng)模式。
[0010]因此，如何將銅冶煉渣中的雜質(zhì)元素脫除以利于產(chǎn)出純度更高質(zhì)量更好的下游產(chǎn)品，同時(shí)將雜質(zhì)元素回收以金屬產(chǎn)品的形式外售，為銅冶煉企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，提高銅冶煉企業(yè)的盈利能力，同時(shí)減少資源浪費(fèi)，減少環(huán)境污染是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]基于上述說明，本發(fā)明的目的在于提供一種從銅冶煉渣中回收鐵、銅以及硅的方法，該方法能夠?qū)~冶煉渣中的雜質(zhì)元素脫除以利于產(chǎn)出純度更高質(zhì)量更好的下游產(chǎn)品，同時(shí)將雜質(zhì)元素回收以金屬產(chǎn)品的形式外售，為銅冶煉企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，提高銅冶煉企業(yè)的盈利能力，同時(shí)減少資源浪費(fèi)，減少環(huán)境污染。
[0012]為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0013]—種從銅冶煉渣中回收鐵、銅以及硅的方法，包括以下步驟:
[0014]I)將熔融的銅冶煉渣熔液加入到用于盛裝銅冶煉渣熔液的盛渣容器中；然后將設(shè)置在精煉爐底壁上的進(jìn)液管和出液管浸入到所述盛渣容器內(nèi)銅冶煉渣熔液的上液面以下一定深度，然后開啟與所述精煉爐連通的真空栗將所述精煉爐內(nèi)的空腔抽成真空狀態(tài)，此時(shí)在精煉爐內(nèi)真空殘壓與外界大氣壓之間的大氣壓差的作用下所述盛渣容器中的銅冶煉渣熔液沿所述進(jìn)液管和所述出液管內(nèi)的空腔通道上升流入所述精煉爐的空腔內(nèi)；
[0015]所述精煉爐的外形是立式柱狀，內(nèi)部中空形成空腔，所述精煉爐包括鋼制外殼以及砌筑在所述鋼制外殼內(nèi)表面的耐火材料內(nèi)襯，所述精煉爐的頂部設(shè)置有用于與所述真空栗連接的出氣口；
[0016]所述進(jìn)液管與所述出液管均包括鋼制內(nèi)殼、設(shè)置在所述鋼制內(nèi)殼的內(nèi)表面的耐火材料內(nèi)襯以及設(shè)置在所述鋼制內(nèi)殼的外表面的耐火材料外襯；
[0017]所述進(jìn)液管與所述出液管固定設(shè)置于所述精煉爐的底壁上且與所述精煉爐的底壁密封連接，所述精煉爐內(nèi)的空腔與所述進(jìn)液管中的空腔通道相互連通，所述精煉爐內(nèi)的空腔與所述出液管中的空腔通道相互連通，所有與所述精煉爐連接的裝置在與所述精煉爐連接的部位均進(jìn)行密封處理以防止破壞所述精煉爐內(nèi)的真空狀態(tài)；
[0018]2)向所述進(jìn)液管內(nèi)的銅冶煉渣熔液中噴吹帶壓的驅(qū)動(dòng)氣體，然后在大氣壓差及驅(qū)動(dòng)氣體的帶動(dòng)下所述盛渣容器中的銅冶煉渣熔液不斷地由所述進(jìn)液管上升流入所述精煉爐內(nèi)，然后所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液再通過所述出液管不斷地由所述精煉爐流出返回至所述盛渣容器內(nèi)，在所述盛渣容器、進(jìn)液管、精煉爐以及出液管之間形成銅冶煉渣熔液的循環(huán)流動(dòng)；
[0019]同時(shí)，在所述精煉爐內(nèi)，向所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液吹送含氧氣體；
[0020]利用含氧氣體中的氧元素將所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液中所包括的雜質(zhì)元素氧化成相應(yīng)的雜質(zhì)元素的氧化物，氧化形成的雜質(zhì)元素的氧化物在真空環(huán)境下變成氣態(tài)氧化物揮發(fā)脫除，實(shí)現(xiàn)脫除銅冶煉渣中雜質(zhì)元素的過程；
[0021]然后混合有氣態(tài)的雜質(zhì)元素的氧化物的氣體進(jìn)入與所述精煉爐連通的冷凝器被冷凝，得到冷凝后的凝聚態(tài)的雜質(zhì)元素的氧化物混合物，實(shí)現(xiàn)回收銅冶煉渣中雜質(zhì)元素的過程；
[0022]所述雜質(zhì)元素包括鉛、鋅、砷、銻、鉍和錫元素中的一種或多種或全部；
[0023 ]利用含氧氣體中的氧元素的氧化作用將銅冶煉渣熔液氧化，使得氧化后的銅冶煉渣熔液包括赤鐵礦、氧化銅礦和石英礦，實(shí)現(xiàn)將銅冶煉渣氧化的過程；
[0024]3)所述步驟2)進(jìn)行一段時(shí)間后，取樣化驗(yàn)脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液的組分及含量，若化驗(yàn)結(jié)果達(dá)到目標(biāo)設(shè)計(jì)要求，則首先破除所述精煉爐內(nèi)的真空狀態(tài)，然后將設(shè)置在所述精煉爐底壁上的進(jìn)液管和出液管脫離所述盛渣容器內(nèi)的銅冶煉渣熔液，脫雜氧化處理結(jié)束;若化驗(yàn)結(jié)果未達(dá)到目標(biāo)設(shè)計(jì)要求，繼續(xù)脫雜氧化處理，直至化驗(yàn)結(jié)果達(dá)到目標(biāo)設(shè)計(jì)要求；
[0025]脫雜氧化處理結(jié)束得到脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液、凝聚態(tài)的雜質(zhì)元素的氧化物混合物以及由所述真空栗排出的煙氣；
[0026]4)將步驟3)得到的脫雜且氧化后的銅冶煉渣熔液首先經(jīng)過緩冷處理，然后將經(jīng)過緩冷處理的銅冶煉渣先進(jìn)行活化浮選，得到銅精礦和活化浮選尾礦，然后對(duì)所述活化浮選尾礦依次進(jìn)行強(qiáng)磁選和反浮選，得到赤鐵礦、反浮選尾礦和強(qiáng)磁選尾礦，最后將所述反浮選尾礦和強(qiáng)磁選尾礦合并后進(jìn)行過濾，得到含硅產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)回收銅冶煉渣中鐵、銅以及硅元素的過程。
[0027]優(yōu)選的，所述步驟2)中，將所述含氧氣體以浸沒吹送的方式吹送至所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液的上液面以下，噴出所述含氧氣體的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液的上液面以下。
[0028]優(yōu)選的，所述步驟2)中，通過氧槍以頂吹氣體的方式將所述含氧氣體吹送至所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液中，所述氧槍的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液的上液面以上且與銅冶煉渣熔液的上液面相距一定距離；
[0029]所述氧槍為包括多個(gè)內(nèi)外套裝的空心管的多層內(nèi)外套管結(jié)構(gòu)，所述氧槍包括由空心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個(gè)內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述含氧氣體的含氧氣體通道，所述含氧氣體通道與所述含氧氣體的氣源裝置連通；
[0030]所述氧槍還包括由相鄰兩個(gè)內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于對(duì)所述氧槍進(jìn)行冷卻保護(hù)的冷卻循環(huán)水通道，所述冷卻循環(huán)水通道與冷卻水供給裝置連通；
[0031]所述氧槍還包括用于提高所述含氧氣體噴出速度和控制所述含氧氣體噴射方向的噴頭，所述噴頭設(shè)置在所述氧槍的底端，所述氧槍的出氣口設(shè)置在所述噴頭上；
[0032]所述氧槍設(shè)置在所述精煉爐的頂壁上且可沿所述精煉爐的頂壁上下滑動(dòng)。
[0033]優(yōu)選的，所述步驟2)中，當(dāng)所述精煉爐內(nèi)的空腔處于真空狀態(tài)時(shí)，通過氧槍以頂吹氣體的方式向所述精煉爐內(nèi)噴吹可燃?xì)怏w和含氧氣體，將所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體點(diǎn)燃燃燒，利用所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體的燃燒反應(yīng)放出的熱量對(duì)所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液進(jìn)行補(bǔ)充加熱處理，利用所述可燃?xì)怏w和所述含氧氣體的燃燒反應(yīng)放出的熱量對(duì)噴濺在所述精煉爐內(nèi)壁上的銅冶煉渣熔液冷卻后形成的結(jié)瘤物進(jìn)行清除處理；
[0034]所述氧槍的出氣口位于所述精煉爐內(nèi)的銅冶煉渣熔液的上液面以上且與銅冶煉渣熔液的上液面相距一定距離；
[0035]所述氧槍為包括多個(gè)內(nèi)外套裝的空心管的多層內(nèi)外套管結(jié)構(gòu)，所述氧槍包括由空心管內(nèi)的空腔或相鄰兩個(gè)內(nèi)外套裝的空心管的管壁之間的空腔形成的且用于輸送所述可燃?xì)怏w的可燃?xì)怏w通道，所述可燃?xì)怏w通道與所述可燃?xì)怏w的氣源裝置連通；
[0036]所述氧槍還包括由空心管