铜渣转底炉直接还原磁选与熔分工艺比较

发布时间：2020-05-14 11:47

【摘要】：以国内某典型铜渣为研究对象,进行转底炉直接还原-磁选工艺与转底炉直接还原-燃气熔分工艺的对比研究。首先通过基础试验确定最佳的反应参数,在此基础上进行中试扩大试验,并揭示铜渣转底炉直接还原过程机理,最后对它们的能耗进行计算与对比分析。研究结果表明:经过转底炉直接还原,铜渣中的铁橄榄石Fe_2SiO_4和磁铁矿Fe_3O_4相转变为含有金属铁Fe、二氧化硅SiO_2和少量辉石相Ca(Fe,Mg)Si_2O_6的金属化球团,铁颗粒聚集长大形成铁连晶,具备通过磨选或熔分进行进一步富集的条件。金属化球团通过磨选工艺获得的金属铁粉TFe品位为91.12%,铁回收率为86.36%,通过燃气熔分工艺获得的铁水TFe品位为94.93%,铁回收率为97.52%。转底炉直接还原-燃气熔分工艺能耗比转底炉直接还原-磨选工艺的高约30%。
【图文】：

铜渣,XRD衍射,图谱

转底炉直接还原燃气熔分[1516]2种工艺流程进行基础试验和工业化中试研究，分别从工艺、产品和能耗3个方面进行比较，不仅得到磨选铁粉和熔分铁块产品，同时在布袋收尘系统收集到ZnO质量分数为68.54%的粉尘，可以作为锌冶炼厂的优质原料，为国内外铜渣中有价金属综合回收提供一种新的方法。1原料与试验方法1.1原料分析研究用铜渣为国内某闪速炉铜渣选铜后的尾矿，铜渣中化学成分如表1所示。由表1可知：铜渣中有价金属Fe，Cu，Pb和Zn质量分数均较高。该铜渣粒度较小，粒度低于0.043mm的铜渣质量分数占84.86%。图1所示为铜渣的XRD衍射图谱。由图1可知：铜渣中含铁矿物主要为铁橄榄石(Fe2SiO4)及磁铁矿(Fe3O4)，没有发现其他含铁矿物。选用当地无烟煤作为还原剂，其固定碳质量分数为74.53%；选用工业石灰石做助熔剂，CaCO3质量分数为90.05%，工业纯碱Na2CO3质量分数为98.5%。表1铜渣化学成分(质量分数)Table1Chemicalcompositionofcopperslag%TFeFeOCuCaOMgOSiO2Al2O340.55041.8100.2601.7402.08033.2002.290Na2OK2OPbZnPS0.4000.6100.5102.5600.0220.087图1铜渣的XRD衍射图谱Fig.1XRDpatternsofcopperslag1.2试验方法试验分2步进行：首先进行基础试验研究，之后进行转底炉中试研究。基础试验的目的主要是模拟转底炉还原的条件，得出最佳的配料参数、还原参数、金属化球团磨矿磁选参数和金属化球团热装熔分参数，从而为下步中试验提供准确的工艺控制条件。在基础试验中，按照设计的不同质量比例将铜渣、还原煤、添加剂和粘结剂混合均匀后，用圆盘造球机将混合好的物料造成圆球，放入150℃恒温干燥箱内烘干。烘干的球团放在耐火材料制成的盘上，放入已达到预设温度?

金属化率,还原温度,碳含量

第10期曹志成，等：铜渣转底炉直接还原磁选与熔分工艺比较2567达熔分时间后将坩埚取出，放在空气中冷却至室温，得到熔分铁块和熔分渣。2基础试验结果与分析2.1直接还原-熔分流程影响因素研究在基础试验中，通过控制还原煤用量、还原温度、还原时间来提高球团的金属化率，在试验过程中，发现还原温度对球团金属化率影响最大。通过理论计算和试验确定还原煤质量为铜渣原矿质量的25%，还原时间为35min，分别选择还原温度为1100，1150，1200，1250和1300℃进行试验，结果如图2所示。1—铁金属化率；2—C质量分数。图2还原温度对金属化率和碳含量的影响Fig.2Effectofreductiontemperatureonmetallizationrateandcarboncontent由图2可知：球团金属化率随着还原温度的升高而不断增大。当还原温度从1100℃升高到1250℃时，，球团金属化率从70.32%提高到82.56%；当还原温度继续升高时，球团出现熔化现象。本研究选取还原温度为1250℃，此时球团金属化率为82.56%，剩碳质量分数为4.78%。金属化球团中保留剩碳的原因是为了后续熔分过程中进一步还原球团中的铁元素，从而保证较高的铁回收率。将上述金属化球团作为后续热装熔分的原料，重点考察石灰石质量分数与熔分时间对铁品位和回收率的影响。2.1.1石灰石用量对熔分效果的影响球团热装加入刚玉坩埚中进行熔分，熔分前加入不同质量分数的石灰石，其质量分数分别为金属化球团质量的5%，10%，15%，20%，30%和40%；熔分温度为1550℃，熔分时间为60min。结果如图3所示。由图3可知：在还原煤质量分数为25%时，当石灰石质量分数由5%增加到40%后，铁品位相对比较稳定，在93%~94%之间，铁回收率在93.88%~98.12%之间，其中石灰石质量分数为30%时铁回收率最高；随着石灰石质量分数的增加，CaO?

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