协同炼铜方法及建筑材料与流程

1.本技术涉及冶金技术领域，具体而言，涉及一种协同炼铜方法及建筑材料。


背景技术：

2.目前冶金炉窑产出的炉渣，受目标产品的种类、渣型、炉况条件等因素影响差异较大，尤其是酸溶失率，参差不齐。在完成冶炼后，得到的冶炼渣通常存在酸溶失率较高(＞5％)的问题，使得该冶炼渣需要经过再次炼渣才能够实现资源化回收利用。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种协同炼铜方法及建筑材料，协同炼铜方法在冶炼得到铜的同时，得到的冶炼渣具有较低的酸溶失率和含铜量，使得该冶炼渣能够直接进行资源化回收利用，且有利于铜的回收。
4.本技术的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例提供一种协同炼铜方法，包括：以熔池熔炼炉为冶炼设备，鼓入燃料和助燃气搅动高温熔池对包括铜冶炼物料和固废料的协同炼铜物料进行协同熔炼，得到粗铜、锍、烟尘和协同炼铜稳定化冶炼渣。
6.协同炼铜稳定化冶炼渣的预配渣型要求包括：25wt％≤sio2含量≤40wt％，cao含量≤25wt％，15wt％≤feo含量≤65wt％，0wt％≤al2o3含量≤10wt％，0wt％≤na2o和k2o总含量≤10wt％，cao、na2o和k2o总含量≤35wt％，0wt％≤mgo≤10wt％，0wt％≤cr2o3≤5wt％，cao、sio2、feo、na2o、k2o和al2o3总含量≥85wt％，且feo
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cao
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sio2的三元硅酸度k＝1.0～2.0。
7.协同炼铜稳定化冶炼渣的流动温度为n，熔炼处理中，n≤熔炼温度≤(n 100℃)。
8.第二方面，本技术实施例提供一种建筑材料，包括如第一方面实施例提供的协同炼铜方法得到的稳定化冶炼渣。
9.本技术实施例提供的协同炼铜方法及建筑材料，有益效果包括：
10.本技术的协同炼铜方法，将铜冶炼物料和固废料按照特定的预配渣型进行调控，调配合适的熔炼温度，辅以熔池熔炼炉配合喷枪鼓入燃料和助燃气搅动高温熔池的方式进行冶炼，在满足足够长度稳定化熔炼时间的情况下，使得渣具有合适的元素组成，并使得渣中的溶出元素能够较好地固化在硅氧网络中，从而能够降低渣的酸溶失率。该炼铜方法在冶炼得到铜的同时，得到的稳定化冶炼渣具有较低的酸溶失率和含铜量，使得该稳定化冶炼渣能够直接进行资源化回收利用，且有利于铜的回收。
具体实施方式
11.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产
品。
12.在本技术的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b 计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
13.另外，需要说明的是，本技术中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
14.下面对本技术实施例的炼铜方法及建筑材料进行具体说明。
15.第一方面，本技术实施例提供一种协同炼铜方法，包括：以熔池熔炼炉为冶炼设备，鼓入燃料和助燃气搅动高温熔池对包括铜冶炼物料和固废料的协同炼铜物料进行协同熔炼，得到粗铜、锍、烟尘和协同炼铜稳定化冶炼渣。其中，鼓入设备例如为喷枪，助燃气例如为氧气。
16.协同炼铜稳定化冶炼渣的预配渣型要求包括：
17.25wt％≤sio2含量≤40wt％，该含量例如但不限于为25wt％、30wt％、35wt％和40wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围。
18.cao含量≤25wt％，该含量例如但不限于为10wt％、15wt％、20wt％和25wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围。
19.15wt％≤feo含量≤65wt％，该含量例如但不限于为15wt％、25wt％、40wt％、50wt％和65wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围。
20.0wt％≤al2o3含量≤10wt％，该含量例如但不限于为0wt％、2wt％、5wt％、7wt％和10wt％。
21.0wt％≤na2o和k2o总含量≤10wt％，该总含量例如但不限于为0wt％、3wt％、5wt％、7wt％和10wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围。
22.cao、na2o和k2o总含量≤35wt％，该总含量例如但不限于为10wt％、20wt％、30wt％和35wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围。
23.0wt％≤mgo≤10wt％，该含量例如但不限于为0wt％、3wt％、5wt％、7wt％和10wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围。
24.0wt％≤cr2o3≤5wt％，该含量例如但不限于为0wt％、3wt％和5wt％中的任意一者或者任意两者之间的范围。
25.cao、sio2、feo、na2o、k2o和al2o3总含量≥85wt％，例如但不限于为85wt％、86wt％、87wt％、88wt％、89wt％或90wt％。
26.feo
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cao
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sio2的三元硅酸度k＝1.0～2.0，例如但不限于为1.0、1.3、1.5、1.7和2.0中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
27.协同炼铜稳定化冶炼渣的流动温度为n，熔炼处理中，n≤熔炼温度≤(n 100℃)。
28.本技术提供的炼铜方法，采用熔池熔炼炉进行冶炼，冶炼过程在高温搅动的熔池中充分进行，使得冶炼得到的渣成分更均匀，渣中的溶出元素能够较好地固化在硅氧网络中，能够有效地降低酸溶失率和含铜量，从而使得渣在满足元素组成要求的情况下能够较好地满足酸溶失率≤5％的要求。
29.该协同炼铜物料按照特定的预配渣型进行调控，调配合适的熔炼温度，能够有效地控制渣的元素组成；辅以熔池熔炼炉进行冶炼，使得在冶炼得到铜的同时得到的稳定化
冶炼渣具有较低的酸溶失率和含铜量，从而使得该稳定化冶炼渣能够直接进行资源化回收利用，并有利于铜的回收。
30.需要说明的是，在本技术中，元素分析方式、协同炼铜稳定化冶炼渣的流动温度均可以参照本领域公知的方式进行。
31.作为一种示例，关于元素分析方式，取样参照《工业固体废物采样制样技术规范hj/t20
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1998》的标准进行，分析参照国标或者行业标准等常规测试方法进行。
32.作为一种示例，关于流动温度，可以通过半球点法测试炉渣熔化温度确定。
33.本技术提供的协同炼铜方法，其能够适用于铜废料中的铜回收处理。在一些示例性的实施方案中，铜冶炼物料包括待处理含铜料、矿石料和还原剂。
34.关于待处理铜料，可选地，待处理铜料为含铜，且具有回收经济价值的物料。
35.作为一种示例，待处理铜料包括含铜矿物、含铜污泥和含铜废料中的一种或多种。
36.关于矿石料，可选地，矿石料包括渣型要求中的至少一种成分，且矿石料以铁、硅和钙元素中的任一种为主要元素。其中，主要元素可选地为含量在20wt％以上的元素。
37.作为一种示例，矿石料包括石英石、石灰石和铁矿石中的一种或多种。
38.关于还原剂，主要元素为碳，作为一种示例，还原剂包括煤、焦炭和炭精中的一种或多种。
39.关于固废料，可选地，固废料包括渣型要求中的至少一种成分，且固废料以铁、硅和钙元素中的一种或多种为主要元素。其中，主要元素可选地为含量在20wt％以上的元素。
40.作为一种示例，固废料包括冶炼炉渣、飞灰、废水污泥和脱硫石膏中的一种或多种。
41.考虑到冶炼铜时合适的温度为1250℃左右，为了较好地与冶炼铜的温度需求匹配，同时为了较好地与稳定化冶炼渣的流动温度匹配，在一些示例性的实施方案中，熔炼处理中的熔炼温度为1150℃～1350℃，例如但不限于为1150℃、1200℃、1250℃、1300℃和1350℃中的任意一者或者任意两者之间的范围。
42.上述的冶炼温度，能够较好地实现对协同炼铜物料冶炼，能够有效地降低稳定化冶炼渣中的铜含量。该冶炼温度还具有较低的温度上限，还有利于降低冶炼的成本。
43.进一步地，熔炼处理中的炉渣稳定化熔炼时间为30min～120min，例如但不限于为30min、45min、60min、75min、90min、105min和120min中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
44.作为一种示例，上述炉渣稳定化熔炼时间指的是，以炉渣组分开始发生融化并反应为起始点，并以稳定化后炉渣从冶金炉窑中排出为终止点。以鼓风炉为例，鼓风炉炉渣之所以一般酸溶失不达标其中还有一个原因就是因为炉渣稳定化熔炼时间不足，在放渣的过程中，炉缸内同时在形成炉渣并随着一起排出，随渣排出的可能还有一些未来得及反应的造渣组分。因此，熔炼处理过程的炉渣稳定化熔炼时间对炉渣的最终反应终态至关重要，可以但不限于在冶金熔池放渣口前设置电热前床或者外设保温前床等设备来保证足够的炉渣稳定化熔炼时间。
45.考虑到稳定化冶炼渣中的铜含量越高时，通常酸溶失率增高的概率更高。而且，稳定化冶炼渣中的铜含量较高时，会使得冶炼得到的铜的量减少。
46.进一步地，本技术提供的协同炼铜方法，根据熔炼情况可设置电热前床或者保温
沉降渣包等，进一步让铜锍与冶炼渣进行沉降分离，使得稳定化冶炼渣中的铜含量降低，在稳定化冶炼渣中，铜含量能够达到≤1wt％的标准；进一步地，在稳定化冶炼渣中，铜含量能够达到为0.5～0.8wt％的标准。在一方面，有利于提高铜的回收率；在另一方面，还有利于降低稳定化冶炼渣的酸溶失率。
47.由于酸溶失率将是其资源化回收利用的重要技术指标，而本技术的炼铜方法，在冶炼得到铜的同时，得到的稳定化冶炼渣的酸溶失率能够有效地控制在≤5％的标准下，能够直接回收利用。因此，作为一种示例，本技术的稳定化冶炼渣的酸溶失率≤5％。
48.可以理解的是，在本技术中，冶炼渣的酸溶失率是否合格可以按照本领域公知的标准进行确认。作为一种示例，冶炼渣的酸溶失率的检测标准为：《固体废物玻璃化处理产物技术要求(征求意见稿)》中的附录a《固体废物玻璃化处理产物酸溶失率的测定》。
49.发明人研究发现，在熔炼处理中，通过喷枪鼓入燃料和助燃气直接进入熔池中，可以有利于搅动高温熔池，促进熔炼反应的速度和均匀性，从而会影响冶炼得到的稳定化冶炼渣的含铜量及酸溶失率。
50.可以理解的是，在本技术中，喷枪设置方式和氧气鼓入的方式不限，只要能够通入熔融物料中实现熔体搅拌即可，例如可以是侧吹、顶吹或者底吹。
51.第二方面，本技术实施例提供一种建筑材料，包括如第一方面实施例提供的炼铜方法得到的稳定化冶炼渣。作为一种示例，该建筑材料由该稳定化冶炼渣组成。
52.在本技术中，建筑材料的种类不限，可选地，建筑材料为路基材料、混凝土骨料、掺合料或者水泥混合材料。
53.以下结合实施例对本技术的特征和性能作进一步的详细描述。
54.实施例及对比例
55.一种协同炼铜方法，包括：
56.s1.以含铜污泥、矿石料和固废料作为原料，备取协同炼铜物料。
57.s2.将协同炼铜物料和硫化剂置入冶炼设备中，鼓入燃料和氧气对协同炼铜物料进行熔炼，得到粗铜、锍、烟尘和协同炼铜稳定化冶炼渣。
58.该协同炼铜稳定化冶炼渣的预配渣型如表1所示。
59.其中，na2o和k2o总含量以x1表示，cao、na2o和k2o总含量以x2表示，cao、sio2、feo、na2o、k2o和al2o3总含量以x3表示；feo
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cao
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sio2的三元硅酸度以k表示。
60.得到的协同炼铜稳定化冶炼渣的流动温度通过半球点法测试炉渣熔化温度确定，如表1所示，以n表示。
61.其中，硫化剂为硫酸钙，其加入量根据需要可以大于零也可以等于零。冶炼设备的种类、熔炼温度以及炉渣稳定化熔炼时间等工艺条件，均如表2所示。
62.表1.协同炼铜稳定化冶炼渣的指标
[0063][0064][0065]
表2.熔炼处理的参数
[0066][0067][0068]
试验例
[0069]
对各实施例提供的炼铜方法得到的稳定化冶炼渣的酸溶失率和铜含量进行检测，其结果如表3所示。
[0070]
其中，酸溶失率的检测标准为：《固体废物玻璃化处理产物技术要求(征求意见稿)》中的附录a《固体废物玻璃化处理产物酸溶失率的测定》；铜含量的检测标准为：取样参照《工业固体废物采样制样技术规范hj/t20
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1998》的标准进行，分析参照国标或者行业标准等常规测试方法进行。
[0071]
表3.酸溶失率和铜含量检测结果
[0072][0073][0074]
根据表3可知：
[0075]
实施例1～12中均按照预设渣型调控协同炼铜稳定化冶炼渣，协同炼铜回收铜的同时，得到的稳定化冶炼渣具有较低的酸溶失率；而且，稳定化冶炼渣中的含铜量能够控制在1wt％甚至0.8wt％以下，使得铜有较高的回收率。
[0076]
对比例1中，未采用熔池熔炼炉进行协同炼铜，反应时的均匀性受到一定影响，使得稳定化冶炼渣中铜含量较高，不利于铜的回收。
[0077]
对比例2中，cao的含量略高；对比例3中，feo的含量略低；对比例4中，al2o3的含量
略高，协同炼铜得到的稳定化冶炼渣中的铜含量均较高，不利于铜的回收。
[0078]
对比例5中，sio2含量高，且硅酸度k＞2；对比例6中，cao的含量高，流动温度远高于一般熔炼温度，熔炼时生成高熔点渣，炼铜物料未熔化，炼铜失败，酸溶失率高。
[0079]
对比例7中，feo含量高，且k值低于1；对比例8中，al2o3的含量高，协同炼铜得到的稳定化冶炼渣中的酸溶失率大于5％。
[0080]
以上所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。