本發(fā)明涉及固體廢棄物處理領(lǐng)域，具體涉及一種銅渣的處理方法。

背景技術(shù)：

銅渣是煉銅過(guò)程產(chǎn)生的爐渣，冶煉1噸精銅的同時(shí)產(chǎn)生2.2噸銅渣。我國(guó)煉銅爐渣產(chǎn)量大，年產(chǎn)150萬(wàn)噸左右。銅渣大量堆積會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的水體污染和土壤污染問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)銅渣的綜合利用非常重要。銅渣的主要成分是鐵氧化物和二氧化硅，主要物相是鐵橄欖石以及少量磁鐵礦。目前，關(guān)于銅渣的利用主要集中在提取銅渣中的有價(jià)金屬元素，例如銅、鈷、鋅、鐵。提取方法有選礦法、火法冶煉、濕法冶煉等技術(shù)手段。

銅渣是在火法冶煉過(guò)程中爐料和燃料中各氧化物互相熔融而成的共熔體，其中銅、鈷、鐵等有價(jià)金屬的含量豐富，回收價(jià)值較高。特別的，銅渣含鐵率為35％左右，遠(yuǎn)大于冶煉鐵礦29.1％的平均開(kāi)采品位。目前，回收銅渣中鐵的方法有：高溫熔融氧化-常溫破碎磁選法、階段磨礦階段選別法和直接熔融還原法。第一種方法是向熔融銅渣中吹入氧化性氣體，并在冷卻過(guò)程中控制一定的降溫速率(5k·min^-1)，該方法可使銅渣中磁鐵礦富集率從22％提高到85％以上，但是該方法不能分離銅、鐵，較難進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)鐵的利用。第二種方法中，鐵的回收率較低，主要含鐵物相鐵橄欖石(fe2sio4)在磁選過(guò)程中進(jìn)入尾礦。第三種方法中，鐵的回收率高達(dá)90％左右，但是所得鐵水含銅偏高，應(yīng)用范圍有限，進(jìn)行鐵水深脫銅較為困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)銅渣的處理，通過(guò)向銅渣中配加一定量的氯化劑使得銅渣中的鐵和銅分離，從而使得銅渣中的鐵、銅、鉛、鋅金屬元素單獨(dú)分離，所提取鐵的品位較高，提高了利用價(jià)值。

本發(fā)明提供了一種銅渣的處理方法，包括步驟：

銅渣、氯化劑、粘結(jié)劑均勻混合后造球，得到第一球團(tuán)，其中，銅渣中含有鐵、鋅、鉛、銅金屬元素。

所述第一球團(tuán)經(jīng)氧化焙燒處理，得到氧化球團(tuán)，同時(shí)，所述銅渣中的鋅、鉛、銅金屬元素形成氯化物煙塵。

所述氧化球團(tuán)、還原劑、粘結(jié)劑均勻混合后造球，得到第二球團(tuán)。

所述第二球團(tuán)經(jīng)還原焙燒處理，得到金屬化球團(tuán)，同時(shí)，所述銅渣中的剩余鋅、鉛、銅金屬元素形成氯化物煙塵。

所述金屬化球團(tuán)經(jīng)磨礦磁選處理，得到鐵粉。

優(yōu)選的，所述銅渣中全鐵含量為35.18～38.05wt％(wt％為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，鋅含量為1.17～2.91wt％，鉛含量為0.058～0.62wt％，銅含量為0.22～4.05wt％。所述銅渣的粒度≤200目。

進(jìn)一步的，所述氯化劑為氯化鈣。所述氯化劑的粒度為200目～100目。

進(jìn)一步的，所述粘結(jié)劑為膨潤(rùn)土。所述粘結(jié)劑的粒度≤200目。

優(yōu)選的，所述第一球團(tuán)中，所述銅渣、氯化劑、粘結(jié)劑的質(zhì)量占比為100:(5～12)：(5～10)。

進(jìn)一步的，所述氧化焙燒處理過(guò)程的溫度為700～1100℃，氧化焙燒時(shí)間為15～30min。

進(jìn)一步的，所述還原劑為蘭炭。所述還原劑的粒度≤200目。

優(yōu)選的，所述第二球團(tuán)中，所述還原劑中的固定碳與所述氧化球團(tuán)中的氧的質(zhì)量比為：c/o＝1.2～2.0：1。

進(jìn)一步的，所述第一球團(tuán)的直徑為5～12mm。所述第二球團(tuán)的直徑為10～24mm。

進(jìn)一步的，所述還原焙燒處理過(guò)程的溫度為1100～1300℃，還原焙燒時(shí)間為15～30min。

本發(fā)明的方法涉及兩次造球過(guò)程，得到的第一球團(tuán)進(jìn)行氧化焙燒反應(yīng)，使得銅渣中鐵的低價(jià)氧化物氧化成高價(jià)氧化物，因?yàn)殍F的高價(jià)氧化物不易氯化而存在于固態(tài)的氧化球團(tuán)中，銅渣中的銅、鉛、鋅發(fā)生氯化反應(yīng)分別形成相應(yīng)的氯化物煙塵，從而實(shí)現(xiàn)銅渣中鐵與銅、鋅、鉛的初步分離；得到的第二球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒反應(yīng)，使得銅渣中剩余的銅、鋅、鉛進(jìn)一步發(fā)生氯化反應(yīng)形成相應(yīng)的氯化物煙塵，鐵則發(fā)生還原反應(yīng)并存在于固態(tài)的金屬化球團(tuán)中。銅、鋅、鉛的氯化物具有低沸點(diǎn)、高揮發(fā)性的特點(diǎn)，能夠在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)銅渣中鐵與稀有金屬的分離回收，尤其是實(shí)現(xiàn)鐵與銅的分離，可以顯著提高磨礦磁選后得到的鐵粉的鐵品位和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗的技術(shù)效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中銅渣的處理方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說(shuō)明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。

鑒于現(xiàn)有技術(shù)對(duì)銅渣的利用可知，銅渣的處理難度在于如何實(shí)現(xiàn)銅和鐵的單獨(dú)分離，從而提高所提取銅和鐵元素的品位和利用價(jià)值，本發(fā)明就此提出了一種銅渣的處理方法，如圖1所示，包括如下步驟：

(1)制備球團(tuán)

將銅渣、氯化劑、粘結(jié)劑均勻混合后造球，得到第一球團(tuán)。本發(fā)明的實(shí)施例中，各組分的質(zhì)量比為：銅渣：氯化劑：粘結(jié)劑＝100:(5～12)：(5～10)。并且，控制第一球團(tuán)的直徑為5～12mm。優(yōu)選的，控制第一球團(tuán)的直徑為6～10mm。

本發(fā)明選用的銅渣中，全鐵含量為35.18～38.05wt％，鋅含量為1.17～2.91wt％，鉛含量為0.058～0.62wt％，銅含量為0.22～4.05wt％。并且，銅渣的粒度≤200目，該粒度的銅渣有利于銅渣造球得到第一球團(tuán)，同時(shí)能夠增大銅渣與氯化劑的接觸面積，促進(jìn)氯化反應(yīng)的進(jìn)行。

本發(fā)明中，氯化劑的粒度為200目～100目。氯化劑優(yōu)選氯化鈣，氯化鈣的熔點(diǎn)為782℃。

本發(fā)明中，粘結(jié)劑的粒度≤200目，優(yōu)選膨潤(rùn)土。

(2)第一球團(tuán)進(jìn)行氧化焙燒

第一球團(tuán)經(jīng)干燥后進(jìn)行氧化焙燒處理，得到氧化球團(tuán)和氯化物煙塵。

本發(fā)明中，氧化焙燒過(guò)程的溫度為700～1100℃，時(shí)間為15～30min。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，氧化焙燒過(guò)程的溫度為800～1100℃，時(shí)間為20～30min。

本發(fā)明的氧化焙燒過(guò)程，可使銅渣中鐵的低價(jià)氧化物被氧化為高價(jià)氧化物，使得銅渣中的鐵元素不易發(fā)生氯化反應(yīng)而固定在渣中，即，銅渣中的鐵以高價(jià)氧化物的形式存在于氧化球團(tuán)中。同時(shí)，氯化劑發(fā)生氧化反應(yīng)，不斷生成氯化反應(yīng)所需的氯源，使得銅渣中的鋅、鉛、銅金屬元素不斷發(fā)生氯化反應(yīng)，分別形成鋅、鉛、銅氯化物。由于鋅、鉛、銅的氯化物沸點(diǎn)較低，能夠以氯化物煙塵進(jìn)行揮發(fā)，從而進(jìn)行收集。因此，氧化焙燒過(guò)程能夠初步實(shí)現(xiàn)銅渣中鐵與鋅、鉛、銅的分離。

(3)制備第二球團(tuán)

將上述步驟得到的氧化球團(tuán)與還原劑、粘結(jié)劑均勻混合后造球，得到第二球團(tuán)。并且，控制第二球團(tuán)的直徑為10～24mm。優(yōu)選的，控制第二球團(tuán)的直徑為12～20mm。

本發(fā)明中，粘結(jié)劑的粒度≤200目，優(yōu)選膨潤(rùn)土。

本發(fā)明中，還原劑的粒度≤200目，優(yōu)選蘭炭。更優(yōu)選的，本發(fā)明選用的蘭炭中，固定碳含量為82.14wt％、揮發(fā)分含量為6.41wt％、灰分含量為8.32wt％、水分含量為3.10wt％、含硫量為0.26wt％。

該步驟中，還原劑的添加量按照如下比例控制：還原劑中的固定碳與氧化球團(tuán)中的氧的質(zhì)量比為：c/o＝1.2～2.0：1。該步驟中，粘結(jié)劑的加入量不做限制，以能夠使得氧化球團(tuán)和還原劑形成第二球團(tuán)為準(zhǔn)。

(4)第二球團(tuán)進(jìn)行還原焙燒

第二球團(tuán)直接進(jìn)行還原焙燒處理，得到金屬化球團(tuán)和氯化物煙塵。本發(fā)明中，還原焙燒處理過(guò)程的溫度為1100～1300℃，時(shí)間為15～30min。作為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例，還原焙燒處理過(guò)程的溫度為1150～1280℃，時(shí)間為20～25min。

經(jīng)過(guò)氧化焙燒處理步驟之后，銅渣中還剩余一部分未發(fā)生氯化反應(yīng)的鉛、鋅、銅元素，在該步驟中，剩余鉛、鋅、銅的氧化物發(fā)生氯化反應(yīng)，分別生成相應(yīng)的氯化物煙塵。同時(shí)，氧化球團(tuán)中鐵的高價(jià)氧化物發(fā)生還原反應(yīng)生成鐵，并存在于金屬化球團(tuán)中。

本發(fā)明中，銅渣中鉛的揮發(fā)率≥95.8wt％，鋅的揮發(fā)率≥95.6wt％，銅的回收率≥95.5wt％。

(5)分離鐵

金屬化球團(tuán)經(jīng)破碎后，進(jìn)行磨礦磁選處理，得到鐵粉和尾渣。鐵粉中，鐵品位≥97.8％，鐵的回收率≥97.5％。即，本發(fā)明從銅渣中回收的鐵，品位高，回收率高，具有顯著的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的銅渣中，全鐵含量為35.28wt％，鋅含量為1.78wt％，鉛含量為0.26wt％，銅含量為1.54wt％。將銅渣、膨潤(rùn)土破碎磨細(xì)至粒度在200目以下，氯化鈣破碎磨細(xì)至粒度為200目～100目，銅渣、氯化鈣、膨潤(rùn)土按照質(zhì)量比為100：5：5均勻混合，然后放入圓盤(pán)造球機(jī)中造球，得到直徑為6mm的第一球團(tuán)。第一球團(tuán)經(jīng)干燥后在800℃的溫度下氧化焙燒30min，銅渣中的鐵以高價(jià)氧化鐵的形式存在于氧化球團(tuán)中。同時(shí)，伴隨氯化反應(yīng)脫除銅渣中的銅和大部分的鉛和鋅，分別形成相應(yīng)的氯化物煙塵。

向氧化球團(tuán)中配加蘭炭和膨潤(rùn)土，蘭炭中固定碳與氧化球團(tuán)中氧的質(zhì)量比為：c/o＝1.5：1，經(jīng)造球后得到直徑為12mm的第二球團(tuán)。第二球團(tuán)在1250℃的溫度下還原30min，得到含有鐵的金屬化球團(tuán)和分別含有鉛、鋅、銅的氯化物煙塵。其中，鉛的揮發(fā)率為95.80％，鋅的揮發(fā)率為95.62％，銅的回收率為95.52％。金屬化球團(tuán)冷卻后，并經(jīng)破碎、磨礦磁選，得到金屬鐵粉。鐵粉中鐵品位為97.86％，鐵的回收率為97.80％。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的銅渣中，全鐵含量為36.78wt％，鋅含量為2.01wt％，鉛含量為0.56wt％，銅含量為2.35wt％。將銅渣、膨潤(rùn)土破碎磨細(xì)至粒度在200目以下，氯化鈣破碎磨細(xì)至粒度為200目～100目，銅渣、氯化鈣、膨潤(rùn)土按照質(zhì)量比為100：8：6均勻混合，然后放入圓盤(pán)造球機(jī)中造球，得到直徑為8mm的第一球團(tuán)。第一球團(tuán)經(jīng)干燥后在1000℃的溫度下氧化焙燒25min，銅渣中的鐵以高價(jià)氧化鐵的形式存在于氧化球團(tuán)中。同時(shí)，伴隨氯化反應(yīng)脫除銅渣中的銅和大部分的鉛和鋅，分別形成相應(yīng)的氯化物煙塵。

向氧化球團(tuán)中配加蘭炭和膨潤(rùn)土，蘭炭中固定碳與氧化球團(tuán)中氧的質(zhì)量比為：c/o＝1.5：1，經(jīng)造球后得到直徑為15mm的第二球團(tuán)。第二球團(tuán)在1250℃的溫度下還原30min，得到含有鐵的金屬化球團(tuán)和分別含有鉛、鋅、銅的氯化物煙塵。其中，鉛的揮發(fā)率為96.23％，鋅的揮發(fā)率為95.85％，銅的回收率為96.02％。金屬化球團(tuán)冷卻后，并經(jīng)破碎、磨礦磁選，得到金屬鐵粉。鐵粉中鐵品位為97.98％，鐵的回收率為98.25％。

實(shí)施例3

本實(shí)施例的銅渣中，全鐵含量為37.25wt％，鋅含量為2.86wt％，鉛含量為0.62wt％，銅含量為4.05wt％。將銅渣、膨潤(rùn)土破碎磨細(xì)至粒度在200目以下，氯化鈣破碎磨細(xì)至粒度為200目～100目，銅渣、氯化鈣、膨潤(rùn)土按照質(zhì)量比為100：10：8均勻混合，然后放入圓盤(pán)造球機(jī)中造球，得到直徑為10mm的第一球團(tuán)。第一球團(tuán)經(jīng)干燥后在900℃的溫度下氧化焙燒30min，銅渣中的鐵以高價(jià)氧化鐵的形式存在于氧化球團(tuán)中。同時(shí)，伴隨氯化反應(yīng)脫除銅渣中的銅和大部分的鉛和鋅，分別形成相應(yīng)的氯化物煙塵。

向氧化球團(tuán)中配加蘭炭和膨潤(rùn)土，蘭炭中固定碳與氧化球團(tuán)中氧的質(zhì)量比為：c/o＝1.5：1，經(jīng)造球后得到直徑為18mm的第二球團(tuán)。第二球團(tuán)在1280℃的溫度下還原30min，得到含有鐵的金屬化球團(tuán)和分別含有鉛、鋅、銅的氯化物煙塵。其中，鉛的揮發(fā)率為96.82％，鋅的揮發(fā)率為96.02％，銅的回收率為96.85％。金屬化球團(tuán)冷卻后，并經(jīng)破碎、磨礦磁選，得到金屬鐵粉。鐵粉中鐵品位為98.08％，鐵的回收率為98.86％。

實(shí)施例4

本實(shí)施例的銅渣中，全鐵含量為35.58wt％，鋅含量為1.24wt％，鉛含量為0.16wt％，銅含量為0.25wt％。將銅渣、膨潤(rùn)土破碎磨細(xì)至粒度在200目以下，氯化鈣破碎磨細(xì)至粒度為200目～100目，銅渣、氯化鈣、膨潤(rùn)土按照質(zhì)量比為100：12：5均勻混合，然后放入圓盤(pán)造球機(jī)中造球，得到直徑為8mm的第一球團(tuán)。第一球團(tuán)經(jīng)干燥后在1100℃的溫度下氧化焙燒20min，銅渣中的鐵以高價(jià)氧化鐵的形式存在于氧化球團(tuán)中。同時(shí)，伴隨氯化反應(yīng)脫除銅渣中的銅和大部分的鉛和鋅，分別形成相應(yīng)的氯化物煙塵。

向氧化球團(tuán)中配加蘭炭和膨潤(rùn)土，蘭炭中固定碳與氧化球團(tuán)中氧的質(zhì)量比為：c/o＝1.2：1，經(jīng)造球后得到直徑為20mm的第二球團(tuán)。第二球團(tuán)在1150℃的溫度下還原25min，得到含有鐵的金屬化球團(tuán)和分別含有鉛、鋅、銅的氯化物煙塵。其中，鉛的揮發(fā)率為95.85％，鋅的揮發(fā)率為95.64％，銅的回收率為95.60％。金屬化球團(tuán)冷卻后，并經(jīng)破碎、磨礦磁選，得到金屬鐵粉。鐵粉中鐵品位為97.84％，鐵的回收率為97.56％。

實(shí)施例5

本實(shí)施例的銅渣中，全鐵含量為37.86wt％，鋅含量為2.57wt％，鉛含量為0.59wt％，銅含量為3.98wt％。將銅渣、膨潤(rùn)土破碎磨細(xì)至粒度在200目以下，氯化鈣破碎磨細(xì)至粒度為200目～100目，銅渣、氯化鈣、膨潤(rùn)土按照質(zhì)量比為100：9：10均勻混合，然后放入圓盤(pán)造球機(jī)中造球，得到直徑為7mm的第一球團(tuán)。第一球團(tuán)經(jīng)干燥后在1050℃的溫度下氧化焙燒25min，銅渣中的鐵以高價(jià)氧化鐵的形式存在于氧化球團(tuán)中。同時(shí)，伴隨氯化反應(yīng)脫除銅渣中的銅和大部分的鉛和鋅，分別形成相應(yīng)的氯化物煙塵。

向氧化球團(tuán)中配加蘭炭和膨潤(rùn)土，蘭炭中固定碳與氧化球團(tuán)中氧的質(zhì)量比為：c/o＝2.0：1，經(jīng)造球后得到直徑為14mm的第二球團(tuán)。第二球團(tuán)在1260℃的溫度下還原20min，得到含有鐵的金屬化球團(tuán)和分別含有鉛、鋅、銅的氯化物煙塵。其中，鉛的揮發(fā)率為96.58％，鋅的揮發(fā)率為95.96％，銅的回收率為96.48％。金屬化球團(tuán)冷卻后，并經(jīng)破碎、磨礦磁選，得到金屬鐵粉。鐵粉中鐵品位為97.88％，鐵的回收率為98.84％。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。