本发明属于冶金材料技术领域，尤其涉及一种铜渣综合利用的方法。
背景技术：
铜渣指的是火法冶炼过程中产生的含铜炉渣，我国铜生产以火法为主，
火法炼铜生产1t铜将产出2～3t炉渣。铜渣每年的生产量很大，加上几十年的堆积，数量巨大。铜渣含铁在30～40％之间，优于国内工业选矿用铁矿的品位，由于铜矿来源不同，铜渣中还含有钴、镍、锌等有价金属或重金属元素，综合提取利用价值较高，使得
铜冶炼渣的利用收到广泛关注。
铜渣中的铁主要分布在橄榄石和磁性氧化铁两相中，可选的磁性氧化铁矿物少，且二者互相嵌布，粒度较小，使磁选过程很难进行，传统选矿工艺所得铁精矿的产率低、含硅量严重偏高、成本高、质量差，无法使用，导致目前铜冶炼渣的铜利用率不到12％，铁利用率不足1％。由于铜渣有用矿物结构的特殊性加大了火法及
湿法冶金的难度，都不能对铁进行高效回收。
现有的废铜渣的处理方法均不能使铜渣得到充分的有效利用，有的甚至产生污染
固废。
技术实现要素：
针对上述不足，本发明提供一种铜渣综合利用的方法，包括以下步骤：
a、将铜渣和naco3混合均匀后，在1350～1400℃进行煅烧，获得煅烧物料和co2气体，所述铜渣和naco3的质量比为1:(0.9～1.2)；
b、将所述煅烧物料冷却破碎，获得破碎煅烧物料；
c、将所述破碎煅烧物料进行水浸后过滤，获得na2sio3溶液和含铁物料；
d、将所述含铁物料进行干燥后，与还原气在温度为800～900℃的环境下发生还原反应，得到还原铁；
e、对所述还原铁进行磁选，获得铁粉和尾渣。
作为本发明优选的方案，所述步骤a中，煅烧时按35～50℃/min升温，将温度升至1350～1400℃。
更进一步的，在煅烧的过程中将温度升至1350～1400℃后，保温20～30min。
作为本发明优选的方案，所述步骤d中的还原气包括氢气、一氧化碳、焦炉煤气的一种或几种。
作为本发明优选的方案，所述步骤d中，还原反应的时间为40～60min。
作为本发明优选的方案，步骤e中所获得的尾渣可以作为生产岩棉的调质剂。
作为本发明优选的方案，将步骤a获得的co2气体通入na2sio3溶液，co2与na2sio3发生反应，生成naco3溶液和sio2沉淀物。
进一步的，将所述naco3溶液干燥后，获得的naco3用于所述步骤a中，与铜渣混合。
更进一步的，将sio2沉淀物干燥后回收。
作为本发明优选的方案，所述步骤b中，破碎煅烧物料的粒径≤150μm。
本发明提供的铜渣综合利用的方法，工艺流程紧凑，对铜渣进行分级处理，可获得高纯度的sio2；添加剂naco3碳酸钠可循环利用，节约生产原料；生产的铁粉可用于炼钢，尾渣作为岩棉的调质剂；使得铜渣得到了充分利用，工艺流程实现了零排放，可取得良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺流程图；
图2是本发明实施例选用特定设备进行生产的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明以铜渣为原料，首先进行除硅提铁，向铜渣中添加碳酸钠(na2co3)，高温煅烧后生成na2sio3等物质，将煅烧后产物冷却破碎后溶于水，na2sio3溶于水溶液中，将煅烧时生成的co2通入na2sio3水溶液中，生成的sio2干燥回收，na2co3干燥后可循环利用，与铜渣继续煅烧生成na2sio3。其中煅烧后不溶于水的部分进行干燥，之后进入流化床还原，得到金属化率90％以上的还原铁，将还原铁磁选后渣铁分离，尾渣中含量主要为mgo和cao，可以作为岩棉调质剂。
具体的，如图1所示，本发明实施例提供的综合利用铜渣的方法，包括以下步骤：
1、将铜渣和naco3混合均匀后，在1350～1400℃进行煅烧，获得煅烧物料和co2气体，铜渣和naco3的质量比为1:(0.9～1.2)。
2、将煅烧物料冷却破碎，获得破碎煅烧物料，破碎煅烧物料的粒径≤150μm。
3、将破碎煅烧物料进行水浸后过滤，获得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即为含铁物料。
4、将含铁物料进行干燥后，与还原气在温度为800～900℃的环境下发生还原反应，时间为40～60min，得到还原铁。
5、对还原铁进行磁选，获得铁粉和尾渣；铁粉直接用于炼钢，尾渣作为生产岩棉的调质剂。
6、将步骤1获得的co2气体通入na2sio3溶液，co2与na2sio3发生反应，生成naco3溶液和sio2沉淀物。
7、将naco3溶液干燥后，获得的naco3用于步骤1中，与铜渣混合。
8、将sio2沉淀物干燥后回收，sio2可用于其他工业用途。
优选的，步骤1中，对物料进行煅烧时，煅烧温度按35～50℃/min升温，将温度升至1350～1400℃后，保温20～30min。
在步骤4中，还原气包括氢气、一氧化碳、焦炉煤气的一种或几种。
本发明提供的铜渣综合利用的方法，实现了铜渣的清洁处理，环保效果好，零排放，既实现了资源的有效回收利用，减少环境污染，也取得了良好的经济效益。
实施例1
如图2所示，本实施例选用了具体的设备对铜渣进行处理，铜渣的化学成分见表1。
表1铜渣化学成分，wt％
本实施处理铜渣的流程：
1、将100份铜渣和120份naco3混合均匀，送入加热炉中进行煅烧，按35～40℃/min升温，升温至1350℃后保温25min，获得煅烧物料和co2气体。
2、将煅烧物料冷却破碎，获得破碎煅烧物料，破碎煅烧物料的粒径≤150μm。
3、将破碎煅烧物料在水浸装置进行水浸充分溶解，na2sio3溶于水，之后在过滤装置进行过滤，获得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即为含铁物料，二氧化硅的回收率在95～97％。
4、将含铁物料进行干燥后送入流化炉，向流化炉中通入还原气，还原气为氢气和co的混合气体，其中氢气的体积比占还原气总体积量75％，流化炉温度升至850℃，含铁物料发生还原反应，还原时间60min，得到金属化率为90％的还原铁。
5、利用磁选装置对还原铁进行磁选，获得铁粉和尾渣；铁回收率为93～94％，尾渣中主要成分为cao和mgo，可以作为岩棉调质剂。
6、将na2sio3溶液导入反应釜，将步骤1获得的co2气体通入反应釜的na2sio3溶液中，co2与na2sio3发生反应，生成naco3溶液和sio2沉淀物，通过过滤装置分离naco3溶液和sio2沉淀物。
7、将naco3溶液在浓缩结晶装置中干燥，获得naco3，naco3用于步骤1中，与铜渣混合，再次煅烧循环利用。
8、将sio2沉淀物干燥后回收，sio2的纯度95.3％，sio2可用于其他工业用途。
实施例2
本实施所用的设备与实施例1相同，铜渣的化学成分见表2。
表2铜渣化学成分，wt％
本实施处理铜渣的流程：
1、将100份铜渣和90份naco3混合均匀，送入加热炉中进行煅烧，按40～45℃/min升温，升温至1400℃后保温20min，获得煅烧物料和co2气体。
2、将煅烧物料冷却破碎，获得破碎煅烧物料，破碎煅烧物料的粒径≤150μm。
3、将破碎煅烧物料在水浸装置进行水浸充分溶解，na2sio3溶于水，之后在过滤装置进行过滤，获得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即为含铁物料，二氧化硅的回收率在94～96％。
4、将含铁物料进行干燥后送入流化炉，向流化炉中通入还原气，还原气为氢气和co的混合气体，其中氢气的体积比占还原气总体积量85％，流化炉温度升至900℃，含铁物料发生还原反应，还原时间40min，得到金属化率为92％的还原铁。
5、利用磁选装置对还原铁进行磁选，获得铁粉和尾渣；铁回收率为94～95％，尾渣中主要成分为cao和mgo，可以作为岩棉调质剂。
6、将na2sio3溶液导入反应釜，将步骤1获得的co2气体通入反应釜的na2sio3溶液中，co2与na2sio3发生反应，生成naco3溶液和sio2沉淀物，通过过滤装置分离naco3溶液和sio2沉淀物。
7、将naco3溶液在浓缩结晶装置中干燥，获得naco3，naco3用于步骤1中，与铜渣混合，再次煅烧循环利用。
8、将sio2沉淀物干燥后回收，sio2的纯度95.8％，sio2可用于其他工业用途。
实施例3
本实施所用的设备与实施例1相同，铜渣的化学成分见表3。
表3铜渣化学成分，wt％
本实施处理铜渣的流程：
1、将100份铜渣和104份naco3混合均匀，送入加热炉中进行煅烧，按40～50℃/min升温，升温至1380℃后保温30min，获得煅烧物料和co2气体。
2、将煅烧物料冷却破碎，获得破碎煅烧物料，破碎煅烧物料的粒径≤150μm。
3、将破碎煅烧物料在水浸装置进行水浸充分溶解，na2sio3溶于水，之后在过滤装置进行过滤，获得na2sio3溶液和不溶物，不溶物即为含铁物料，二氧化硅的回收率在95～96％。
4、将含铁物料进行干燥后送入流化炉，向流化炉中通入还原气，还原气为氢气和co的混合气体，其中氢气的体积比占还原气总体积量70％，流化炉温度升至800℃，含铁物料发生还原反应，还原时间60min，得到金属化率高达91％的还原铁。
5、利用磁选装置对还原铁进行磁选，获得铁粉和尾渣；铁回收率为94～95％，尾渣中主要成分为cao和mgo，可以作为岩棉调质剂。
6、将na2sio3溶液导入反应釜，将步骤1获得的co2气体通入反应釜的na2sio3溶液中，co2与na2sio3发生反应，生成naco3溶液和sio2沉淀物，通过过滤装置分离naco3溶液和sio2沉淀物。
7、将naco3溶液在浓缩结晶装置中干燥，获得naco3，naco3用于步骤1中，与铜渣混合，再次煅烧循环利用。
8、将sio2沉淀物干燥后回收，sio2的纯度96.7％，sio2可用于其他工业用途。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。此外，除上下文另有所指外，以单数形式出现的词包括复数形式，反之亦然。另外，除非特别说明，那么任何实施例的全部或一部分可结合任何其它实施例的全部或一部分来使用。
技术特征：
技术总结
本发明公开一种铜渣综合利用的方法，包括步骤：将铜渣和NaCO3混合均匀后，在1350～1400℃进行煅烧，获得煅烧物料和CO2气体，铜渣和NaCO3的质量比为1:(0.9～1.2)；将煅烧物料冷却破碎，获得破碎煅烧物料；将破碎煅烧物料进行水浸后过滤，获得Na2SiO3溶液和含铁物料；将含铁物料进行干燥后，与还原气在温度为800～900℃的环境下发生还原反应，得到还原铁；对还原铁进行磁选，获得铁粉和尾渣。本发明的方法，实现了铜渣处理过程的污染物零排放，环保效果明显，废弃物利用产生了很高的经济价值。
技术研发人员：边妙莲;陈士朝;马冬阳;孙辉;吴道洪
受保护的技术使用者：江苏省冶金设计院有限公司
技术研发日：2017.07.28
技术公布日：2017.12.12
声明：
“铜渣综合利用的方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：江苏省冶金设计院有限公司
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2024年05月17日 ~ 19日 
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