專利名稱：一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，特別是涉及一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的工藝方法，此發(fā)明隸屬于有色及鋼鐵冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銅是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)的重要原料，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步，銅工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位日益提高，2010年我國銅儲量約為3460萬噸，精煉銅的產(chǎn)量和消費量分別約為550萬噸和680萬噸。我國銅工業(yè)存在著資源消耗大、能耗高、排放比國外先進(jìn)企業(yè)嚴(yán)重等缺點，因此我國銅工業(yè)在迅猛發(fā)展的同時面臨著資源、能源以及環(huán)境的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前冶煉每噸銅產(chǎn)品所產(chǎn)出的爐渣、泥和粉塵等廢棄物約為3噸，隨著銅冶煉能力的不斷提高，銅渣數(shù)量迅猛增長，堆放既占地，又會造成環(huán)境污染，而且銅渣中含有豐富的有價元素，在環(huán)保要求日益嚴(yán)格和礦產(chǎn)資源日趨貧乏的今天，銅渣的綜合回收與利用己引起了人們的關(guān)注。含銅爐渣綜合回收利用主要包括三個方面一是含銅爐渣經(jīng)選礦回收銅；二是含銅爐渣經(jīng)選礦回收銅后產(chǎn)生的尾礦再用于回收有價成分、生產(chǎn)建材、充填井下采空區(qū)、進(jìn)行土地復(fù)墾等方面；三是含銅爐渣直接用于制混凝土、水泥、路基等方面。因此開發(fā)利用再生銅資源(如含銅爐渣)是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，解決資源、能源和環(huán)境制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑，同時綜合回收含銅爐渣中的有價元素對于保護(hù)環(huán)境、資源回收再利用也有著重要的現(xiàn)實意義。申請?zhí)枮?00910114922. 4的中國專利敘述了閃速爐、轉(zhuǎn)爐和貧化電爐三種銅冶煉工藝產(chǎn)生的混合渣的選礦工藝。具體在于提供一種處理不同性質(zhì)的銅冶煉爐渣的選礦工藝，采用該工藝可以使銅冶煉爐渣的銅精礦回收率提高，尾礦品位降低，經(jīng)過已投產(chǎn)選礦廠的生產(chǎn)實踐證明，渣尾礦品位可降到0. 3% 0. 35%，大大提高了企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，也有利于冶煉廠的環(huán)保要求。申請?zhí)枮?00810018746. X的中國專利敘述了從廢雜銅熔化爐渣中提取銅的濕法冶金方法，為從浮選過的銅渣中提取有價金屬銅，提供了一種濕法冶金方法，實現(xiàn)了銅的提取和純化，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的環(huán)境效益。申請?zhí)枮?00910230701. 3的中國專利敘述了銅冶煉熱態(tài)爐渣提鐵工藝與裝置。 具體在與提銅爐進(jìn)料端與熔融熱態(tài)銅渣連接，提銅爐處設(shè)有噴槍，噴槍末端浸入熔池內(nèi)；提銅爐爐渣出口通過送料裝置與提銅鐵合金爐進(jìn)料端連接，CaO通過料罐加入提銅爐；提銅鐵合金爐設(shè)有還原劑水蒸氣添加噴槍，該噴槍末端浸入熔池內(nèi)，提銅鐵合金爐底部設(shè)有純氧吹槍；提銅鐵合金爐設(shè)有銅鐵合金排出口和棄渣排出口，棄渣排出口與造粒裝置連接； 提銅鐵合金爐煙氣一部分送入提銅爐，另一部分送入余熱利用系統(tǒng)該系統(tǒng)包括換熱裝置， 換熱裝置與汽輪發(fā)電機(jī)連接，還與除塵裝置連接，除塵裝置與灰塵回收系統(tǒng)連接，收集的煙氣部分作為輔料分解熱源，另一部分送入汽輪發(fā)電機(jī)。但目前國內(nèi)針對含銅爐渣資源綜合回收利用的形式比較單一，主要集中于單純回收含銅爐渣中的銅或者鐵，而并未對這兩種有價元素綜合回收利用。由于含銅爐渣的量較大，而耐候鋼又具有優(yōu)質(zhì)鋼的強(qiáng)韌、塑延、成型、焊割、抗磨蝕、耐高溫、抗疲勞等特性，屬于世界超級鋼技術(shù)前沿水平的鋼種之一，因此對銅爐渣的綜合回收利用朝著生產(chǎn)冶煉耐候鋼所需的原料這個方向來研究，具有巨大的技術(shù)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，含銅爐渣經(jīng)破碎、配料、混勻后置于隧道窯中還原，經(jīng)濕磨及磁選后可獲得適于生產(chǎn)耐候鋼的原料， 實現(xiàn)了鐵銅的綜合回收利用，同時具有工藝流程短、能源消耗低及鐵銅的綜合回收率高等特點。一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，包括以下步驟含銅爐渣與還原劑煤、助還原劑經(jīng)破碎，按比例混勻后，置于隧道窯中進(jìn)行直接還原，得到的還原產(chǎn)物經(jīng)過破碎，然后通過濕式磨礦磁選工藝進(jìn)行選別，得到高品位的含銅粉末鐵，可直接作為冶煉耐候鋼的原料。一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，包括具體步驟如下步驟(1)破碎物料將含銅爐渣破碎至< 10mm，還原劑煤破碎至< 5mm，助還原劑破碎至< 5mm，并且按照重量配比配料，然后將配好的物料經(jīng)過混料機(jī)混勻；步驟( 裝罐混勻后的物料可采用裝罐形式直接還原，也可采用球團(tuán)或壓塊的形式直接還原；如果通過裝罐的形式直接還原，為防止物料在直接還原時因燒結(jié)熔融而出現(xiàn)粘罐現(xiàn)象，裝罐時在還原罐底部和內(nèi)壁鋪設(shè)一層5 30mm厚的煤粉；同時為防止物料在高溫下氧化，在混合物料的上部覆蓋一層5 30mm厚的煤粉；步驟(3)直接還原如果通過裝罐的形式直接還原，將已裝好物料的還原罐碼放到臺車上，同時將已碼好罐的臺車依次推入隧道窯中進(jìn)行直接還原；其中隧道窯內(nèi)分為預(yù)熱段、加熱段、保溫還原段、冷卻段四個階段；步驟(4)磨礦磁選出窯后的還原罐經(jīng)自然冷卻后卸罐；直接還原后的物料先給入顎式破碎機(jī)或中型圓錐破碎機(jī)或標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)粗碎，粗碎產(chǎn)品給入振動篩分機(jī)(如圓振篩、自定中心振動篩、直線振動篩等)，篩下產(chǎn)品為最終破碎產(chǎn)品，篩上產(chǎn)品給入二段破碎機(jī)(如短頭圓錐破碎機(jī))，二段破碎產(chǎn)品返回振動篩分機(jī)，進(jìn)行閉路破碎；最終破碎產(chǎn)品給入一段磨礦機(jī)磨礦，并采用一段分級機(jī)分級，其底流(或沉砂或返砂)返回一段磨礦機(jī)，形成閉路磨礦，其溢流進(jìn)入一段磁選機(jī)磁選拋尾；一段磁選精礦進(jìn)入二段分級機(jī)，其底流進(jìn)入二段磨礦，溢流進(jìn)入二段磁選機(jī)磁選拋尾，二段磁選精礦進(jìn)入三段磁選精選，三段磁選磁選精礦即含銅粉末鐵經(jīng)濃密機(jī)濃縮脫水和過濾機(jī)過濾脫水后送至烘干機(jī)烘干；本發(fā)明得到的含銅粉末鐵，是銅鐵合金中的一種，但又有別于通常所說的銅鐵合
^^ ο本發(fā)明得到的含銅粉末鐵，是一種粉末，采用冷壓或者熱壓的方式，可以壓制成塊，稱之為含銅粉末鐵壓塊，可用于煉鋼，尤其是冶煉耐候鋼的優(yōu)質(zhì)原料；其化學(xué)成分是含鐵88 % 98 %，含銅0. 5 % 10 %，并含有鎳、鉬、鈷等有色金屬。本方法對含銅爐渣進(jìn)行直接還原、磨礦磁選處理獲得可作為冶煉耐候鋼的原料， 與其他技術(shù)相比具有以下優(yōu)點
(1)此技術(shù)工藝簡單、對設(shè)備的要求低，易操作，所需用的化工原料價格低廉，還原溫度較低，成本較低，生產(chǎn)過程易于實現(xiàn)大型機(jī)械化。(2)添加適量的助還原劑可以降低產(chǎn)品中的磷、硫，達(dá)到去除雜質(zhì)的目的，便于獲得優(yōu)質(zhì)的含銅粉末鐵。(3)原料可以為熔煉渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣、工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的含銅的泥和粉塵等含銅廢棄物，適用于多種設(shè)備或流程形式產(chǎn)生的含銅廢棄物。(4)使用此技術(shù)有價元素的綜合回收率高，鐵及銅的回收率高達(dá)90%以上，有效避免了有價元素在分離過程中的流失。特別地，與發(fā)明專利《一種提取銅冶煉廢渣中鐵的方法》(申請?zhí)?200910094839. 5)相比，本發(fā)明回收得到的含銅粉末鐵不僅鐵的品位高，而且鐵的回收率也高，更重要的是回收了銅、鉬、鎳、鈷等有色金屬，鐵及銅、鉬、鎳、鈷等有色金屬的回收率都 > 90 %。從而可以作為冶煉耐候鋼的優(yōu)質(zhì)原料。(5)此技術(shù)可獲得冶煉耐候鋼所需的大量原材料，其所冶煉的耐候鋼的耐候性為普碳鋼的2 8倍，涂裝性為普碳鋼的1. 5 10倍，同時具有耐銹，使構(gòu)件抗腐蝕延壽、減薄降耗、省工節(jié)能等特點。


圖1為本發(fā)明的銅爐渣直接還原工藝流程圖。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時，通過參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點，但此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解， 構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
具體實施例方式參照圖1對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。實施例1 一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，含有以下標(biāo)準(zhǔn)步驟⑴將含銅爐渣、還原劑煤、助還原劑分別破碎至< 10mm、< 5mm、< 5mm,然后按照一定的重量比例配料后混勻；步驟(2)如步驟(1)所述混好的物料含銅爐渣、還原劑煤、助還原劑的重量比例為1 (0.15 0.45) (0.15 0.45);步驟C3)將已混好的物料裝罐，在罐底及物料上方均要鋪5 30mm的煤，同時對罐子加蓋密封，或進(jìn)行球團(tuán)及壓塊處理，并碼放到臺車上；步驟(4)將臺車依次推入隧道窯中進(jìn)行直接還原。步驟(5)控制隧道窯預(yù)熱段的溫度約為常溫 500°C，時間約為4 他；加熱段溫度約為500 1200°C，時間約為3 他；保溫還原段溫度約為950 1250°C，時間約為5 20h ；冷卻段溫度約為出窯溫度 還原溫度，時間約為6 18h，總周期約為18 Mh ；
步驟(6)臺車出窯后經(jīng)自然冷卻，卸罐，將還原后的物料堆放在一起，通過給料機(jī)給入破碎工序；步驟(7)當(dāng)物料達(dá)到合適的粒度時，進(jìn)入磨礦-磁選工序；采用階段磨礦階段磁選工藝流程；此時一段磨礦細(xì)度約為-200目50 70%，二段磨礦細(xì)度約為-200目70 98%，磁場強(qiáng)度約為100 180mT ；步驟(8)所獲得的磁選精礦產(chǎn)品即含銅粉末鐵可直接作為冶煉耐候鋼的原料。實施例2:1、試驗所用礦樣取某含銅爐渣，其所含的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為IFe 32. 05%, Cu 0.72%。還原劑煤為某地?zé)熋骸?、工藝條件將某含銅爐渣破碎至< 10mm，還原劑煤破碎至< 5mm，助還原劑石灰石破碎至< 2mm，同時將破碎后的含銅爐渣、煤粉及石灰石按照質(zhì)量比1 0. 15 0.2的比例混合配料，并裝入還原罐，然后將還原罐碼放到臺車上，繼而推入到隧道窯中直接還原， 還原罐經(jīng)預(yù)熱段、加熱段、保溫還原段、冷卻段，整個還原過程大約需要^h ；出窯后的還原罐在空氣下自然冷卻并卸罐，然后送去磨礦磁選；磁選精礦經(jīng)濃縮、過濾、烘干后，得到最終產(chǎn)品即含銅粉末鐵，磁選尾礦即尾渣。3、技術(shù)指標(biāo)在此工藝條件下可達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)為含銅粉末鐵品位IFe 92. 13%, Cu 2. 01%，回收率Fe93. 16%, Cu 90.63%。實施例3 1、某地含銅爐渣的主要化學(xué)成分分析如下 θ 26. 30%, CuO. 99%，還原劑為某
地褐煤。2、工藝條件將含銅爐渣破碎至< 5mm，還原劑煤破碎至< 3mm，助還原劑氧化鈣一般為粉末狀不需破碎，同時將三者按照質(zhì)量比1 0. 18 0.15的比例混合配料，然后進(jìn)行壓塊，并推入隧道窯中直接還原，依次經(jīng)過預(yù)熱段、加熱段、保溫還原段、冷卻段，整個還原過程持續(xù)大約45h，出窯后自然冷卻，并經(jīng)磨礦磁選、過濾、烘干得到最終的產(chǎn)品精礦及尾礦3、技術(shù)指標(biāo)該含銅爐渣在該工藝條件下所得到的技術(shù)指標(biāo)為含銅粉末鐵品位TFe 90. 81%, Cu 3. 47%，回收率:Fe 92. 53%, Cu94. 19%。實施例4 1、含銅爐渣的主要化學(xué)成分如下 θ 35. 45%, Cu 1. 43%，還原劑為某地?zé)o煙
iS ο2、工藝條件將含銅爐渣破碎至< 2mm，還原劑煤破碎至< 4mm，助還原劑碳酸鈉一般為粉末狀不需破碎。同時將三者按照重量比例1 0. 16 0.13的比例混合配料，然后進(jìn)行壓塊，并推入隧道窯中直接還原，依次經(jīng)預(yù)熱段、加熱段、保溫還原段、冷卻段，整個還原過程持續(xù)大約52h，出窯后自然冷卻，并經(jīng)磨礦磁選、過濾、烘干得到最終的產(chǎn)品精礦和尾礦。3、技術(shù)指標(biāo)該含銅爐渣在該工藝條件下所得到的技術(shù)指標(biāo)為含銅粉末鐵品位TFe 91. 67%, Cu 3. 82%，回收率:Fe 90. 36%, Cu93. 23以上所有產(chǎn)品用途含銅粉末鐵可直接作為冶煉耐候鋼的原料，實現(xiàn)了資源最大化的回收利用。
如上所述，對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了詳細(xì)地說明，但是只要實質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點及效果可以有很多的變形，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于包括以下步驟含銅爐渣與還原劑煤、助還原劑經(jīng)破碎，按比例混勻后，置于隧道窯中進(jìn)行直接還原，得到的還原產(chǎn)物經(jīng)過破碎，然后通過濕式磨礦磁選工藝進(jìn)行選別，得到含銅粉末鐵。
2.如權(quán)利要求1所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于包括以下步驟步驟(1)破碎物料將含銅爐渣破碎至< 10mm，還原劑煤破碎至< 5mm，助還原劑破碎至< 5mm，并且按照重量配比配料，然后將配好的物料經(jīng)過混料機(jī)混勻；步驟( 裝罐混勻后的物料采用裝罐形式直接還原，或采用球團(tuán)或壓塊的形式直接還原；通過裝罐的形式直接還原，為防止物料在直接還原時因燒結(jié)熔融而出現(xiàn)粘罐現(xiàn)象，裝罐時在還原罐底部和內(nèi)壁鋪設(shè)一層5 30mm厚的煤粉；同時為防止物料在高溫下氧化，在混合物料的上部覆蓋一層5 30mm厚的煤粉；步驟(3)直接還原通過裝罐的形式直接還原，將已裝好物料的還原罐碼放到臺車上， 同時將已碼好罐的臺車依次推入隧道窯中進(jìn)行直接還原；其中隧道窯內(nèi)分為預(yù)熱段、加熱段、保溫還原段、冷卻段四個階段；步驟(4)磨礦磁選出窯后的還原罐經(jīng)自然冷卻后卸罐；直接還原后的物料先給入顎式破碎機(jī)或中型圓錐破碎機(jī)或標(biāo)準(zhǔn)圓錐破碎機(jī)粗碎，粗碎產(chǎn)品給入振動篩分機(jī)(如圓振篩、自定中心振動篩、直線振動篩等)，篩下產(chǎn)品為最終破碎產(chǎn)品，篩上產(chǎn)品給入二段破碎機(jī) (如短頭圓錐破碎機(jī))，二段破碎產(chǎn)品返回振動篩分機(jī)，進(jìn)行閉路破碎；最終破碎產(chǎn)品給入一段磨礦機(jī)磨礦，并采用一段分級機(jī)分級，其底流(或沉砂或返砂)返回一段磨礦機(jī)，形成閉路磨礦，其溢流進(jìn)入一段磁選機(jī)磁選拋尾；一段磁選精礦進(jìn)入二段分級機(jī)，其底流進(jìn)入二段磨礦，溢流進(jìn)入二段磁選機(jī)磁選拋尾，二段磁選精礦進(jìn)入三段磁選精選，三段磁選精礦即含銅粉末鐵經(jīng)濃密機(jī)濃縮脫水和過濾機(jī)過濾脫水后送至烘干機(jī)烘干；或若采用球團(tuán)或壓塊形式直接還原，只是將裝罐步驟改為成球或壓塊，其他步驟相同。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于含銅爐渣為熔煉渣、轉(zhuǎn)爐渣、電爐渣、工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的含銅的泥、粉塵和含銅廢棄物。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于所述的還原劑為煤的一種或多種。
5.如權(quán)利要求4所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于所述的還原劑為焦煤、褐煤、煙煤或無煙煤中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求1或2所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于所述的助還原劑為氧化鈣、碳酸鈉、氟化鈣、石灰石、方解石、白云石中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求1或2所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于所述的助還原劑為堿或堿土金屬的氧化物或鹽中的一種或多種。
8.如權(quán)利要求1或2所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于所述的含銅爐渣、還原劑、助還原劑三者的重量配比為1 (0.15 0.45) (0.15 0. 45)。
9.如權(quán)利要求1或2所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于所述的預(yù)熱段的溫度約為常溫 500°C，時間為4 他；加熱段溫度約為500 1250°C，時間為3 他；保溫還原段溫度約為950 1250°C，時間為5 20h ；冷卻段溫度為出窯溫度 保溫還原段溫度，其中出窯溫度為80 400°C，時間為6 18h，總周期為18 Mh。
10.如權(quán)利要求1或2中所述的一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，其特征在于一段磨礦細(xì)度為< 200目占50% 70% ；二段磨礦細(xì)度為< 200目占70% 98% ； 磁選場強(qiáng)為100 300mT。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含銅爐渣直接還原生產(chǎn)含銅粉末鐵的方法，即利用隧道窯直接還原含銅爐渣生產(chǎn)具有良好耐大氣腐蝕性能、綜合機(jī)械性能的經(jīng)濟(jì)耐候鋼的主要原料。含銅爐渣經(jīng)破碎至一定粒度，與還原劑、助還原劑按一定的比例混勻置于隧道窯中還原，還原產(chǎn)物冷卻后進(jìn)行破碎，經(jīng)磨礦磁選得到含銅粉末鐵(磁選精礦)及尾渣(磁選尾礦)，含銅粉末鐵可直接作為冶煉耐候鋼的原料。本發(fā)明解決了含銅爐渣所造成的環(huán)境污染，同時也為實現(xiàn)廢棄物綜合回收利用提供了一種新的工藝方法。
文檔編號B22F9/20GK102363218SQ20111038213
公開日2012年2月29日 申請日期2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月25日
發(fā)明者何秋慧, 李黎, 王化軍, 高本恒 申請人:北京君致清科技有限公司