一种铜冶炼过程中的渣型优化剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种铜冶炼过程中的渣型优化剂及制备方法，属于铜冶炼火法冶金技术领域。


背景技术：

2.过去，由于企业采用优质铜矿石原料进行铜的冶炼生产，通常不存在as、pb含量过高的问题，这些杂质可在电解精炼工段进行脱除。随着我国铜冶炼工业的快速发展，高品位低杂质铜精矿的日益贫乏，我国铜矿资源大多是贫矿、共伴生矿，品位较低。近年来随着铜原料成分日趋复杂，导致as、pb等杂质含量日趋升高，常规操作已无法保证产品质量。铜冶炼企业面临处理高杂质铜精矿的共性难题，与此同时危废物的产出量也随之增加，最具代表性的是硫化砷渣。因此，如何高效调控脱除as、pb等有害杂质元素进入冶炼渣相形成一般固废渣对铜火法冶炼行业就显得非常重要。
3.目前国内铜冶炼行业对粗铜中as、pb杂质元素的脱除未有较成功的可借鉴的应用案例。因此，开发一种能够深度高效调控脱除as、pb等有害杂质元素进入冶炼渣相的渣型优化剂成为急需解决的一个技术难题。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题在于一种铜冶炼过程中的渣型优化剂及制备方法，其具有良好的调渣、夹带脱除as、pb等有害杂质元素的效果。
5.为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种铜冶炼过程中的渣型优化剂，原料按质量分数计为：25%-30wt%
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al2o3，200wt%
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sio2，15%-20wt%
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fe粉，15%-20wt%
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石灰，5%-10wt%
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na2co3。
6.优选的，以质量百分比计，所述al2o3采用的原料纯度大于99%，粒度不大于2mm；优选的，以质量百分比计，所述sio2采用的原料纯度大于90%，粒度不大于2mm；优选的，以质量百分比计，所述fe粉采用的原料纯度含量大于99%，粒度不大于2mm；优选的，以质量百分比计，所述石灰采用的原料纯度含量大于90%，粒度不大于2mm；优选的，以质量百分比计，所述na2co3采用的原料纯度大于98%，粒度不大于1.5mm。
7.渣型优化剂各组分的粒度影响反应的速率及反应充分程度最终影响到渣型优化剂的效果。渣型优化剂越细，其比表面积越大、比表面能越大，有利于反应速率的提高，在一定时间内反应进行更充分，渣型优化剂的利用率更高，起到更好的渣型优化作用，as、pb杂
质脱除效果更好。
8.上述方案所述的渣型优化剂的制备方法，包括以下步骤：将al2o3、sio2、fe粉、石灰、na2co3按比例加入混料机内混合，得到混合原料即为渣型优化剂；优选的，所述al2o3、sio2、fe粉、石灰、na2co3进行干混的时间为30min；优选的，所述混合得到的渣型优化剂的粒度不大于5mm。
9.有益效果：本发明的渣型优化剂构成了一种al2o
3-sio
2-feo-cao基冶炼渣，其具有熔点低、熔化速度快、熔渣流动性良好、吸附夹杂能力强等优点，因此其作为渣型优化剂具有良好的调渣、提高as、pb等杂质元素的吸附夹带脱除的效果，降低了铜冶炼过程中危废渣的产出量，避免危废渣渣堆放不善造成的环境污染，同时降低了危废渣的处理成本。
具体实施方式
10.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
11.本发明公开了一种渣型优化剂，包括：25%-30wt%
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al2o3，20%-30wt%
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sio2，15%-20wt%
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fe粉，15%-20wt%
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石灰，5%-10wt%
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na2co3。
12.本发明提供了一种渣型优化剂，其包括：其包括al2o3、sio2、fe粉、石灰、na2co3；本技术提供的渣型优化剂具有熔点低、熔化速度快、熔渣流动性良好、吸附夹杂能力强等优点，因此其作为渣型优化剂具有良好的调渣、提高as、pb等杂质元素的吸附夹带脱除的效果，降低了铜冶炼过程中危废渣的产出量，避免危废渣渣堆放不善造成的环境污染，同时降低了危废渣的处理成本。而且这种调渣剂使用方便，不会增加工人的劳动强度，提高了铜冶炼过程中的杂质元素脱除能力，从而降低生产成本。
13.在本发明中，所述al2o3为本领域技术人员熟知的冶金级α-al2o3，对其来源本发明没有特别的限制，但是，为了保证渣型优化剂的性能和效果，所述al2o3的含量大于99%，粒度为0~2mm；al2o3起到提高渣的吸附能力的作用，al2o3配入渣型优化剂中的质量百分比为25%-30wt%；在本发明中，所述sio2为本领域技术人员熟知的石英砂，对其来源本发明没有特别的限制，但是，为了保证渣型优化剂的性能和效果，所述sio2的含量大于90%，粒度为0~2mm；sio2起到提高渣的粘度和流动性的作用，sio2配入渣型优化剂中的质量百分比为20%-30wt%；在本发明中，所述fe粉为本领域技术人员熟知的工业级铁粉，对其来源本发明没有特别的限制，但是，为了保证渣型优化剂的性能和效果，所述fe粉中fe含量大于99%，粒度为0~2mm；fe粉起到加快熔化速度的作用，fe粉配入渣型优化剂中的质量百分比为15%-20wt%；
在本发明中，所述石灰为本领域技术人员熟知的工业石灰，对其来源本发明没有特别的限制，但是，为了保证渣型优化剂的性能和效果，所述石灰含量大于90%，粒度为0~2mm；石灰起到调整碱度的作用；石灰配入渣型优化剂中的质量百分比为15%-20wt%；在本发明中，所述na2co3为本领域技术人员熟知的工业级na2co3，对其来源本发明没有特别的限制，但是，为了保证渣型优化剂的性能和效果，所述na2co3含量大于98%，粒度为0~1.5mm；na2co3起到调整碱度、提高渣的流动性的作用；na2co3配入渣型优化剂中的质量百分比为5%-10wt%；本发明还提供了所述渣型优化剂的制备方法，包括以下步骤:本发明还提供了上述方案所述的渣型优化剂的制备方法，包括以下步骤：将al2o3、sio2、fe粉、石灰、na2co3按比例加入混料机内混合，得到混合原料即为渣型优化剂；在调渣剂的制备过程中，为了保证原料充分混合，本发明优选按照下述方案制备混合原料：先将al2o3和sio2先进行干混5min后，加入fe粉干混5min，再加入石灰干混5min，最后再加入na2co3干混15min；确保物料的混合均匀；得到混合原料即为渣型优化剂，粒度为0~5mm，将其装袋密封入库堆存备用。
14.为了便于进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的渣型优化剂及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
15.实施例1将占原料25wt%al2o3和25wt%sio2先进行干混5min后，加入20wt�粉干混5min，再加入20wt%石灰干混5min，最后再加入10wt%na2co3干混15min；确保物料的混合均匀；原料中al2o3粒度不大于2mm；sio2粒度不大于2mm；fe粉粒度不大于2mm；石灰粒度不大于2mm；na2co3粒度不大于1.5mm。
16.得到混合原料即为渣型优化剂，粒度为0~5mm，将其装袋密封入库堆存备用。
17.将本实施例制备的渣型优化剂用于铜火法冶炼中，对比渣型优化前后渣中杂质元素的夹带脱除含量，如表1所示实施例2将占原料30wt%al2o3和28wt%sio2先进行干混5min后，加入18wt�粉干混5min，再
加入16wt%石灰干混5min，最后再加入8wt%na2co3干混15min；确保物料的混合均匀；原料中al2o3的含量大于99%，粒度为0~2mm；sio2的含量大于90%，粒度为0~2mm；fe粉中fe含量大于99%，粒度为0~2mm；石灰含量大于90%，粒度为0~2mm；na2co3含量大于98%，粒度为0~1.5mm。
18.得到混合原料即为渣型优化剂，粒度为0~5mm，将其装袋密封入库堆存备用。
19.将本实施例制备的渣型优化剂用于铜火法冶炼中，对比渣型优化前后渣中杂质元素的夹带脱除含量，如表2所示实施例3将占原料28wt%al2o3和30wt%sio2先进行干混5min后，加入18wt�粉干混5min，再加入18wt%石灰干混5min，最后再加入6wt%na2co3干混15min；确保物料的混合均匀；原料中al2o3的含量大于99%，粒度为0~2mm；sio2的含量大于90%，粒度为0~2mm；fe粉中fe含量大于99%，粒度为0~2mm；石灰含量大于90%，粒度为0~2mm；na2co3含量大于98%，粒度为0~1.5mm。
20.得到混合原料即为渣型优化剂，粒度为0~5mm，将其装袋密封入库堆存备用。
21.将本实施例制备的渣型优化剂用于铜火法冶炼中，对比渣型优化前后渣中杂质元素的夹带脱除含量，如表3所示对比实验al2o3的在渣型优化剂中的主要作用是提高高渣的吸附能力，通过热力学计算和相图分析发现，在冶炼过程中al2o3能与物料中的as形成alaso4物相，从而增加as的入渣率；此外，al2o3的比表面积大，加入到冶炼过程会在一定程度上增加渣的吸附能力。
22.在冶炼过程中发现加入sio2后明显的提高了冶炼渣的粘度和流动性，保证了冶炼渣在炉中的均匀分布和流动，从而保证对as2o3、pbo能够被连续均匀的吸附，如果渣的粘度小、流动性差，那么as2o3、pbo就会迅速溢出进入到烟气中而无法得到很好的吸收；因通过对铜精矿的热重-质谱分析发现，as2o3、pbo从炉子开始升温到1600℃都在连续挥发进入到烟气中。
23.fe粉可提高铜精矿在冶炼过程中的熔化速度，在冶炼过程中发现加入fe粉后，铜精矿在达到1200℃以上的熔炼温度后，物料的熔化时间从原来的5min降到了2min，熔化时间缩短有利于熔池和熔渣的快速形成，通过熔渣对as、pb进行吸附进入渣中，尽可能的减少as2o3、pbo溢出进入到烟气中。同时还可提高了炉子对物料的处理能力，有利于节能降耗。
24.石灰和na2co3均可调节熔渣的碱度，石灰价格便宜，是冶炼行业常用的碱度调节剂，但是过量会导致炉渣结块，降低炉渣的流动性，但是na2co3的加入恰好可弥补石灰的不足，可增加渣的流动性；冶炼过程熔渣一般以硅酸盐为主，显酸性，不利于as、pb入渣，石灰和na2co3可以中和硅酸盐的酸性，提高熔渣对as、pb吸附脱除能力，通过对熔渣的工艺矿物学分析结果可知，砷部分以独立矿物的形式赋存于砷铜矿/金属铜和砷铁矿中，铅主要以方铅矿pbs的形式赋存在渣中。
25.综上：al2o3、sio2、fe粉、石灰和na2co3在渣型优化剂中各自所取的作用不同，相辅相成，缺一不可，如果缺了其中任何一项，都将降低渣型优化剂对as、pb杂质元素抑制夹带入渣的效果。
26.以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。