一种从铜冶炼渣中回收铁、铜以及硅的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及资源回收环保技术领域，尤其是涉及一种从铜冶炼渣中回收铁、铜以及硅的方法。
【背景技术】
[0002]在铜冶炼行业内，从硫化铜精矿提铜通常采用火法冶金的方法，其流程一般为:硫化铜矿石—采选工序—铜精矿—熔炼工序—冰铜+熔炼渣—吹炼工序—粗铜+吹炼渣—阳极精炼工序—阳极铜—电解精炼工序—高纯阴极铜。
[0003]铜冶炼渣包括在铜冶炼生产过程中产出的多种渣，绝大部分是熔炼渣，还有少部分的吹炼渣等等。其中铜熔炼渣主要包括0.90 %?3.0 %的Cu，35 %?44 %的Fe，25 %?35% 的 S12o
[0004]现今的铜冶炼渣处理目的是回收铜冶炼渣中的铜元素，产出铜元素含量较高的渣精矿(一种从渣中回收产生的铜精矿)，铜冶炼渣中原有的铁、硅等残留在尾矿中，作为固体废弃物应用在建筑行业等行业中。随着技术进步，个别前沿专利技术提出改进型铜冶炼渣处理方法，在产出渣精矿的同时，产出铁精矿和较高SO2含量的含硅产品。
[0005]众所周知，铜冶炼渣里还包括铅、锌、砷、铺、祕和/或锡等杂质元素。这部分杂质元素来源于投入熔炼炉的铜精矿。从整个铜冶炼流程的元素平衡角度计算，在冶炼过程中，原料铜精矿中的杂质元素很大部分进入了铜冶炼渣中，其中，进入铜熔炼渣中的杂质元素比例最大。
[0006]这部分杂质元素，一方面，影响后续铜冶炼渣处理后所产出的铁精矿和含硅产品的质量和纯度，例如:铅、锌、砷、锑、铋以及锡等杂质元素是铁精矿中严格限制含量上限的元素种类，国标中对铁精矿中的杂质元素含量进行了严格的分级要求，杂质元素会对炼铁过程和炼钢过程产生非常显著的消极影响，严重影响生产过程、设备寿命以及产品质量等等。
[0007]另一方面，提及杂质元素，行业技术人员习惯性的思维是“坏的东西，尽量除去的东西”，殊不知，换个思维角度，这部分杂质元素也是一种可以产生经济效益的资源。如果铜冶炼企业将这部分杂质元素较好地回收，然后以金属产品的形式外售，与外售阴极铜板一样，也可以产生显著的经济效益。目前，还未有现有技术提出对铜冶炼渣中的这部分杂质元素进行回收。
[0008]综上，目前的铜冶炼渣处理方法，以及前沿专利技术中提及的改进型铜冶炼渣处理方法，均未考虑铜冶炼渣中所含的大量杂质元素的问题。这部分杂质元素既给现有的产品质量带来很大的消极影响，耗费大量资源以及能源，提高了铜冶炼企业的生产成本，又没有发挥其本身所固有的经济价值，没有为铜冶炼企业带来应有的经济效益，一边是成本升高，一边是没有产出经济效益，两边相加，给铜冶炼企业的经济盈利空间带来了显著的消极影响，降低了铜冶炼企业的盈利能力。
[0009]再者，近年来，随着铜冶炼行业飞速发展，老冶炼厂和新建冶炼厂挖潜改造使铜产量增加较快，而且这种趋势还会一直持续下去，造成优质铜精矿的供应变得越来越紧张。对于买矿企业来说，采购优质的铜精矿比采购含杂质高的铜精矿成本要高得多。因此，铜冶炼企业从自身效益出发，采购的原料变得越来越复杂，杂质成分越来越高，主要有铅、锌、砷、锑、铋、锡等杂质元素。杂质含量高的铜精矿比优质的铜精矿价格要便宜一定程度，杂质含量越高，铜精矿越便宜。这些高杂质铜精矿投入生产后，进一步地提高了铜冶炼渣中的杂质元素含量。根据上述，换个思维角度，杂质元素也是一种资源，也可以产生经济效益，如果铜冶炼企业以较低的价格采购高杂质铜精矿，然后，再将其中所含的杂质元素以金属产品的形式外售，产出经济效益，一进一出，两头结合，既降低了原料成本，又增加了额外的经济收入，这将显著地提高铜冶炼企业的盈利能力，这对于目前低迷的铜冶炼行业来说将是一个具有很大吸引力的经营模式。
[0010]因此，如何将铜冶炼渣中的杂质元素脱除以利于产出纯度更高质量更好的下游产品，同时将杂质元素回收以金属产品的形式外售，为铜冶炼企业带来经济效益，提高铜冶炼企业的盈利能力，同时减少资源浪费，减少环境污染是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
【发明内容】
[0011]基于上述说明，本发明的目的在于提供一种从铜冶炼渣中回收铁、铜以及硅的方法，该方法能够将铜冶炼渣中的杂质元素脱除以利于产出纯度更高质量更好的下游产品，同时将杂质元素回收以金属产品的形式外售，为铜冶炼企业带来经济效益，提高铜冶炼企业的盈利能力，同时减少资源浪费，减少环境污染。
[0012]为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0013]—种从铜冶炼渣中回收铁、铜以及硅的方法，包括以下步骤:
[0014]I)将熔融的铜冶炼渣熔液加入到用于盛装铜冶炼渣熔液的盛渣容器中；然后将设置在精炼炉底壁上的进液管和出液管浸入到所述盛渣容器内铜冶炼渣熔液的上液面以下一定深度，然后开启与所述精炼炉连通的真空栗将所述精炼炉内的空腔抽成真空状态，此时在精炼炉内真空残压与外界大气压之间的大气压差的作用下所述盛渣容器中的铜冶炼渣熔液沿所述进液管和所述出液管内的空腔通道上升流入所述精炼炉的空腔内；
[0015]所述精炼炉的外形是立式柱状，内部中空形成空腔，所述精炼炉包括钢制外壳以及砌筑在所述钢制外壳内表面的耐火材料内衬，所述精炼炉的顶部设置有用于与所述真空栗连接的出气口；
[0016]所述进液管与所述出液管均包括钢制内壳、设置在所述钢制内壳的内表面的耐火材料内衬以及设置在所述钢制内壳的外表面的耐火材料外衬；
[0017]所述进液管与所述出液管固定设置于所述精炼炉的底壁上且与所述精炼炉的底壁密封连接，所述精炼炉内的空腔与所述进液管中的空腔通道相互连通，所述精炼炉内的空腔与所述出液管中的空腔通道相互连通，所有与所述精炼炉连接的装置在与所述精炼炉连接的部位均进行密封处理以防止破坏所述精炼炉内的真空状态；
[0018]2)向所述进液管内的铜冶炼渣熔液中喷吹带压的驱动气体，然后在大气压差及驱动气体的带动下所述盛渣容器中的铜冶炼渣熔液不断地由所述进液管上升流入所述精炼炉内，然后所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液再通过所述出液管不断地由所述精炼炉流出返回至所述盛渣容器内，在所述盛渣容器、进液管、精炼炉以及出液管之间形成铜冶炼渣熔液的循环流动；
[0019]同时，在所述精炼炉内，向所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液吹送含氧气体；
[0020]利用含氧气体中的氧元素将所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液中所包括的杂质元素氧化成相应的杂质元素的氧化物，氧化形成的杂质元素的氧化物在真空环境下变成气态氧化物挥发脱除，实现脱除铜冶炼渣中杂质元素的过程；
[0021]然后混合有气态的杂质元素的氧化物的气体进入与所述精炼炉连通的冷凝器被冷凝，得到冷凝后的凝聚态的杂质元素的氧化物混合物，实现回收铜冶炼渣中杂质元素的过程；
[0022]所述杂质元素包括铅、锌、砷、锑、铋和锡元素中的一种或多种或全部；
[0023 ]利用含氧气体中的氧元素的氧化作用将铜冶炼渣熔液氧化，使得氧化后的铜冶炼渣熔液包括赤铁矿、氧化铜矿和石英矿，实现将铜冶炼渣氧化的过程；
[0024]3)所述步骤2)进行一段时间后，取样化验脱杂且氧化后的铜冶炼渣熔液的组分及含量，若化验结果达到目标设计要求，则首先破除所述精炼炉内的真空状态，然后将设置在所述精炼炉底壁上的进液管和出液管脱离所述盛渣容器内的铜冶炼渣熔液，脱杂氧化处理结束;若化验结果未达到目标设计要求，继续脱杂氧化处理，直至化验结果达到目标设计要求；
[0025]脱杂氧化处理结束得到脱杂且氧化后的铜冶炼渣熔液、凝聚态的杂质元素的氧化物混合物以及由所述真空栗排出的烟气；
[0026]4)将步骤3)得到的脱杂且氧化后的铜冶炼渣熔液首先经过缓冷处理，然后将经过缓冷处理的铜冶炼渣先进行活化浮选，得到铜精矿和活化浮选尾矿，然后对所述活化浮选尾矿依次进行强磁选和反浮选，得到赤铁矿、反浮选尾矿和强磁选尾矿，最后将所述反浮选尾矿和强磁选尾矿合并后进行过滤，得到含硅产品，实现回收铜冶炼渣中铁、铜以及硅元素的过程。
[0027]优选的，所述步骤2)中，将所述含氧气体以浸没吹送的方式吹送至所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液的上液面以下，喷出所述含氧气体的出气口位于所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液的上液面以下。
[0028]优选的，所述步骤2)中，通过氧枪以顶吹气体的方式将所述含氧气体吹送至所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液中，所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液的上液面以上且与铜冶炼渣熔液的上液面相距一定距离；
[0029]所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述含氧气体的含氧气体通道，所述含氧气体通道与所述含氧气体的气源装置连通；
[0030]所述氧枪还包括由相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于对所述氧枪进行冷却保护的冷却循环水通道，所述冷却循环水通道与冷却水供给装置连通；
[0031]所述氧枪还包括用于提高所述含氧气体喷出速度和控制所述含氧气体喷射方向的喷头，所述喷头设置在所述氧枪的底端，所述氧枪的出气口设置在所述喷头上；
[0032]所述氧枪设置在所述精炼炉的顶壁上且可沿所述精炼炉的顶壁上下滑动。
[0033]优选的，所述步骤2)中，当所述精炼炉内的空腔处于真空状态时，通过氧枪以顶吹气体的方式向所述精炼炉内喷吹可燃气体和含氧气体，将所述可燃气体和所述含氧气体点燃燃烧，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液进行补充加热处理，利用所述可燃气体和所述含氧气体的燃烧反应放出的热量对喷溅在所述精炼炉内壁上的铜冶炼渣熔液冷却后形成的结瘤物进行清除处理；
[0034]所述氧枪的出气口位于所述精炼炉内的铜冶炼渣熔液的上液面以上且与铜冶炼渣熔液的上液面相距一定距离；
[0035]所述氧枪为包括多个内外套装的空心管的多层内外套管结构，所述氧枪包括由空心管内的空腔或相邻两个内外套装的空心管的管壁之间的空腔形成的且用于输送所述可燃气体的可燃气体通道，所述可燃气体通道与所述可燃气体的气源装置连通；
[0036]所述氧枪还包括由空心管