CN107699698A - 处理铜渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了处理铜渣的方法，包括：将铜渣、还原剂、第一添加剂、粘结剂进行混合得到铜渣混合料；将还原剂与粘结剂混合、成型得到还原剂球团；以一部分还原剂球团为母球与铜渣混合料混合、成型得到铜渣球团；将第二添加剂与粘结剂进行混合得到添加剂混合料；以另一部分还原剂球团为母球与添加剂混合料混合、成型得到添加剂球团；向转底炉内布入添加剂球团形成基础层；向基础层上布置铜渣球团，并在转底炉内依次经过预热区、高温区进行氧化焙烧和还原焙烧处理，得到含有铅、锌和铜的烟气和固体焙烧产物；将固体焙烧产物进行粗碎和筛分，得到粗颗粒铁和筛下物；将筛下物进行细碎和磨矿磁选，得到细颗粒铁和尾渣。采用该方法可以得到高品位铁产品。
Description
技术领域
本发明属于材料化工领域，具体而言，本发明涉及处理铜渣的方法。
背景技术
铜渣是火法冶炼铜而产生的一种“人造矿石”废渣，渣的数量随着铜冶炼产量增加而 增加。由于我国工业和经济的飞速发展，现今我国铜产量和消耗量都位于世界第一；到目 前，火法冶炼铜形成渣的数量已经达到15000万吨，伴随江铜、大冶有色等大型企业冶炼铜技术的提高，铜渣的数量还在不断增加。铜渣是一种含有价金属化合物的复合矿冶金渣，具有数量大、粒度细、类型繁多、成分复杂等特点，含有大量的可回收利用的有价金属。 例如，其中含铁一般在40％左右，远大于铁矿石的29.1％的平均工业品位。随着环境保护 要求的提高和矿产资源的日益枯竭，如何回收和利用这些宝贵的资源具有十分重要意义。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个 目的在于提出处理铜渣的方法。通过采用本发明处理铜渣的方法，不仅能够有效制备得到 满足炼钢需要的铁产品，并回收铜、铅、锌等金属，实现铜渣资源的高效综合利用，还能 有效解决焙烧过程中产生的焙烧渣对炉底耐材侵蚀严重的问题。
本发明是基于以下问题提出的：
铜渣主要矿物成分是铁橄榄石(2FeO·SiO2)、磁铁矿(Fe3O4)及一些脉石组成的无定形玻 璃体。由于铁主要以硅酸盐的形式存在，采用常规的选矿方法很难将铁富集到铁品位55％ 以上，通常采用碳直接还原得到金属铁的方法进行回收。然而由于铜渣本身的原料性质， 含有一定量的硫和铜，在高温直接还原过程中铜、硫极易进入到铁当中，使得铁产品含铜、 硫过高(平均铜含量高于1.5重量％、平均硫含量高于0.6重量％)而不适合炼钢炼铁。当 铁中含铜高于0.2％时，则会对铁的质量带来较为严重的危害，易产生铜脆现象，铁中硫含 量过高时，钢材容易产生热脆现象。
为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理铜渣的方法，包括：
(1)将铜渣、还原剂、第一添加剂、粘结剂进行混合，以便得到铜渣混合料；
(2)将还原剂与粘结剂混合并进行第一成型处理，以便得到还原剂球团，并将所述还 原剂球团分成两部分；
(3)以一部分所述还原剂球团作为母球与所述铜渣混合料混合并进行第二成型处理， 以便得到铜渣球团；
(4)将第二添加剂与粘结剂进行混合，以便得到添加剂混合料；
(5)以另一部分所述还原剂球团作为母球与所述添加剂混合料混合并进行第三成型处 理，以便得到添加剂球团；
(6)向转底炉内布入所述添加剂球团，以便形成基础层；向所述基础层上布置所述铜 渣球团，并在所述转底炉内依次经过预热区、高温区进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理， 以便得到含有铅、锌和铜的烟气和固体焙烧产物；
(7)将所述固体焙烧产物进行粗碎和筛分，以便得到粗颗粒铁和筛下物；以及
(8)将所述筛下物进行细碎和磨矿磁选处理，以便得到细颗粒铁和尾渣。
由此，本发明上述实施例的处理铜渣的方法至少具有以下几个方法的优点：第一，可 以预先在转底炉预热区的氧化气氛下对铜渣球团和添加剂球团进行氧化焙烧处理，实现铜 渣的脱硫、铜、铅和锌的效果；第二，通过采用本发明上述实施例的铜渣球团和添加剂球团的特殊结构，可以有效解决球团经过氧化气氛焙烧后，球团内还原剂残余量过少而不足以支撑铁还原成金属铁的问题，以及在氧化焙烧处理后再进行补加还原剂只能在球团上层进行覆盖，进而影响球团的加热效果和铁还原效果不理想的问题；第三，可以在转底炉中实现整个氧化、还原焙烧过程的一体化，进而降低生产成本和能耗；第四，采用添加剂 球团将铜渣球团与转底炉耐火材料隔开，可以有效解决在焙烧处理过程中，焙烧渣对炉底 耐材侵蚀严重的问题，进而能够延长耐材的使用寿命，降低成本并提高转底炉的运行周期；第五，可以实现利用固废铜渣制备满足炼钢需要的低铜低硫的铁颗粒产品，并回收铜、铅、锌等有价金属，实现铜渣资源的综合利用。
另外，根据本发明上述实施例的处理铜渣的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述铜渣、所述还原剂、所述第一添加剂和所述粘结剂的质量比为100：(5-15)：(1-15)：(1-10)。由此，可以进一步提高对铜渣进行 脱铜脱硫的效率和最终制备得到的铁产品的品质。
在本发明的一些实施例中，所述添加剂球团中所述第二添加剂质量占15-40％。可以进 一步促进铜渣中铁的还原效率和最终制备得到的铁产品的品质，并利于固态焙烧产物的顺 利出料。
在本发明的一些实施例中，所述还原剂球团的平均粒径为2-16mm；所述铜渣球团的平 均粒径为8-20mm；所述添加剂球团的平均粒径为3-16mm。由此，不仅可以显著提高对铜 渣球团进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理的效率，还能进一步提高最终制备得到的铁产品 的品质，并显著减少焙烧过程中产生的液态渣对耐材的腐蚀。
在本发明的一些实施例中，步骤(6)中，向所述转底炉内布入的所述添加剂球团与所 述铜渣球团的质量比为(20-60)：100。由此，可以为还原焙烧处理提供更多的还原剂，进而有效加强转底炉高温区的还原气氛并促进铁的还原。
在本发明的一些实施例中，所述还原剂为含固定碳75重量％以上的烟煤、无烟煤、兰 炭、焦炭和褐煤中的至少一种。由此，可以进一步提高还原焙烧处理时对铁的还原效率。
在本发明的一些实施例中，所述第一添加剂中含有氯化物、方解石和氟化物。由此， 不仅可以有效破坏铜渣原来的难还原结构，使之在后续的还原焙烧处理过程中更易于被还原成金属铁，还可以有效脱除铜渣中铅、锌、铜和硫组分。
在本发明的一些实施例中，所述第一添加剂中所述氯化物、所述方解石和所述氟化物 质量比为(5-8)：(1-5)：(0.1-3)。由此，可以使铜渣球团在进行氧化焙烧处理过程中，Cl2和F2能够均匀、稳定、持续产生，保证脱铜、脱锌和脱铅反应的顺利进行。
在本发明的一些实施例中，所述第二添加剂为含有碳酸钙、碳酸镁的矿物。由此，不 仅可以使添加剂球团在还原焙烧过程中能够与铁橄榄石等物质反应，促进铁的还原，还能 分解产生CaO和MgO，吸收并固定还原剂在转底炉焙烧过程中产生的硫成分，进而进一步提高最终制备得到的铁产品的品质。
在本发明的一些实施例中，所述氧化焙烧处理的温度为1000-1250℃；所述还原焙烧处 理的温度为1300-1450℃。由此，不仅可以在氧化焙烧处理过程中使铜渣中的铜、铅、锌 和硫被有效脱除，还能在还原焙烧处理过程中使铁被充分还原为金属铁。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的处理铜渣的方法。
图2是根据本发明又一个实施例的处理铜渣的方法。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同 或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描 述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
为此，根据本发明的一个方面，本发明提出了一种处理铜渣的方法，包括：
(1)将铜渣、还原剂、第一添加剂、粘结剂进行混合，以便得到铜渣混合料；(2)将还原剂与粘结剂混合并进行第一成型处理，以便得到还原剂球团，并将还原剂球团分成两部分；(3)以一部分还原剂球团作为母球与铜渣混合料混合并进行第二成型处理，以便得到铜渣球团；(4)将第二添加剂与粘结剂进行混合，以便得到添加剂混合料；(5)以另一 部分还原剂球团作为母球与添加剂混合料混合并进行第三成型处理，以便得到添加剂球团；(6)向转底炉内布入添加剂球团，以便形成基础层；向基础层上布置铜渣球团，并在转底 炉内依次经过预热区、高温区进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理，以便得到含有铅、锌和 铜的烟气和固体焙烧产物；(7)将固体焙烧产物进行粗碎和筛分，以便得到粗颗粒铁和筛 下物；以及(8)将筛下物进行细碎和磨矿磁选处理，以便得到细颗粒铁和尾渣。
由此，本发明上述实施例的处理铜渣的方法至少具有以下几个方法的优点：第一，可 以预先在转底炉预热区的氧化气氛下对铜渣球团和添加剂球团进行氧化焙烧处理，实现铜 渣的脱硫、铜、铅和锌的效果；第二，通过采用本发明上述实施例的铜渣球团和添加剂球团的特殊结构，可以有效解决球团经过氧化气氛焙烧后，球团内还原剂残余量过少而不足以支撑铁还原成金属铁的问题，以及在氧化焙烧处理后再进行补加还原剂只能在球团上层进行覆盖，进而影响球团的加热效果和铁还原效果不理想的问题；第三，可以在转底炉中实现整个氧化、还原焙烧过程的一体化，进而降低生产成本和能耗；第四，采用添加剂 球团将铜渣球团与转底炉耐火材料隔开，可以有效解决在焙烧处理过程中，焙烧渣对炉底 耐材侵蚀严重的问题，进而能够延长耐材的使用寿命，降低成本并提高转底炉的运行周期；第五，可以实现利用固废铜渣制备满足炼钢需要的低铜低硫的铁颗粒产品，并回收铜、铅、锌等有价金属，实现铜渣资源的综合利用。
下面参考图1-2对本发明上述实施例的处理铜渣的方法进行详细描述。
S100：制备铜渣球团
根据本发明的实施例，将铜渣、还原剂、第一添加剂、粘结剂进行混合，以便得到铜渣混合料；将还原剂与粘结剂混合并进行第一成型处理，以便得到还原剂球团，并将还原剂球团分成两部分；以一部分还原剂球团作为母球与铜渣混合料混合并进行第二成型处理， 以便得到铜渣球团。
根据本发明的具体实施例，本发明中通过以还原剂和粘接剂混合成型得到的还原剂 球团为母球，并铜渣混合料混合制备铜渣球团，可以使铜渣球团结构内核含还原剂较多，而外层含还原剂较少。由此，可以使球团内核的还原剂被保留到了还原焙烧处理 过程中，为后续铜渣直接还原提供碳源。
根据本发明的具体实施例，还原剂可以为含固定碳75重量％以上的烟煤、无烟煤、兰 炭、焦炭和褐煤中的至少一种。由此，可以进一步提高还原焙烧处理时对铁的还原效率。
根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为改性淀粉、CMC、糖浆、膨润土、腐殖酸钠等中的至少一种。由此，可以使铜渣球团具有一定的强度，避免碎裂。
根据本发明的具体实施例，第一添加剂中可以含有氯化物和氟化物，其中，氯化物可 以为选自氯化钙、氯化钠和氯化钾中的至少一种；氟化物可以为选自氟化钙、氟化钠和氟 化钾中的至少一种。发明人发现，氯离子和氟离子可以破坏硅酸盐的分子结构，促进铁橄榄石的还原过程。此外，铜渣中的铜主要以铜硫化物、铜氧化物的形式存在，在氧 化气氛下进行焙烧时，铜渣中的杂质会促使含有硫化物的添加剂依靠燃烧烟气中的水 蒸气、氧气和二氧化硫而分解产生主要成分为氯气、氟气以及氯化氢和和氟化氢气体， 生成的气体可继续与铜渣中的铜发生一系列化学反应生成铜的氯化物或氟化物(包括 氯化亚铜、氯化铜、氟化亚铜和氟化铜等)，铜氯化物和铜氟化物沸点较低，进而可 以在高温下挥发脱离球团，进入烟气中，从而达到脱铜的效果；进一步地，铜渣球团 外层包裹的第一混合料中添加还原剂还能够在氧化焙烧处理过程中促进铜反应成的氯 化物和氟化物的挥发过程，同时，铜渣中的铅、锌也可发生类似的反应而进入烟气。 另外，发明人还发现，铜渣中的硫多数以金属硫化物的形式存在，在氧化气氛下进行 焙烧时，硫可以被氧化成二氧化硫或三氧化硫进入烟气脱除；同时，添加剂所产生的 氯气和氟气可以与金属硫化物反应，并将金属硫化物中的硫置换出来，从而进一步促 进硫的脱除过程。
根据本发明的具体实施例，第一添加剂中可以含有方解石。发明人发现，脱铜反应是 一个渐进的反应过程，若Cl2和F2等气体在转底炉中如果产生过快，则会迅速被烟气 带走，离开炉体，导致氯化剂和氟化剂消耗量过大，且脱铜效果较差，因此，Cl2和F2等气体过早的大量产生并不利于达到很好的脱铜效果。此外，发明人还发现，方解石 可催化Cl2和F2生成反应缓慢、均匀、稳定的持续进行，进而减少氯化剂和氟化剂的用 量并达到更好的脱铜、铅和锌的效果；同时，添加剂中的方解石在氧化焙烧处理过程 中还会生成CaO成分，一方面，刚生成的CaO反应活性较高，可以进一步促进铁氧化 物在还原焙烧处理过程中被快速还原成金属铁，进而可以显著减少添加剂的加入量和 加入种类，节约生产成本；另一方面，部分氯离子和氟离子残留在渣相中，可以破坏 硅酸盐的架构体系，降低渣相熔点，进而有利于铁颗粒的聚集长大，最终提高铁产品 的品质。
根据本发明的具体实施例，第一添加剂中可以含有氯化物、方解石和氟化物。其中， 氯化物可以为选自氯化钙、氯化钠和氯化钾中的至少一种；氟化物可以为选自氟化钙、氟 化钠和氟化钾中的至少一种。由此，不仅可以有效破坏铜渣原来的难还原结构，使之在后续的还原焙烧处理过程中更易于被还原成金属铁，还可以可将铜渣中的铜、锌和铅 组分反应生成挥发物脱离球团，同时也可起到脱硫的作用，促使铜渣中的硫组分以二 氧化硫形式或三氧化硫的形式挥发出去，进而进一步提高最终制备得到的铁产品的品 质。此外，还可以显著降低氯化物和氟化物的添加量，进而降低生产成本。
根据本发明的具体实施例，第一添加剂中氯化物、方解石和氟化物的质量比可以为 (5-8)：(1-5)：(0.1-3)。本发明中通过采用上述组成和配比的第一添加剂，不仅可以有效 破坏铜渣原来的难还原结构，使之在后续的还原焙烧处理过程中更易于被还原成金属铁，还可以进一步提高对铜渣中铜、铅和锌的脱除效果，降低生产成本并显著提高后续 还原焙烧处理的效率和最终制备得到的铁产品的品质。
根据本发明的具体实施例，铜渣混合料中，铜渣、还原剂、第一添加剂和粘结剂的质 量比可以为100：(5-15)：(1-15)：(1-10)。发明人发现，当铜渣混合料中还原剂的添加量过少时，影响脱铜、铅和锌等的效率和效果，进而影响最终制备得到的铁产品的品 质，而当铜渣混合料中还原剂的添加量过多时，不仅不利于氧化焙烧处理的顺利进行， 还会造成还原剂浪费；当铜渣混合料中添加剂的加入量过少时，会影响对铜渣中铜、 铅和锌以及硫的脱除效果，而当添加剂的加入量过多时，渣量增多，增加能耗，还造 成添加剂浪费；当铜渣混合料中粘结剂的加入量过少时，制备得到的铜渣球团的强度 较差，而当粘结剂的加入量过多时，造成粘结剂浪费。由此，本发明中通过控制铜渣 混合料中铜渣、还原剂、第一添加剂和粘结剂的质量比可以为100：(5-15)：(1-15)： (1-10)，可以进一步提高对铜渣的脱铜、铅、锌和脱硫的效率和效果，进而进一步提 高处理铜渣的效率和最终制备得到的铁产品的品质。
根据本发明的具体实施例，还原剂球团的平均粒径可以为2-16mm；铜渣球团的平均 粒径可以为8-20mm。由此，不仅可以显著提高对铜渣球团进行氧化焙烧处理和还原焙烧处 理的效率，还能通过调节还原剂球团和铜渣球团的粒径来控制铜渣球团中还原剂的含量， 进而有效促进还原焙烧处理过程中铁的直接还原。
根据本发明的具体实施例，铜渣球团中C/O摩尔比可以为1.4-2.4。由此，可以进一步提高对铜渣的脱铜、铅、锌和脱硫的效率和效果，进而进一步提高处理铜渣的效率 和最终制备得到的铁产品的品质。
S200：制备添加剂球团
根据本发明的实施例，将第二添加剂与粘结剂进行混合，以便得到添加剂混合料；以 另一部分还原剂球团作为母球与添加剂混合料混合并进行第三成型处理，以便得到添加剂 球团。
根据本发明的具体实施例，本发明中通过以还原剂和粘接剂混合成型得到的还原剂 球团为母球，并与添加剂混合料混合制备添加剂球团，可以使添加剂球团结构内核含还原剂较多，而外层含还原剂较少。由此，可以使球团内核的还原剂被保留到了还原焙 烧处理过程中，为后续铜渣直接还原提供碳源，进而可以进一步加强还原焙烧处理时 的还原气氛，促进铜渣中铁的被还原为金属铁。
根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为改性淀粉、CMC、糖浆、膨润土等中的至少一种。由此，可以使铜渣球团具有一定的强度。
根据本发明的具体实施例，第二添加剂可以为含有碳酸钙、碳酸镁的矿物。本发明中 通过采用上述添加剂，可以使添加剂球团结构内核含还原剂较多，外层为含碳酸钙、碳酸镁的矿物成分的包裹层，在进行后续的氧化焙烧处理和还原焙烧处理时，可以将添 加剂球团预先铺入转底炉炉底并在添加剂球团上布置铜渣球团，进而可以在预热区保 护添加剂球团内部的还原剂不被氧化焙烧气氛焙烧而大量消耗，且添加剂球团外层含 有碳酸钙、碳酸镁的物相分解产生的CaO、MgO与上层铜渣球团中的铁橄榄石等物质 反应，可以进一步促进铜渣中铁的还原，同时，包裹层参与反应被破坏，进而可以使 添加剂球团内核的还原剂释放出来加强还原焙烧处理时的还原气氛，促进铜渣中铁的 还原。此外，新产生的CaO、MgO反应活性强，可以吸收并固定还原剂在还原焙烧处 理过程中产生的硫成分，显著减少进入铁中的硫含量，进而进一步提高最终制备得到 的铁产品的品质。另外，发明人还发现，通过采用含有碳酸钙、碳酸镁矿物的第二添加 剂，可以使添加剂球团具有较高的碱度并含有大量还原剂，进而可以在焙烧过程中将铜渣 球团与炉底的耐火材料充分隔开，减少焙烧过程中产生的液态渣对耐材的侵蚀，同时， 添加剂球团与炉底不粘连，还有利于固态焙烧产物的顺利出料。
根据本发明的具体实施例，添加剂球团中第二添加剂的质量可以占15-40％。由此，可 以进一步促进铜渣中铁的还原效率和最终制备得到的铁产品的品质，并利于固态焙烧产物 的顺利出料。
根据本发明的具体实施例，还原剂球团的平均粒径可以为2-16mm；添加剂球团的平均 粒径可以为3-16mm。由此，不仅可以显著提高对铜渣球团进行氧化焙烧处理和还原焙烧处 理的效率，还能通过调节还原剂球团和添加剂球团的粒径来控制添加剂球团中添加剂的含 量，进而进一步促进铜渣中铁的还原效率和最终制备得到的铁产品的品质，并利于固态焙 烧产物的顺利出料。
S300：对铜渣球团和添加剂球团依次进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理
根据本发明的实施例，向转底炉内布入添加剂球团，以便形成基础层；向基础层上布 置铜渣球团，并在转底炉内依次经过预热区、高温区进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理， 以便得到含有铅、锌和铜的烟气和固体焙烧产物。
根据本发明的具体实施例，氧化焙烧处理在预热区进行，预热区为氧化气氛，氧化焙 烧处理过程中，铜渣中的铜、锌和铅主要以金属硫化物和金属氧化物的形式存在，铜渣中 的杂质促使含有氯化物和氟化物的添加剂依靠燃烧烟气中的水蒸气、氧气和二氧化硫而分解产生主要成分为氯气、氟气以及氯化氢和和氟化氢气体，生成的气体继续与铜 渣中的铜、铅和锌等发生一系列化学反应生成铜、铅或锌的氯化物或氟化物，并在高 温下挥发脱离球团，进入烟气中，从而达到脱铜、脱锌和脱铅的效果；此外，铜渣中 的硫多以金属硫化物的形式存在，氧化气氛下进行焙烧时，硫可以被氧化成二氧化硫 或三氧化硫进入烟气脱除；同时，添加剂所产生的氯气和氟气可以与金属硫化物反应， 并将金属硫化物中的硫置换出来，从而进一步促进硫的脱除过程。
其中，金属氧化物与氯气以及氯化氢的反应如下：
金属硫化物与氯反应式如下：
此外，铜渣球团外层的具有的适量还原剂可以在氧化焙烧处理时形成适当的还原气氛， 进一步促进铜反应成的氯化物和氟化物并挥发的过程，进而进一步提高脱铜、脱铅和脱 锌的效率和效果，且添加剂中具有的适量方解石能够使Cl2和F2的生成反应缓慢、均匀、 稳定的持续进行，进而可以减少氯化剂和氟化剂的用量并达到更好的脱铜、铅和锌的效果。
根据本发明的具体实施例，还原焙烧处理在高温区进行，高温区为严格的还原气氛， 在还原焙烧处理过程中，铜渣中铁氧化物在高温区被直接还原为金属铁。此外，在还原焙 烧处理过程中，添加剂球团外层具有的第二添加剂分解产生的CaO和MgO能够进一步促进铁的直接还原，并释放球团内核的还原剂，加强还原气氛，进一步促进铁的还原，同时，新产生的CaO或MgO活性较强，还能进一步吸收还原剂产生的硫成分，进而进一步提高 最终制备的铁产品的品质。另外，向转底炉内布入添加剂球团形成基础层并在基础层上布 置铜渣球团的方式还可以有效避免焙烧过程中产生的液态渣对耐材的侵蚀，并有利于固态 焙烧产物顺利出料。
根据本发明的具体实施例，在转底炉内布置的添加剂球团和铜渣球团的含水率均不高 于1％，由此，可以进一步提高氧化焙烧处理和还原焙烧处理的效率，并降低氧化焙烧处理 和还原焙烧处理的能耗。
根据本发明的具体实施例，向转底炉内布入的添加剂球团与铜渣球团的质量比可以为(20-60)：100。由此，不仅可以为还原焙烧处理提供更多的还原剂，进而有效加强转底炉 高温区的还原气氛并促进铁的充分还原，还可以进一步提高球团碱度，进而反应生成CaO、 MgO吸收还原剂产生的硫成分，进而提高最终制备得到的铁产品的品质，并利于固态焙烧 产物的顺利出。
根据本发明的具体实施例，氧化焙烧处理的温度可以为1000-1250℃，氧化焙烧处理的 时间可以为20-40min；还原焙烧处理的温度为1300-1450℃，还原焙烧处理的时间可以为 20-40min。由此，不仅可以使铜渣中的铜、铅、锌和硫被有效脱除，还能在还原焙烧处理过程中使铁被充分还原为金属铁。
根据本发明的具体实施例，转底炉内预热区的角度为120-140°、高温区的角度为140-160°。由此，不仅可以依次对铜渣球团和添加剂球团进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理，还能通过调节预热区和高温区的角度来调节氧化焙烧处理和还原焙烧处理的时间，并分别控制氧化焙烧处理和还原焙烧处理的温度，进而能够使铜渣中的铜、铅、锌和硫被有效脱除，并在还原焙烧处理过程中使铁被充分还原为金属铁。
根据本发明的具体实施例，转底炉可以沿周向方向依次布置有投料区、预热区、高温 区和冷却区，投料区和预热区之间可以采用第一墙体阻隔，预热区与高温区之间可以采用 第二墙体阻隔，高温区和冷却区可以采用第三墙体阻隔。其中，第一墙体可以为压下墙体， 高度接近添加剂球团和铜渣球团的总高度，由此，可以减少预热区气体流窜对投料区炉墙 的侵蚀；第二墙体可以为压下墙体，由此，一方面可以减少腐蚀，另一方面有利于预热区 保持氧化气氛和高温区保持还原气氛；第三墙体可以为炉墙，由此，可以保证冷却区球团 温度迅速下降；预热区炉墙可以采用特殊耐氯高温材料，且烟道出口设置于预热区，进而 降低预热区烧嘴距离球团的高度，此外，可以采用布袋除尘工艺回收转底炉烟气，进而得 到含有氯化铜、氯化铅、氯化锌、氟化铜、氟化铅或氟化锌的粉尘产品；可以在预热区、高温区炉体两侧设置燃烧喷嘴以满足加热升温的要求，在冷却区不设置燃烧喷嘴；可以利用由冷却区传递的高温热能和高温炉底对布料区的湿球团进行高温快速烘干。
S400：对固体焙烧产物依次进行粗碎、筛分、细碎以及磨矿磁选处理得到铁产品和尾 渣
根据本发明的实施例，将固体焙烧产物进行粗碎和筛分，以便得到粗颗粒铁和筛下物； 将筛下物进行细碎和磨矿磁选处理，以便得到铁产品和尾渣。
根据本发明的具体实施例，粗颗粒铁和细颗粒铁混合可以得到最终铁产品。
实施例1
采用的铜渣原料为某冶炼厂缓冷铜渣浮选铜后的尾渣，以下简称为铜渣，其中，本实 施例中选用的铜渣的主要成分为：TFe的含量为36.84重量％，FeO含量为41.55重量％，SiO2含量为34.02重量％，Cu含量为0.13重量％，Pb含量为0.56重量％，Zn含量为1.41 重量％，S含量为0.15重量％；所用还原剂为无烟煤，含固定碳含量为79.19重量％；第一 添加剂为复合添加剂，含氯化钙70重量％、方解石10重量％、氟化钙20重量％；粘结剂 为改性淀粉；第二添加剂为石灰石。
(1)将铜渣、还原剂、第一添加剂和粘结剂按照100：8：15：15的质量比进行配料，并在轮碾机内碾压混匀，得到铜渣混合料；
(2)将还原剂与粘结剂按照100:15的质量比进行配料，碾压混匀后进行圆盘造球，得 到还原剂球团，将还原剂球团分成两部分；
(3)以一部分还原剂球团作为母球与铜渣混合料混合并进行圆盘造球、烘干，得到C/O摩尔比为1.6、含水率为1％的铜渣球团；
(4)将第二添加剂与粘结剂按照100:12的质量比进行混合，得到添加剂混合料；
(5)以另一部分还原剂球团作为母球与添加剂混合料混合并进行造球、烘干，得到添 加剂球团，其中添加剂球团中第二添加剂的质量占25％，添加剂球团的含水率为1％；
(7)将转底炉排出的固体焙烧产物冷却后进行粗碎，并过1mm筛分，得到粗颗粒铁和筛下物；
(8)将筛下物细碎至0.15mm，磁选得到细颗粒铁，剩下无磁性产品可用作生产水泥的原料。
其中，粗颗粒铁和细颗粒铁混合得到最终金属铁产品，产品中铜含量降低至0.008％， 硫含量降低至0.026％，铁含量为92.16％，铁回收率94.07％，符合我国对炼钢炼铁的标准。
实施例2
采用的铜渣原料为某冶炼厂缓冷铜渣浮选铜后的尾渣，以下简称为铜渣，其中，本实 施例中选用的铜渣的主要成分为：TFe的含量为39.14重量％，FeO的含量为46.96重量％， SiO2的含量为31.44重量％，Cu的含量为0.1重量％，Pb的含量为0.43重量％，Zn的含量 为0.4重量％，S的含量为0.18重量％；所用还原剂为兰炭，含固定碳83.49重量％；第一添加剂为复合添加剂，含氯化钙80重量％、方解石19重量％、氟化钾1重量％；粘结剂为 膨润土；第二添加剂为白云石。
(1)将铜渣、还原剂、第一添加剂和粘结剂按照100：15：5：8的质量比进行配料， 并在轮碾机内碾压混匀，得到铜渣混合料；
(2)将还原剂与粘结剂按照100:6的质量比进行配料，碾压混匀后进行圆盘造球，得 到还原剂球团，将还原剂球团分成两部分；
(3)以一部分还原剂球团作为母球与铜渣混合料混合并进行圆盘造球、烘干，得到C/O摩尔比为2.4、含水率为1％的铜渣球团；
(4)将第二添加剂与粘结剂按照100:6的质量比进行混合，得到添加剂混合料；
(5)以另一部分还原剂球团作为母球与添加剂混合料混合并进行造球、烘干，得到添 加剂球团，其中添加剂球团中第二添加剂的质量占15％，添加剂球团的含水率为1％；
(6)向转底炉内布入添加剂球团形成基础层，向基础层上布置铜渣球团，使添加剂球 团和铜渣球团在转底炉内依次经过预热区、高温区进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理，得 到含有铅、锌和铜的烟气和固体焙烧产物。其中，添加剂球团与铜渣球团的质量比为20:100， 转底炉预热区的温度为1000-1200℃，分区角度为120°，该区域为氧化气氛；高温区的温 度为1200-1450℃，分区角度为160°，该区域为严格的还原气氛；转底炉的转速为70min/圈，在转底炉预热区设置有烟道，烟气由烟道抽出，经过换热降温后布袋收尘，得到的含 铜铅锌的粉尘；
(7)将转底炉排出的固体焙烧产物冷却后进行粗碎，并过1mm筛分，得到粗颗粒铁和筛下物；
(8)将筛下物细碎至0.15mm，磁选得到细颗粒铁，剩下无磁性产品可用作生产水泥的原料。
其中，粗颗粒铁和细颗粒铁混合得到最终金属铁产品，产品中铜含量降低至0.009％， 硫含量降低至0.03％，铁含量为93.08％，铁回收率93.49％，符合我国对炼钢炼铁的标准。
实施例3
采用的铜渣原料为某冶炼厂缓冷铜渣浮选铜后的尾渣，以下简称为铜渣，其中，本实 施例中选用的铜渣的主要成分为：TFe的含量为38.49重量％，FeO的含量为39.46重量％，SiO2的含量为34.74重量％，Cu的含量为0.15重量％，Pb的含量为0.57重量％，Zn的含量为1.49重量％，S的含量为0.13重量％；所用还原剂为焦煤，含固定碳为85.42重量％； 第一添加剂为复合添加剂，含氯化钙50重量％、方解石40重量％、氟化钠10重量％；粘 结剂为CMC；第二添加剂为石灰石。
(1)将铜渣、还原剂、第一添加剂和粘结剂按照100：5：10：1的质量比进行配料， 并在轮碾机内碾压混匀，得到铜渣混合料；
(2)将还原剂与粘结剂按照100:1的质量比进行配料，碾压混匀后进行圆盘造球，得 到还原剂球团，将还原剂球团分成两部分；
(3)以一部分还原剂球团作为母球与铜渣混合料混合并进行圆盘造球、烘干，得到C/O摩尔比为1.4、含水率为1％的铜渣球团；
(4)将第二添加剂与粘结剂按照100:1的质量比进行混合，得到添加剂混合料；
(5)以另一部分还原剂球团作为母球与添加剂混合料混合并进行造球、烘干，得到添 加剂球团，其中添加剂球团中第二添加剂的质量占40％，添加剂球团的含水率为1％；
(6)向转底炉内布入添加剂球团形成基础层，向基础层上布置铜渣球团，使添加剂球 团和铜渣球团在转底炉内依次经过预热区、高温区进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理，得 到含有铅、锌和铜的烟气和固体焙烧产物。其中，添加剂球团与铜渣球团的质量比为60:100， 转底炉预热区的温度为900-1150℃，分区角度为130°，该区域为氧化气氛；高温区的温 度为1150-1400℃，分区角度为150°，该区域为严格的还原气氛；转底炉的转速为75min/圈，在转底炉预热区设置有烟道，烟气由烟道抽出，经过换热降温后布袋收尘，得到的含 铜铅锌的粉尘；
(7)将转底炉排出的固体焙烧产物冷却后进行粗碎，并过1mm筛分，得到粗颗粒铁和筛下物；
(8)将筛下物细碎至0.15mm，磁选得到细颗粒铁，剩下无磁性产品可用作生产水泥的原料。
其中，粗颗粒铁和细颗粒铁混合得到最终金属铁产品，产品中铜含量降低至0.009％， 硫含量降低至0.027％，铁含量为92.48％，铁回收率94.77％，符合我国对炼钢炼铁的标准。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包 含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针 对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个 或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术 人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和 组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的， 不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例 进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种处理铜渣的方法，其特征在于，包括：
(1)将铜渣、还原剂、第一添加剂、粘结剂进行混合，以便得到铜渣混合料；
(2)将还原剂与粘结剂混合并进行第一成型处理，以便得到还原剂球团，并将所述还原剂球团分成两部分；
(3)以一部分所述还原剂球团作为母球与所述铜渣混合料混合并进行第二成型处理，以便得到铜渣球团；
(4)将第二添加剂与粘结剂进行混合，以便得到添加剂混合料；
(5)以另一部分所述还原剂球团作为母球与所述添加剂混合料混合并进行第三成型处理，以便得到添加剂球团；
(6)向转底炉内布入所述添加剂球团，以便形成基础层；向所述基础层上布置所述铜渣球团，并在所述转底炉内依次经过预热区、高温区进行氧化焙烧处理和还原焙烧处理，以便得到含有铅、锌和铜的烟气和固体焙烧产物；
(7)将所述固体焙烧产物进行粗碎和筛分，以便得到粗颗粒铁和筛下物；以及
(8)将所述筛下物进行细碎和磨矿磁选处理，以便得到细颗粒铁和尾渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述铜渣、所述还原剂、所述第一添加剂和所述粘结剂的质量比为100：(5-15)：(1-15)：(1-10)。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加剂球团中所述第二添加剂质量占15-40％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂球团的平均粒径为2-16mm；所述铜渣球团的平均粒径为8-20mm；所述添加剂球团的平均粒径为3-16mm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，向所述转底炉内布入的所述添加剂球团与所述铜渣球团的质量比为(20-60)：100。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂为含固定碳75重量％以上的烟煤、无烟煤、兰炭、焦炭和褐煤中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一添加剂中含有氯化物、方解石和氟化物。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一添加剂中所述氯化物、所述方解石和所述氟化物质量比为(5-8)：(1-5)：(0.1-3)。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二添加剂为含有碳酸钙、碳酸镁的矿物。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化焙烧处理的温度为1000-1250℃；所述还原焙烧处理的温度为1300-1450℃。
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