一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法

1.一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，其特征在于：其按以下技术方案实施，
1)、配料：将粉碎到粒度小于0.15mm的铜渣与还原剂和氧化钙或者碳酸钙进行配料混合；所述配料为铜渣∶还原剂的重量比＝1∶0.1～1.0，铜渣∶氧化钙的重量比＝
1∶0.1～0.5或铜渣∶碳酸钙的重量比＝1∶0.1～0.8；
2)、制团和干燥：在混合后的物料中加入粘结剂制成直径为Φ10～20mm的球团，放入烘箱中在100～150℃干燥1～3h；
3)、碳热还原：干燥后的球团放入微波炉中，以微波为加热源在温度为900～1300℃下煅烧0.5～2.0小时，得到焙球团，物料中的氧化铁转变为游离的氧化铁，然后经碳热还原反应将氧化铁还原为单质铁；
4)、破碎和磁选：碳热还原后得到的焙球团粉碎到粒度小于0.15mm，然后在磁场强度为72～136kA/m的磁选机上进行磁选，得到磁性产物为含铁大于90wt％的产品；
所述铜渣主要成分含量为Fe 38～42wt％、Cu 0.8～1.2wt％、SiO230～36wt％、CaO
2～10wt％；
所述还原剂为C含量大于75wt％的无烟煤、C含量大于80wt％的石墨、C含量大于
85wt％的石油焦、C含量大于85wt％的焦炭中的一种或几种的混合物。

一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法\n一.技术领域\n[0001] 本发明涉及一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，属于微波冶金技术领域。\n二.背景技术\n[0002] 铜冶炼废弃渣主要指火法熔炼渣，是有色金属冶炼过程中产生数量较大的、主要的几种炉渣之一，每年产出近200万吨，累计达数千万吨。火法熔炼铜渣主要由铁橄榄石相和非晶态玻璃质相组成，渣中含有大量的铁、铜、及与铜伴生的贵金属和稀有金属。渣中的铁主要分布在橄榄石相和磁性氧化铁相中，而铜主要以细小颗粒弥散于渣中。铜渣中Cu、Fe等金属含量较高，如云南铜业集团的铜冶炼炉渣中的铜含量达到0.8％～1.2％，铁含量高达38％～42％，大冶有色金属公司的诺兰达渣的铜含量达到4.57％，铁含量高达46％。但是，大多数铜冶炼厂的冶炼炉渣并未得到有效利用，而是将其长期堆存在野外。近年来，随着我国宏观经济的高速增长，工业化发展进程不断加快，发展对资源的依赖程度越来越高。\n因而，如何实现资源的可持续发展，降低能耗，发展循环经济，实现经济、社会和环境协调发展已成为社会和企业发展的当务之急。因此如何有效地回收铜冶炼渣中有价组分，实现铜渣资源化，不但具有重要的环保意义，而且还可以获得一定的经济效益。。\n[0003] 随着资源的贫化，铜冶炼炉渣的利用越来越受关注，国内外许多学者逐渐研究低品位铜冶炼炉渣中有价金属的回收，但目前收效不明显，对铜渣中回收铁、铜等有价金属的基础研究不够，且采用的方法大多仅局限于用物理法选矿，回收利用率很低。国内曾采用焙烧——氯化法进行过实验，但存在硫的污染、流程长、成本高的缺点，而且金属的回收率不高。广东有色金属研究院马雪(马雪.从冰铜渣中综合回收有价金属的研究[J].广东有色金属学报，1992，2(2)：118-122.)对用三氯化铁溶液浸出、盐酸浸出、硝酸浸出处理冰铜渣做了研究，其Ag的回收率较高，但未对渣中所含大量的铁、铜等元素做研究。东北大学的隋智通等(张林楠.铜渣中有价组分选择性析出研究[D].沈阳，东北大学，2005.)采用高温氧化提取铜渣中的有价元素，氧化使铁橄榄石中的氧化亚铁转变为四氧化三铁，然后通过磁选回收铁，但所采用的工艺条件较为苛刻，不易工业化。日本、智利等国外也有一些学者致力于反射炉贫化铜渣的研究，但研究主要针对含铜品位大于4％以上的粗铜转炉渣，采用的处理方法主要有：直接浸出、直接浮选、氧化或者硫酸化焙烧——浸出。对铜冶炼过程产出的含铜1％左右、铁38％～40％的铜渣的处理在国内也开展了一些研究，主要集中在贫化渣中的金属含量，选矿提取铜渣中的铁，高温氧化渣中的铁为磁性四氧化三铁后通过磁选回收铁，作为建筑材料使用等方向。\n三.发明内容\n[0004] 发明的目的是提供一种微波碳热还原提取铜冶炼废弃渣中铁的方法，将铜渣粉碎后，加入还原剂和氧化钙或者碳酸钙进行配料、制团后，放入微波炉中，以微波为加热源在高温下进行矿相重构和碳热还原，从而将渣中的铁橄榄石转变为氧化铁并还原为铁，经过磁选分离回收铁，非磁性产物作为回收铜的原料。本发明旨在综合回收和利用铜冶炼废弃渣中的铁，同时使回收铁后的渣中铜得到富集。实现“减量化、再利用、资源化”处理固体废弃物的目的。\n[0005] 本发明按以下技术方案实施\n[0006] 1、配料：将粉碎到粒度小于0.15mm的铜渣加入还原剂和氧化钙或者碳酸钙进行配料混合；\n[0007] 所述铜渣主要成分含量为Fe38～42wt％、Cu0.8～1.2wt％、SiO230～36wt％、CaO 2～10wt％(总量100％)，\n[0008] 所述还原剂为C含量大于75wt％的无烟煤、C含量大于80wt％的石墨、C含量大于\n85wt％的石油焦、C含量大于85wt％的焦炭中的一种或几种的混合物；\n[0009] 所述氧化钙为CaO含量大于98wt％；碳酸钙为CaCO3含量大于98wt％；\n[0010] 所述配料为铜渣∶还原剂的重量比＝1∶0.1～1.0，铜渣∶氧化钙的重量比＝\n1∶0.1～0.5或铜渣∶碳酸钙的重量比＝1∶0.1～0.8；\n[0011] 2、制团和干燥：在混合后的物料中加入粘结剂制成团直径为Φ10～20mm的球团，放入烘箱中在100～150℃干燥1～3h，粘结剂为水，加入量为物料重量的3％～15％；\n[0012] 3、碳热还原：干燥后的球团放入微波炉中，以微波为加热源在温度为900～\n1300℃下煅烧0.5～2.0小时，铁橄榄石中结合的氧化铁转变为游离的氧化铁的矿相重构，然后经碳热还原反应将氧化铁还原为单质铁；\n[0013] 4、破碎和磁选：将矿相重构和碳热还原后得到的焙球团粉碎到粒度小于0.15mm，然后在磁场强度为72～136kA/m的磁选机上进行磁选，磁性产物为含铁大于90wt％的产品。\n[0014] 发明的积极效果\n[0015] 铜渣中含有大量的铁、铜、及与铜伴生的贵金属和稀有金属，铁主要分布在橄榄石相和磁性氧化铁相中，而铜主要以细小颗粒弥散于渣中。本发明采用微波加热高温碳热还原的方法提取铜冶炼炉渣中的铁，充分利用渣中的铁资源。对固体废弃物实行充分回收和利用，符合国家的产业政策。项目的实施落实了“减量化、再利用、资源化”的原则，能促进清洁生产和循环经济的发展。微波碳热还原是一种具有工业前景的方法，尤其是微波的独特加热性能，在工业应运中能降低劳动强度，更加节能和环保。\n四.具体实施方式\n[0016] 实施例1：将粉碎到粒度小于0.15mm主要成分含量为Fe 38.52wt％、Cu \n0.936wt％、SiO2 34.90wt％、CaO 3.06wt％的铜渣50g，C含量大于76.5wt％的无烟煤15g，氧化钙10g加入5g水混合均匀，制成直径为Φ10～20mm的球团，放入烘箱中于120℃干燥\n2h，将干燥好的球团放在自制的微波功率为3000W的微波炉中在温度为1300℃煅烧0.5小时，冷却到室温后磨细到粒度小于0.15mm，然后在磁场强度为72～136kA/m的磁选机上磁选，得到磁性产物19.7g，非磁性产物(磁选尾矿)46.8g，磁性产物中单质铁含量92.6wt％。\n[0017] 实施例2：将粉碎到粒度小于0.15mm主要成分含量为Fe 40.31wt％、Cu \n1.18wt％、SiO2 33.90wt％、CaO4.08wt％的铜渣50g，C含量为85wt％的石墨16g，碳酸钙\n20g，加入7g水混合均匀，制成直径为10-20mm的球团，放入烘箱中于150℃干燥1h，将干燥