熱態(tài)渣溜槽及其在回收銅渣內(nèi)有價(jià)金屬中的應(yīng)用

513 編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng) 來源：中南大學(xué)

2024-10-23 16:04:29

權(quán)利要求

1.一種熱態(tài)渣溜槽，應(yīng)用于熱態(tài)銅渣在緩冷過程中的貧化處理，其特征在于，呈開放式槽狀，包括相對設(shè)置的槽邊以及承托渣料的槽底，所述槽邊包括第一槽邊以及第二槽邊;

所述熱態(tài)渣溜槽上銜熔煉系統(tǒng)的放渣口下接渣包，由下至上依次設(shè)有緩沖柱以及多個(gè)弧形擋板;

其中，所述弧形擋板呈向下傾斜的上翹葉片狀，緊密相接于所述槽邊以及所述槽底;多個(gè)所述弧形擋板沿所述槽邊等距設(shè)置，且任意兩個(gè)相鄰的弧形擋板交錯(cuò)分布在所述第一槽邊與所述第二槽邊上，所述弧形擋板的數(shù)量不小于2;

所述緩沖柱固定于所述槽底，并居中設(shè)置，所述緩沖柱的寬度大于長度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱態(tài)渣溜槽，其特征在于，同側(cè)相鄰的所述弧形擋板之間間距為0.5~1m;所述緩沖柱距離所述熱態(tài)渣溜槽的出口的距離0.2~0.7m。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱態(tài)渣溜槽，其特征在于，所述弧形擋板和所述緩沖柱為耐火材料。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱態(tài)渣溜槽，其特征在于，所述弧形擋板和緩沖柱的高度為所述槽邊高度的0.5~1倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱態(tài)渣溜槽，其特征在于，任一所述弧形擋板在所述熱態(tài)渣溜槽的寬度方向上的投影長度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.3~0.7:1;

所述緩沖柱的寬度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.4~0.7:1。

6.一種如權(quán)利要求1~5任意一項(xiàng)所述的熱態(tài)渣溜槽在回收銅渣內(nèi)有價(jià)金屬中的應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

將熔煉系統(tǒng)的放渣口排出的熱態(tài)銅渣從所述熱態(tài)渣溜槽的第一弧形擋板所在側(cè)流入;所述第一弧形擋板為所述熱態(tài)渣溜槽中由上至下的第一片弧形擋板;

將硫化調(diào)質(zhì)劑自所述熱態(tài)渣溜槽中所述第一弧形擋板的相對側(cè)上部加入，浸沒于所述熱態(tài)銅渣中;

添加所述硫化調(diào)質(zhì)劑的熱態(tài)銅渣經(jīng)弧形擋板以及緩沖柱，進(jìn)入渣包緩冷至室溫，得緩冷渣;

所述緩冷渣依次進(jìn)行磨礦處理、浮選處理，得金屬硫化物、合金和/或鐵酸鋅;

其中，所述硫化調(diào)質(zhì)劑包括石膏渣、碳質(zhì)還原劑，所述碳質(zhì)還原劑的組成包括固定碳，所述石膏渣的組成包括硫酸鈣，所述硫化調(diào)質(zhì)劑中固定碳與硫酸鈣的組分摩爾比為2~5：1;

所述硫化調(diào)質(zhì)劑中的硫含量為將所述熱態(tài)銅渣中的金屬氧化物全部硫化為金屬硫化物所需理論硫含量的1~3倍。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，在所述硫化調(diào)質(zhì)劑的組成為石膏渣和碳質(zhì)還原劑的情形下，所述石膏渣和所述碳質(zhì)還原劑的質(zhì)量比為2~4：1。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述熱態(tài)銅渣的化學(xué)組成包括以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述銅渣的化學(xué)組成(wt%)為：Fe 0~50、Cu 0.2~10、Pb 0.5~5.0、Zn1.0~5.0。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，控制所述熱態(tài)銅渣的流量為10~50t/h，控制所述硫化調(diào)質(zhì)劑的添加速度為4~20t/h。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用，其特征在于，所述熱態(tài)銅渣經(jīng)由所述弧形擋板以及緩沖柱，進(jìn)入渣包緩冷至室溫，得緩冷渣的步驟中，將所述熱態(tài)銅渣的緩冷速率控制為0.5~2℃/min。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及爐渣的處理領(lǐng)域，尤其涉及熱態(tài)渣溜槽及其在回收銅渣內(nèi)有價(jià)金屬中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

[0002]銅渣是火法煉銅鎳鈷過程的產(chǎn)物，每生產(chǎn)1噸精煉銅約排放2~3噸銅渣。大量銅渣堆放需要占用土地或農(nóng)田，其成分復(fù)雜，對周圍環(huán)境造成不同程度的污染。但銅渣中含有大量的可利用的資源。

[0003]銅渣目前資源化以選礦回收有價(jià)金屬-尾渣水泥建材化利用為主，但隨著現(xiàn)代富氧強(qiáng)化熔煉技術(shù)在銅冶煉過程推廣應(yīng)用，冶煉渣中氧化態(tài)熔解在硅酸鹽里損失的有價(jià)金屬比例大幅攀升，而傳統(tǒng)浮選只能對機(jī)械夾雜的銅硫化物顆粒有顯著回收效果，無法同步回收氧化態(tài)銅;同時(shí)，現(xiàn)有銅礦物資源中，鉛鋅等重金屬及鐵多伴生共存，在銅冶煉過程屬于雜質(zhì)，一般在冶煉渣中去除，現(xiàn)有銅渣回收也并未關(guān)注鉛鋅鐵的回收，致使鉛鋅鐵資源浪費(fèi)。

[0004]常用技術(shù)中，熱態(tài)渣溜槽無法滿足本發(fā)明中緩冷過程(緩冷過程包括出渣以及渣包中緩冷至室溫兩個(gè)階段，下述同)中熱態(tài)銅渣與硫化調(diào)質(zhì)劑充分混合、反應(yīng)的技術(shù)需求，鑒于此，有必要提出一種熱態(tài)渣溜槽及其在回收銅渣內(nèi)有價(jià)金屬中的應(yīng)用，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

[0005]本發(fā)明的主要目的是提供一種熱態(tài)渣溜槽及其在回收銅渣內(nèi)有價(jià)金屬中的應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)緩冷過程中熱態(tài)銅渣與硫化調(diào)質(zhì)劑的充分混合、反應(yīng)。

[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種熱態(tài)渣溜槽，應(yīng)用于熱態(tài)銅渣在緩冷過程中的貧化處理，呈開放式槽狀，包括相對設(shè)置的槽邊以及承托渣料的槽底，所述槽邊包括第一槽邊以及第二槽邊;所述熱態(tài)渣溜槽上銜熔煉系統(tǒng)的放渣口下接渣包，由下至上依次設(shè)有緩沖柱以及多個(gè)弧形擋板;其中，所述弧形擋板呈向下傾斜的上翹葉片狀，緊密相接于所述槽邊以及所述槽底;多個(gè)所述弧形擋板沿所述槽邊等距設(shè)置，且任意兩個(gè)相鄰的弧形擋板交錯(cuò)分布在所述第一槽邊與所述第二槽邊上，所述弧形擋板的數(shù)量不小于2;

所述緩沖柱固定于所述槽底，并居中設(shè)置，所述緩沖柱的寬度大于長度。

[0007]進(jìn)一步的，同側(cè)相鄰的所述弧形擋板之間間距為0.5~1m;所述緩沖柱距離所述熱態(tài)渣溜槽的出口的距離0.2~0.7m。

[0008]進(jìn)一步的，所述弧形擋板和所述緩沖柱為耐火材料。

[0009]進(jìn)一步的，所述弧形擋板的高和緩沖柱的高度為所述槽邊高度的0.5~1倍。

[0010]進(jìn)一步的，任一所述弧形擋板在所述熱態(tài)渣溜槽的寬度方向上的投影長度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.3~0.7:1;

所述緩沖柱的寬度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.4~0.7:1。

[0011]本發(fā)明還提供了一種如上任意一項(xiàng)所述的熱態(tài)渣溜槽在回收銅渣內(nèi)有價(jià)金屬中的應(yīng)用，包括以下步驟：

將硫化調(diào)質(zhì)劑自所述熱態(tài)渣溜槽中所述第一弧形擋板的相對側(cè)上部加入，浸沒于所述熱態(tài)銅渣中;

添加所述硫化調(diào)質(zhì)劑的熱態(tài)銅渣經(jīng)弧形擋板以及緩沖柱，進(jìn)入渣包緩冷至室溫，得緩冷渣;

所述緩冷渣依次進(jìn)行磨礦處理、浮選處理，得金屬硫化物、合金和/或鐵酸鋅;

其中，所述硫化調(diào)質(zhì)劑包括石膏渣和碳質(zhì)還原劑，所述碳質(zhì)還原劑的組成包括固定碳，所述石膏渣的組成包括硫酸鈣，所述硫化調(diào)質(zhì)劑中固定碳與硫酸鈣的組分摩爾比為2~5：1;

所述硫化調(diào)質(zhì)劑中的硫含量為將所述熱態(tài)銅渣中的金屬氧化物全部硫化為金屬硫化物所需理論硫含量的1~3倍。

[0012]進(jìn)一步的，在所述硫化調(diào)質(zhì)劑的組成為石膏渣和碳質(zhì)還原劑的情形下，所述石膏渣和所述碳質(zhì)還原劑的質(zhì)量比為2~4：1;

進(jìn)一步的，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述熱態(tài)銅渣的化學(xué)組成包括以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述銅渣的化學(xué)組成(wt%)為：Fe 0~50、Cu 0.2~10、Pb 0.5~5.0、Zn 1.0~5.0。

[0013]進(jìn)一步的，控制所述熱態(tài)銅渣的流量為10~50t/h，控制所述硫化調(diào)質(zhì)劑的添加速度為5~20t/h。

[0014]進(jìn)一步的，所述熱態(tài)銅渣經(jīng)由所述弧形擋板以及緩沖柱，進(jìn)入渣包緩冷至室溫，得緩冷渣的步驟中，將所述熱態(tài)銅渣的緩冷速率控制為0.5~2℃/min。

[0015]本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于熱態(tài)銅渣在緩冷過程中貧化處理的熱態(tài)渣溜槽，熱態(tài)渣溜槽承接熔煉系統(tǒng)以及緩冷渣包，沿渣流動方向內(nèi)砌一定數(shù)量凸起耐材(即弧形擋板以及緩沖柱，下述同)，凸起耐材改變了熱態(tài)流體流動方式，熱態(tài)爐渣于凸起耐材處不斷形成旋渦湍流。將硫化調(diào)制劑自湍流旋渦處加入，借助流體回旋運(yùn)動，硫化調(diào)質(zhì)劑陡然接觸剛出爐的熱態(tài)銅渣1200℃以上的高溫，與熱態(tài)銅渣充分接觸、反應(yīng)，混勻后流入緩冷渣包;與此同時(shí)，各凸起耐材的設(shè)置能夠緩沖熱態(tài)銅渣，延長銅渣在溜槽停留時(shí)間，使硫化調(diào)質(zhì)劑與銅渣在溜槽部位反應(yīng)完全。

附圖說明

[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

[0017]圖1是本發(fā)明一實(shí)施方式熱態(tài)渣溜槽的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;

其中，1為進(jìn)渣處，3、4為弧形擋板，其中3為第一弧形擋板，2為加料處，5為橢圓柱形擋板，6為緩沖柱于低壓區(qū)形成的渦流形態(tài)示意，7為弧形擋板形成的渦流形態(tài)示意;

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中制得的緩冷渣的XRD圖;

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中制得的緩冷渣的SEM圖;

圖4是本發(fā)明對比例1中制得的緩冷渣的SEM圖;其中，圖a為緩冷渣電鏡實(shí)物圖，圖b為電鏡下緩冷渣中鋅元素的分布示意，圖c為電鏡下緩冷渣中鐵元素的分布示意，圖d為電鏡下緩冷渣中硫元素的分布示意，圖e為電鏡下緩冷渣中氧元素的分布示意，圖f為電鏡下緩冷渣中硅元素的分布示意，圖g為電鏡下緩冷渣中鉛元素的分布示意，圖h為電鏡下緩冷渣中銅元素的分布示意。

[0018]圖5是本發(fā)明對比例2中制得的緩冷渣的SEM圖;其中，圖a為緩冷渣電鏡實(shí)物圖，圖b為電鏡下緩冷渣中鋅元素的分布示意，圖c為電鏡下緩冷渣中鐵元素的分布示意，圖d為電鏡下緩冷渣中硫元素的分布示意，圖e為電鏡下緩冷渣中氧元素的分布示意，圖f為電鏡下緩冷渣中硅元素的分布示意，圖g為電鏡下緩冷渣中鉛元素的分布示意，圖h為電鏡下緩冷渣中銅元素的分布示意。

具體實(shí)施方式

[0019]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式。基于本發(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

[0020]需要說明，本發(fā)明實(shí)施方式中所有方向性指示(諸如上、下……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對位置關(guān)系、運(yùn)動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時(shí)，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

[0021]另外，在本發(fā)明中如涉及“第一”“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。

[0022]并且，本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

[0023]常用技術(shù)中，考慮到熱態(tài)銅渣的流動性和溫度分布，為確保熱態(tài)銅渣能夠順暢流動且不會在溜槽內(nèi)積聚過多熱量，銅冶煉渣放渣口通常為平整梯形溜槽狀，溜渣體是溜槽的主體部分，其形狀多為上大下小的空心錐臺形，下部則為空心柱形。這種設(shè)計(jì)有助于熱態(tài)銅渣在溜槽內(nèi)順暢流動，并減少渣料對溜槽的沖擊力，熱態(tài)銅渣直接從溜槽迅速下落，銅渣在溜槽部位停留時(shí)間較短，以提高爐渣的輸送效率。

[0024]而本發(fā)明對緩冷過程(緩冷過程包括出渣以及渣包中緩冷至室溫兩個(gè)階段，下述同)中的熱態(tài)銅渣進(jìn)行貧化處理以實(shí)現(xiàn)銅渣在有價(jià)金屬的富集、提取。如何實(shí)現(xiàn)熱態(tài)銅渣與硫化調(diào)質(zhì)劑充分混合、反應(yīng)，是常用技術(shù)未曾面臨的技術(shù)問題。

[0025]常用技術(shù)中的溜槽應(yīng)用于本申請時(shí)，硫化調(diào)質(zhì)劑與熱態(tài)銅渣的接觸過程流于表面，無法做到均勻混合;直至熱態(tài)銅渣進(jìn)入渣包后，由于硫化調(diào)質(zhì)劑的密度小于熔體，浮于表面難以沉降，伴隨著熱態(tài)銅渣的溫降，硫化調(diào)質(zhì)劑與熱態(tài)銅渣之間的充分反應(yīng)難以實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響后續(xù)有價(jià)金屬的回收率以及工藝生產(chǎn)效率。

[0026]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種熱態(tài)渣溜槽，應(yīng)用于熱態(tài)銅渣在緩冷過程中的貧化處理，呈開放式槽狀，包括相對設(shè)置的槽邊以及承托渣料的槽底，所述槽邊包括第一槽邊以及第二槽邊。

[0027]根據(jù)圖1中熱態(tài)渣溜槽的俯視結(jié)構(gòu)圖，以熱態(tài)銅渣的流動方向作為長度方向限定所述熱態(tài)渣溜槽的長寬高，下述同。

其中，可以控制熱態(tài)銅渣的流量為30t/h，以適配本申請中熱態(tài)渣溜槽的規(guī)格，保證熱態(tài)銅渣在形成湍急渦流的情形下也不會飛濺、溢出。

[0028]在一些實(shí)施例中，熱態(tài)渣溜槽中槽邊和槽底的材質(zhì)需具備良好的耐高溫和耐侵蝕性能。例如，在冶金行業(yè)中，電解銅因其良好的耐侵蝕性和熱傳導(dǎo)性能而被用作渣流槽的制作材料。

[0029]熱態(tài)渣溜槽上銜熔煉系統(tǒng)的放渣口下接渣包，由上至下依次設(shè)有緩沖柱以及多個(gè)弧形擋板;

其中，弧形擋板呈向下傾斜的上翹葉片狀，緊密相接于所述槽邊以及所述槽底;多個(gè)所述弧形擋板沿所述槽邊等距設(shè)置，且任意兩個(gè)相鄰的弧形擋板交錯(cuò)分布在所述第一槽邊與所述第二槽邊上，所述弧形擋板的數(shù)量不小于2。

[0030]緩沖柱固定于所述槽底，并居中設(shè)置，所述緩沖柱的寬度大于長度，即所述緩沖柱在高度方向上的截面為橢圓形。緩沖柱的數(shù)量不小于1，在緩沖柱的數(shù)量大于1的情形下，緩沖柱與緩沖柱之間的距離為0.5~1m。

[0031]在一些實(shí)施例中，同側(cè)相鄰的所述弧形擋板之間間距為0.5~1m;緩沖柱距離所述熱態(tài)渣溜槽的出口的距離0.2~0.7m。

[0032]在另一些實(shí)施例中，由上至下最后一塊弧形擋板與緩沖柱之間的間距可以為0.5m。

[0033]由上至下第一塊弧形擋板與熱態(tài)渣溜槽上端的距離可以為0.3~1m。

[0034]示例性的，由上至下第一塊弧形擋板與熱態(tài)渣溜槽上端的距離可以為0.3~0.5m。

[0035]任一所述弧形擋板在所述熱態(tài)渣溜槽的寬度方向上的投影長度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.4~0.7:1;

所述緩沖柱的寬度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.4~0.7:1。

[0036]凸起耐材之間間距的設(shè)置以及寬度設(shè)置可以保證弧形擋板尾端(弧形擋板遠(yuǎn)端即弧形擋板遠(yuǎn)離所連接的槽邊的一端)以及緩沖柱下部渦流的存在，保證如圖1所示特定流體形態(tài)的形成。

[0037]弧形擋板和緩沖柱可以為耐火材料，弧形擋板和緩沖柱和槽邊、槽底的連接方式可以為卡接。

[0038]在一些具體實(shí)施例中，如圖1本發(fā)明一實(shí)施例中熱態(tài)渣溜槽俯視結(jié)構(gòu)圖所示，熱態(tài)渣溜槽通常以45°～60°之間、不超過65°的角度斜立，銜接熔煉系統(tǒng)的放渣口以及緩冷渣包;其中1為進(jìn)渣處，位于熱態(tài)渣溜槽偏左位置，2為加料處，3和4為弧形擋板，5為緩沖柱。

[0039]熔融態(tài)爐渣由放渣口流出，經(jīng)由進(jìn)渣處1進(jìn)入熱態(tài)渣溜槽，由于弧形擋板3的阻攔，熱態(tài)銅渣沿弧形擋板流動，并在弧形擋板末端即加料處2附近形成湍流，硫化調(diào)質(zhì)劑由加料處2加入，并與熱態(tài)銅渣混合，借助熱態(tài)銅渣放出的大量熱量進(jìn)行反應(yīng)，隨后經(jīng)過弧形擋板4和緩沖柱5，進(jìn)一步促進(jìn)熱態(tài)銅渣與硫化調(diào)質(zhì)劑混合，并延長熱態(tài)銅渣在溜槽停留時(shí)間，使硫化調(diào)質(zhì)劑與熱態(tài)銅渣在熱態(tài)渣溜槽盡可能反應(yīng)完全后進(jìn)入緩冷渣包，緩冷至室溫，最終實(shí)現(xiàn)銅鉛以金屬锍、合金形式富集，鋅鐵主要以鐵酸鋅形式富集，爐渣經(jīng)過破碎、細(xì)磨，然后硫化浮選回收未沉降徹底的硫化物，浮選尾礦再經(jīng)次浮選回收鐵酸鋅。

[0040]在一些實(shí)施例中，所述熱態(tài)渣溜槽的長度可以為1~3m，高度可以為0.2-1m，寬度可以為0.5-1.5m。

[0041]在另一些實(shí)施例中，弧形擋板和緩沖柱的高度為所述槽邊高度的0.5~1倍。優(yōu)選的，弧形擋板和緩沖柱的高度與槽邊高度一致。

[0042]本發(fā)明還提供了如上任意一項(xiàng)所述的熱態(tài)渣溜槽在回收銅渣內(nèi)有價(jià)金屬中的應(yīng)用，包括以下步驟：

S1.將熔煉系統(tǒng)的放渣口排出的熱態(tài)銅渣從所述熱態(tài)渣溜槽的第一弧形擋板所在側(cè)流入;所述第一弧形擋板為所述熱態(tài)渣溜槽中由上至下的第一片弧形擋板。

[0043]S2.將硫化調(diào)質(zhì)劑從第一弧形擋板的上方，自所述熱態(tài)渣溜槽中所述第一弧形擋板的相對側(cè)加入，浸沒于所述熱態(tài)銅渣中。

[0044]硫化調(diào)質(zhì)劑中的硫含量為將所述爐渣中的金屬氧化物全部硫化為金屬硫化物所需理論硫含量的1~3倍。

[0045]在一些實(shí)施例中，在所述硫化調(diào)質(zhì)劑的組成為石膏渣和碳質(zhì)還原劑的情形下，所述石膏渣和所述碳質(zhì)還原劑的質(zhì)量比為2~4：1;

硫化調(diào)質(zhì)劑包括石膏渣、碳質(zhì)還原劑，所述碳質(zhì)還原劑的組成包括固定碳，所述石膏渣的組成包括硫酸鈣，所述硫化調(diào)質(zhì)劑中固定碳與硫酸鈣的組分摩爾比為2~5：1。

[0046]以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述銅渣的化學(xué)組成(wt%)可以為：Fe 0~50、Cu 0.2~10、Pb 0.5~5.0、Zn 1.0~5.0。

[0047]示例性的，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，所述銅渣的化學(xué)組成(wt%)可以為：Fe 10~45、Cu 0.2~10、Pb 0.5~5.0、Zn 1.0~5.0。

[0048]將石膏渣和碳質(zhì)還原劑復(fù)合，對銅渣中的金屬氧化物進(jìn)行硫化還原，最終鉛鋅銅以金屬锍、合金形式富集，鋅鐵主要以鐵酸鋅形式富集，最終實(shí)現(xiàn)銅冶煉渣有價(jià)金屬梯級回收，同時(shí)以廢治廢實(shí)現(xiàn)石膏渣的資源化處理。該方法操作簡單，反應(yīng)高效，能夠利用銅渣潛熱快速實(shí)現(xiàn)銅冶煉渣與石膏渣的資源化、減量化、無害化。

[0049]本發(fā)明中發(fā)生的具體硫化-還原反應(yīng)包括：

銅冶煉渣中的氧化態(tài)有價(jià)金屬(MeO)與石膏固廢中的CaSO4會發(fā)生一系列還原—硫化反應(yīng)生成有價(jià)金屬硫化物[MeS]：

(MeO)+CaSO4+4C=[MeS]+(CaO)+4CO(g)

(MeO)+CaSO4+4CO(g)=[MeS]+(CaO)+4CO2(g)

隨著物料反應(yīng)溫度的不斷提高，硫酸鹽[MeSO4]在還原氣氛下會繼續(xù)分解生成相應(yīng)金屬硫化物[MeS]：

[MeSO4]+4C=[MeS]+4CO(g)

[MeSO4]+2CO(g)=[MeS]+2CO2(g)

金屬硫化物硫化氧化銅：

[MeS]+CuO=[CuS]+MeO

銅冶煉渣中鐵氧化物和硅酸鹽也會被還原硫化成[FeS]，并進(jìn)一步硫化渣中金屬氧化物：

(MeO)+[FeS]=[MeS]+(FeO)

強(qiáng)還原性氣氛下，冶煉渣中金屬氧化物(MeO)也會被還原成金屬單質(zhì)進(jìn)入锍相：

(MeO)+C=[Me]+CO(g)

(MeO)+CO(g)=[Me]+CO2(g)

在另一些實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明中熱態(tài)渣溜槽俯視結(jié)構(gòu)圖所示，加料處2位于第一弧形擋板尾端的上部，即相對側(cè)的上部。弧形擋板能改變熱態(tài)銅渣的流動方式，形成漩渦、湍流，將硫化調(diào)質(zhì)劑自第一弧形擋板形成的湍流漩渦(即加料處2)中加入，借助熔體回旋運(yùn)動可以將硫化調(diào)質(zhì)劑與熱態(tài)銅渣充分混勻。

[0050]S3.添加所述硫化調(diào)質(zhì)劑的熱態(tài)銅渣經(jīng)弧形擋板以及緩沖柱，進(jìn)入渣包緩冷至室溫，得緩冷渣。

[0051]在一些實(shí)施例中，控制所述硫化調(diào)質(zhì)劑的添加速度為4~20t/h，優(yōu)選的，硫化調(diào)質(zhì)劑的添加速度可以為4.5t/h。

[0052]凸起耐材改變了熱態(tài)流體流動方式，熱態(tài)爐渣于凸起耐材處不斷形成旋渦湍流。將硫化調(diào)制劑自湍流旋渦處加入，借助流體回旋運(yùn)動，硫化調(diào)質(zhì)劑陡然接觸剛出爐的熱態(tài)銅渣1200℃以上的高溫，與熱態(tài)銅渣充分接觸、反應(yīng)，混勻后流入緩冷渣包;與此同時(shí)，各凸起耐材的設(shè)置能夠緩沖熱態(tài)銅渣，延長銅渣在溜槽停留時(shí)間，使硫化調(diào)質(zhì)劑與銅渣在溜槽部位反應(yīng)完全，解決了常用技術(shù)的應(yīng)用與本發(fā)明時(shí)存在的缺陷：硫化調(diào)質(zhì)劑與熱態(tài)銅渣的接觸過程流于表面，無法做到均勻混合;且受限于密度差以及溫降，后續(xù)緩冷包中硫化調(diào)質(zhì)劑也浮于熱態(tài)銅渣表面難以浸沒，硫化調(diào)質(zhì)劑與熱態(tài)銅渣之間的充分反應(yīng)難以實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響硫化調(diào)質(zhì)劑與金屬氧化物的反應(yīng)效果以及金屬硫化物的生長效果，有價(jià)金屬的回收率以及工藝生產(chǎn)效率難以保證。

[0053]其中，熱態(tài)銅渣的形態(tài)為渦流對于硫化調(diào)質(zhì)劑的加入效果影響如下：

強(qiáng)化硫化調(diào)質(zhì)劑與熔體的混合效果：渦流通過其獨(dú)特的旋轉(zhuǎn)和攪拌作用，在熱態(tài)銅渣內(nèi)部形成強(qiáng)烈的流動和混合效果，使得硫化調(diào)制劑能夠更快、更均勻地分散到熱態(tài)銅渣中;且渦流能夠減少傳質(zhì)阻力，提高反應(yīng)效率，從而使硫化調(diào)質(zhì)劑能夠更有效地發(fā)揮其作用。此外，渦流可以減少硫化調(diào)質(zhì)劑在加入過程中的損失，減少了因團(tuán)聚或沉淀而導(dǎo)致的浪費(fèi)。

[0054]經(jīng)過熱態(tài)渣溜槽中的均勻混合的傳質(zhì)過程，硫化調(diào)質(zhì)劑與熱態(tài)銅渣中的金屬氧化物充分反應(yīng)。進(jìn)入渣包后，加入硫化調(diào)質(zhì)劑的熱態(tài)爐渣緩冷至室溫這過程中，金屬硫化物顆粒緩冷過程不斷聚集長大，達(dá)到利于后續(xù)磨礦-浮選粒徑要求(>40μm)。

[0055]在另一些實(shí)施例中，可以將所述熱態(tài)銅渣的緩冷速率控制為0.5~2℃/min，有利于硫化物顆粒富集和沉降。

[0056]S4.所述緩冷渣依次進(jìn)行磨礦處理、浮選處理，得金屬硫化物、合金和/或鐵酸鋅。

[0057]緩冷渣經(jīng)過破碎、細(xì)磨，然后硫化浮選回收，回收到的金屬锍/合金(銅鉛鋅鐵等硫化物及合金)送往下一步吹煉進(jìn)行進(jìn)一步回收，渣浮選尾礦再經(jīng)次洗選回收鐵酸鋅及磁鐵礦。

[0058]在一些實(shí)施例中，磨礦可以包括步驟：銅渣粗破碎、細(xì)破碎、球磨機(jī)球磨達(dá)到-80至-200目。

[0059]在另一些實(shí)施例中，浮選可以包括步驟：磨礦后銅渣加入浮選藥劑，使冰銅顆粒沉底，實(shí)現(xiàn)冰銅與渣相分離。

[0060]為對本發(fā)明作進(jìn)一步的理解，現(xiàn)舉例說明：

實(shí)施例1

將石膏渣與焦炭按照質(zhì)量比4：1的比例混合，石膏渣化學(xué)組成(wt%)為：Ca 28.0、Mg 0.49、K 0.033、Fe 0.11、Cd 0.010、Cu 0.0005、S 19.00、Pb 0.011;焦炭化學(xué)組成(wt%)為：C 84.00、H 5.11、S 2.85、N 1.32。用瑪瑙研缽研磨充分混勻，形成硫化調(diào)制劑;取5000g來自于某冶煉廠底吹爐渣，其熱態(tài)銅渣化學(xué)組成(wt%)為：Fe 40.13、Cu 3.25、Pb 1.03、Zn3.65、Ca 2.61、Si 11.59，放入馬弗爐內(nèi)隨爐升溫至1300℃，讓所述熔融銅渣經(jīng)過熱態(tài)渣溜槽，同時(shí)取1000g硫化調(diào)質(zhì)劑通過加料處加入熔融銅渣中，保持降溫速率為1.0℃/min，降溫至室溫得到緩冷渣。

[0061]其中熱態(tài)渣溜槽的總長為2m，異側(cè)錯(cuò)位相對的所述弧形擋板之間間距為0.5m;所述緩沖柱距離所述熱態(tài)渣溜槽的出口的距離0.5m，第一弧形擋板與熱態(tài)渣溜槽上端的間距為0.5m，最后一塊弧形擋板與緩沖柱的間距為0.5m，弧形擋板和緩沖柱的高度與槽邊高度一致，任一所述弧形擋板在所述熱態(tài)渣溜槽的寬度方向上的投影長度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.5:1;

所述緩沖柱的寬度與所述熱態(tài)渣溜槽的寬度的比值為0.4:1，控制所述熱態(tài)銅渣的流量為30t/h，控制所述硫化調(diào)質(zhì)劑的添加速度為4.8t/h。

[0062]圖2的XRD檢測結(jié)果所示，熔煉渣經(jīng)熔化-緩冷后得到的主體物相為硅酸亞鐵和四氧化三鐵，冰銅相中主要成分為Cu39S28、FeS、Fe3S4等硫化物，上述物質(zhì)在后續(xù)選礦階段可得到有效回收。

[0063]圖3中的SEM圖片檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cu-Fe-S冰銅粒、Fe-S硫化物的粒徑90%大于100μm可在硫化物浮選中的高效回收;同時(shí)上述硫化物與Fe-O-Si-Ca爐渣相存在明顯界線，利于礦物單體解離。經(jīng)計(jì)算銅鉛鋅在硫化物中富集率大于92.6%。

[0064]對比例1

將石膏渣與焦炭按照質(zhì)量比5：1的比例混合，石膏渣化學(xué)組成(wt%)為：Ca 28.0、Mg 0.49、K 0.033、Fe 0.11、Cd 0.010、Cu 0.0005、S 19.00、Pb 0.011;焦炭化學(xué)組成(wt%)為：C 92.00、H 3.11、S 1.85、N 1.32。用瑪瑙研缽研磨充分混勻，形成硫化調(diào)制劑;取100g來自山東某冶煉廠緩冷爐渣，其銅渣的化學(xué)組成(wt%)為：Fe 40.13、Cu 3.25、Pb 1.03、Zn3.65、Ca 2.61、Si 11.59，放入坩堝，在頂層加入10g硫化調(diào)質(zhì)劑，加熱至1300℃，反應(yīng)1h，可見硫化調(diào)質(zhì)劑浮于熱態(tài)銅渣表層，難以浸沒，保持降溫速率為1.0℃/min，降溫至室溫得到緩冷渣。

[0065]圖4中的SEM圖片檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cu-Fe-Pb-S冰銅粒、Fe-S硫化物的粒徑較小，聚集效果不明顯;與此同時(shí)，未實(shí)現(xiàn)氧化態(tài)的銅鐵到硫化物的轉(zhuǎn)變，不能通過浮選回收。

[0066]對比例2

將石膏渣與焦炭按照質(zhì)量比5：1的比例混合，石膏渣化學(xué)組成(wt%)為：Ca 28.0、Mg 0.49、K 0.033、Fe 0.11、Cd 0.010、Cu 0.0005、S 19.00、Pb 0.011;焦炭化學(xué)組成(wt%)為：C 92.00、H 3.11、S 1.85、N 1.32。用瑪瑙研缽研磨充分混勻，形成硫化調(diào)制劑;取100g來自山東某冶煉廠緩冷爐渣，其銅渣化學(xué)組成(wt%)為：Fe 40.13、Cu 3.25、Pb 1.03、Zn3.65、Ca 2.61、Si 11.59，放入坩堝，在頂層加入20g硫化調(diào)質(zhì)劑，加熱至1300℃，反應(yīng)1h，可見硫化調(diào)質(zhì)劑浮于熱態(tài)銅渣表層，難以浸沒，保持降溫速率為1.0℃/min，降溫至室溫得到緩冷渣。

[0067]圖5中的SEM圖片檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Cu-Fe-Pb-S冰銅粒、Fe-S硫化物的粒徑較小，聚集效果不明顯;與此同時(shí)，未實(shí)現(xiàn)氧化態(tài)的銅鐵到硫化物的轉(zhuǎn)變，不能通過浮選回收。

[0068]本發(fā)明的上述技術(shù)方案中，以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思下，利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍。

說明書附圖(5)