转底炉直接还原铜渣回收铁、锌技术

2018-04-03   作者：佚名   网友评论 0 条

 　　曹志成,2，孙体昌1*，吴道洪2，薛逊2，刘占华

　　北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室

　　神雾科技集团股份有限公司

　　从2006年至2015年，我国精炼铜产量持续快速增长。2015年我国铜产量达796万t，其中97%以上由火法冶炼生产，每生产1t铜平均要产生2~3t铜渣[1]，据此估计我国每年产生铜渣量约1500万t。据统计，我国铜渣堆存量累计已达到1.4亿t以上，这些尾渣中不仅含有大量的铁元素，且富含Zn、Pb、Cu和Co等多种有价金属元素，是宝贵的二次资源[2-4]。由于铜渣中的铁含量较高，其平均品位远高于我国铁矿石可采品位[5]，因此铁元素的回收利用价值较高。然而铜渣中的铁主要以铁硅酸盐（铁橄榄石，2FeO?SiO2）的形式存在[6]，渣中SiO2含量较高使其无法直接用于传统的高炉流程中，又因矿物嵌合紧密，难以采用传统的选矿方式分离出脉石生产铁精矿[7-9]。近年来随着火法工艺的发展，采用高温还原等工艺[10-12]处理铜渣的技术也逐渐成熟起来，其中直接还原工艺成为研究的热点。本文采用“转底炉直接还原-磨矿磁选”和“转底炉直接还原-燃气熔分”技术对铜渣进行了大量的基础试验和中试研究。结果表明，该技术可有效实现铜渣中铁、锌元素的综合回收利用，减少堆存造成的土地占用及环保问题，是实现铜渣资源高效综合利用的有效途径。

　　1 试验介绍

　　1.1原料性质

　　试验选用国内某铜冶炼渣经浮选回收铜的尾矿（以下简称“铜渣”）为原料，化学成分见表1。

 　　表1铜渣化学成分分析（%）

　　为探明铜渣中主要矿物组成，对试验铜渣进行了XRD衍射分析，详见图1。可见其中铁矿物主要为铁橄榄石Fe2SiO4和磁铁矿Fe3O4相，采用直接选矿的方法仅能回收其中的磁铁矿，无法高效回收铁橄榄石中的铁元素。

　　试验选用无烟煤固定碳含量为72.36%，灰熔点为1258℃；选用工业石灰石为磨矿磁选流程的助熔剂，其氧化钙含量为51%；选用工业石灰石块作为助熔剂，其氧化钙含量为53%。

　　1.2试验流程及原理

　　试验的流程：将铜渣经原料处理后，与还原煤、添加剂和粘结剂等按一定比例配合混匀，经过圆盘造球机造块，制成含碳球团，含碳球团烘干后布入转底炉，在炉内1200～1300℃的还原区还原为金属化球团，球团中ZnO则被还原成金属Zn，挥发进入烟气中，经再氧化生成ZnO，随烟气富集到布袋收尘系统中，产出的金属化球团，可采用热装-熔分工艺实现渣铁分离从而得到熔分铁水，也可采用直接水淬冷却-磨矿磁选工艺得到金属铁粉。转底炉处理铜渣的工艺流程如图2所示。

　　试验原理：铜渣中的硅酸铁与还原剂中的碳反应方程见式（1），可见硅酸铁还原为金属铁为强吸热反应。
 

　　2 试验讨论与分析

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