一种铜冶炼渣的资源化利用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金及资源循环领域，尤其设及一种铜冶炼渣的资源化利用方法。
【背景技术】
[0002] 铜冶炼渣为冶炼产生的铜渣经破碎、筛分后，将粒度含12mm的炉渣进行球磨，之后 进行两次浮选提取铜后的冶炼渣。通过之前阶段的处理后，铜冶炼渣的化学成分主要为铁 橄揽石、Si〇2和CaO,部分化3〇4Je2〇3、Al2〇3和少量的MgO、K2〇、化2〇等，此外还含有Mn、Zn、Cu、 Ti等微量元素。渣中铁的品位一般在40%左右，远大于铁矿石的可开采品位(29.1%)，渣中 娃元素含量也高达17%，是理想的娃源。
[0003] 目前铜冶炼渣的处理方式除少部分用于水泥工业W外，大部分作堆弃处理。堆积 的铜冶炼渣因其颗粒较小容易被风吹起造成空气污染，且在自然环境下铜冶炼渣浸出的有 害重金属会污染水体、上壤，从而影响农业、渔业和林业的生产，并造成经济损失。在水泥混 凝±工业中，铜冶炼渣主要集中于作为烧制水泥熟料的原料、作为矿化剂、作为水泥混凝± 混合材等方面的制备。运些应用虽然实现了一定的经济价值，但对于铜冶炼渣的利用仅仅 停留在其物理性能上，而渣中残留的铁、娃资源并没有得到充分的利用，资源化利用率极 低。同时，对于冶炼渣的其他方面研究也比较有限。
[0004] 对冶炼渣进行高溫还原处理进行深度提铁的方法需要配入大量的焦粉和氧化巧， 且还原溫度高达1200~1300°C，能量与物料消耗巨大，同时铜冶炼渣中娃组分也未进行有 效利用。而将冶炼渣进行1300°C左右的高溫赔烧，使渣中铁组分转为磁铁矿相选择性富集， 再经过磁选将部分铁进行回收的方法同样也面临着巨大的能耗与回收铁、娃元素不充分等 问题。通过烙炼、浮选等阶段的处理，铜冶炼渣中铁主要W铁橄揽石、铁氧化物的物相存在 于渣中，且弱磁性的铁橄揽石所占比例较大，因此磁选法分离娃铁无法实现。而铁橄揽石相 因结构致密且烙点较高（1209°C)，很难通过现行技术进行破坏，使其娃、铁相分离，资源化 利用率极低。而目前常用的酸性体系从二次资源(如铜冶炼渣）中提炼铁的方法则存在生产 周期长，生产成本高，排放的污水造成环境污染等问题。若W酸性体系处理铜冶炼渣，虽可 实现娃铁元素的分离但生产流程长，并且提取铁后液体中的娃不能进行有效地富集。同时， 用酸性体系处理铜冶炼渣后污水中含有大量的娃、侣、锋等元素，并且由于处理时需加入过 量硫酸，处理完的污水达不到可排放的标准。再者，酸性条件下，物料首先经过磨碎、硫酸溶 解，之后还要进行萃取、反萃取、浓缩结晶、般烧、研磨等步骤，加入的辅料多(硫酸、硝酸、草 酸、有机溶剂等），反应流程长，生产成本较高。
[0005] 因此，在我国现有资源紧缺及环境保护的严峻形势下，开发铜冶炼渣的资源化综 合利用技术，对促进循环经济和可持续发展具有重要的意义。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，克服W上【背景技术】中提到的不足和缺陷，提供一 种资源综合利用率高、反应能耗低、工艺流程短、辅料可循环使用、产品附加值高的铜冶炼 渣的资源化利用方法。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0008] -种铜冶炼渣的资源化利用方法，包括W下步骤：
[0009] (1)将铜冶炼渣与碱混合，进行烙炼，烙炼完成后，水浸，然后过滤得滤液I和滤渣 I，所得滤渣I经洗涂、烘干、赔烧得氧化铁红颜料；
[0010] (2)向步骤(1)过滤得到的滤液I中通入二氧化碳气体调节体系抑至8-9,然后将体 系进行沉淀、过滤，得滤液II和滤渣II，所得滤渣II经洗涂、干燥得白炭黑；
[0011] (3)向步骤(2)所得滤液II中加入苛化剂，进行苛化反应，得到苛化液和滤渣III， 所得苛化液经蒸发结晶和干燥即得步骤（1)中所用碱，滤渣III加热分解即得步骤(2)中所 用二氧化碳气体和本步骤中所用苛化剂，将所得碱、二氧化碳气体和苛化剂进行循环利用。
[0012] 本发明采用碱性条件烙炼铜冶炼渣提炼铁，与目前通常采用的酸性提炼铁的方法 相比，在碱性条件下铁元素可实现自然分离，娃元素保留在液相内可进行后续处理实现分 离;另外，在碱性条件下实现铁和娃元素分离后，娃、侣和锋等元素进入液相，制备白炭黑后 余液为碱溶液，将余液结晶浓缩、过滤后即可达到污水排放要求，并且碱可W回收利用，作 为辅料继续参加反应;采用碱性烙炼提铁只需在加入碱后烙炼2-3小时，再加水分离并将固 相洗涂至中性，般烧即可得到氧化铁红，反应流程短，参与反应物料少，成本低。
[0013] 本发明的铜冶炼渣的资源化利用方法与传统的高溫还原提铁和高溫烙炼、磁选的 方法相比可有效降低生产能耗，提高铁、娃元素的回收利用率。
[0014] 上述的铜冶炼渣的资源化利用方法，优选的，在步骤(2)通入二氧化碳气体调节抑 之前，还包括向滤液I中加入改性剂的步骤，所述改性剂的加入量不高于滤液I内娃元素质 量的20 %。
[0015] 上述的铜冶炼渣的资源化利用方法，优选的，所述步骤(2)中使用的改性剂为聚乙 二醇-6000、十二烷基苯横酸钢或簇甲基纤维素。
[0016] 加入改性剂有W下两个方面的作用:一方面，改性剂本身具有高分子量，能够在胶 体颗粒表面形成高分子层对其进行包裹，从而控制四面体的顶点0隔离脱水速度；同时该分 子层带有一定的电荷，能够使颗粒之间由于静电力而相互排斥;另一方面，改性剂能够与白 炭黑颗粒表面的活泼径基发生化学反应，从而降低其表面亲水性能，防止其聚集体凝聚，增 大白炭黑的比表面积，增加白炭黑的疏水性，提高白炭黑非晶性。
[0017] 十二烷基苯横酸钢为阴离子型表面改性剂，由于十二烷基苯横酸钢分子溶于水时 会分解成化+和十二烷基苯横酸根离子，而该阴离子基团为亲油性，能够有效的隔绝水分 子，进而达到分散颗粒的作用。聚乙二醇属于非离子型中性表面改性剂，溶于水后会从银齿 形转化为曲折型的空间网状结构，从而形成空间位阻效应对白炭黑的反应过程进行控制。 簇甲基纤维素是一种阴离子型多糖化合物。由于其为空间网状结构，且其结构的随着pH的 升高而膨胀，从而在高碱性条件下具有较高的空间位阻，最终起到分散粒子的作用。
[0018] 上述的铜冶炼渣的资源化利用方法，优选的，所述步骤（1)中铜冶炼渣与碱混合烙 炼的烙炼溫度为350-650°C、烙炼时间为0.5-化、碱渣质量比为0.5-3.0:1。
[0019] 上述的铜冶炼渣的资源化利用方法，优选的，所述步骤（1)中水浸的浸出溫度为 25-90°C、浸出时间为10-70min、浸出过程中固液质量比为1:5-30。
[0020] 上述的铜冶炼渣的资源化利用方法，优选的，所述铜冶炼渣为铜冶炼过程中所产 生的冶炼渣经浮选、贫化、提铜后所得的固体废弃物，其主要化学组成为铁和娃。
[0021] 上述的铜冶炼渣的资源化利用方法，优选的，所述步骤（1)中所用与铜冶炼渣进行 混合的碱为氨氧化钢。
[0022] 上述的铜冶炼渣的资源化利用方法，优选的，所述步骤(3)中使用的苛化剂为氧化 巧。
[0023] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0024] (1)相比于通常的酸性体系提铁的方法，本发明采用碱性体系烙炼提铁，可实现铁 元素的自然分离，且方便对娃元素进行后续处理，反应流程更短，所需原料更少，生产成本 更低，处理后的污水可达到排放标准。
[0025] (2)本发明在烙炼阶段加入碱性介质有效破坏FeO与Si化之间的化学键，并与Si化 结合生成娃酸盐，增加了化0的活度从而降低反应体系溫度，减少了处理过程