一种利用铜渣深度提铁的方法

本申请属于铜渣绿色资源化利用，具体涉及一种利用铜渣深度提铁的方法。

背景技术：

1、铜渣中超过80%的物相为钙铁等硅酸盐相，只有17%为磁铁矿相，这导致利用直接磁选等选矿手段只能回收铜渣中较少部分的磁铁矿，而大部分铁仍然存在于硅酸盐相中。若用传统火法碳还原工艺虽然能够实现较高的铁品位及铁回收率，但还原过程中需要很高的还原温度以及还原碳，能耗较大，还原过程中还会释放大量碳化物、硫化物以及烟尘等有害气体，从而对环境造成二次污染，同时也会对人体健康造成严重威胁。中南大学的研究团队采用了铜渣和氧化钙基添加剂混合（氧化钙基添加剂添加量为铜渣中铁橄榄石质量的29%-47%），在1250-1800°c高温下保温30-120min得到改性铜渣，改性后的铜渣经过磨矿磁选后得到铁品位63.1%的磁精粉。此技术过程中仍需要在高温条件下对铜渣进行改性才能从铜渣中回收到部分铁，且回收得到铁品位仅为63.1%的较低品位磁精粉。

2、基于上述问题，亟需一种低污染、高回收率的铜渣回收技术来实现铜渣固废的二次利用。为铜渣资源化利用的发展提供理论基础和有力的支撑。

技术实现思路

1、为解决现有技术中不足的问题，提供针对铜渣难直接磁选以及传统碳热还原产生大量二次污染物的情况，本申请提出一种铜渣硅氧置换—氢气低温还原深度提铁的方法，本申请首先将铜渣在空气中进行硅氧置换，为实现铜渣中难还原的铁橄榄石物相转变为更容易还原的铁氧化物，并在硅氧置换过程中实现了铁物相的聚集，进一步地为还原阶段铁晶粒的聚集长大提供了有利条件。还原过程中采用氢气非熔融还原，能够实现在较低还原温度条件下对铜渣中的铁高效富集和提取。整个过程可实现几乎无co2排放的绿色高效提铁。

2、本申请所提出的一种利用铜渣深度提铁的方法，所述方法是铜渣先进行硅氧置换，然后再进行氢气低温还原后，得到还原铁粉。

3、进一步，所述硅氧置换包括以下步骤：

4、（1）将铜渣原料进行造粒或压球，干燥后得到干燥球团；

5、（2）将干燥后的球团置于高温炉体中进行硅氧置换，冷却后得到氧化球团。

6、进一步，所述步骤（1）还可以先将铜渣原料与助剂混合均匀后再进行造粒或压球；所述助剂选自碳酸钙、碳酸钠中的一种；

7、进一步，所述助剂占铜渣质量5%-10%。

8、进一步，所述步骤（2）中硅氧置换的温度为1150-1250°c，时间为40-80min。

9、进一步，所述步骤（1）中干燥的温度103-107°c。

10、进一步，所述干燥球团的粒径8-16mm。

11、进一步，所述还原包括以下步骤：

12、（4）将权利要求2得到的氧化球团置于惰性气氛下加热至850-1000°c，通入流速为800-1000ml/min的氢气进行还原焙烧420-540min，还原完成后通入惰性气体；

13、（5）降至室温后，将还原球团破碎并进行湿式磨矿磁选，干燥后得到还原铁粉。

14、进一步，所述步骤（4）中的升温速率5-10°c /min。

15、进一步，所述步骤（5）中湿式磨矿所得矿浆中矿物粒度为-0.038mm占80%，磁选所需磁场强度160-200mt。

16、有益效果

17、本申请一种铜渣硅氧置换—氢气低温还原深度提铁的方法，通过将铜渣和助剂混合均匀造球进行硅氧置换，然后利用氢气作为还原剂将硅氧置换后的铜渣还原，最后通过磁选分离回收得到还原铁粉。

18、本申请严格控制硅氧置换温度1150-1250°c，硅氧置换时间40-80min，氢气还原温度850-1000°c，氢气流速为800-1000ml/min，还原时间420-540min，使得铁的品位显著提升。这是由于铜渣直接氢气还原无法破坏铜渣中的复杂铁橄榄石相，通过硅氧置换将难还原的铁橄榄石相转换为较容易还原的铁氧化物相，且其中各条件均对所得还原铁粉铁品位及铁回收率产生影响；此外，硅氧置换步骤中添加8%-10%碳酸钠助剂，使得铁品位和铁回收率进一步提高，可实现还原铁粉铁品位87.35wt.%，铁回收率90.86%。这是由于碳酸钠的加入能够更好地促进铁橄榄石的解离以及铁氧化物的聚集，同时碳酸钠的分解能够促进球团内部海绵状多空结构的形成，这些多空结构所构成的通道能够进一步增大氢气与铜渣的接触面积以及显著提升氢气在球团内部的扩散效果，使还原更加完全，铁晶粒更易聚集长大。

19、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

1.一种利用铜渣深度提铁的方法，其特征在于，所述方法是铜渣先进行硅氧置换，然后再进行氢气低温还原后，得到还原铁粉。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅氧置换包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）还可以先将铜渣原料与助剂混合均匀后再进行造粒或压球；所述助剂选自碳酸钙、碳酸钠中的一种。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述助剂占铜渣质量5%-10%。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中硅氧置换的温度为1150-1250°c，时间为40-80min。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中干燥的温度103-107°c。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述干燥球团的粒径8-16mm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中的升温速率5-10°c /min。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤（5）中湿式磨矿所得矿浆中矿物粒度为-0.038mm占80%，磁选所需磁场强度160-200mt。