專利名稱：還原和/或精煉含金屬的渣的方法
還原和/或精煉含金屬的渣的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于還原和/或精煉含金屬的渣的方法。 本發(fā)明特別涉及一種強烈還原熔體和特別是轉(zhuǎn)變銅渣以及從銅渣 中回收銅的方法。但也可用于含其它金屬的渣。
熔融銅濃縮物產(chǎn)生冰銅和渣。冰銅轉(zhuǎn)變?yōu)榇帚~，并將渣送入渣精煉 過程。銅渣的精煉可通過各種工藝如還原和沉降、水法冶金的渣浸出或 慢冷卻、破碎和研磨后的渣浮選進行。高溫冶金法基于在電爐中、
Teniente渣精煉爐或熔煉-轉(zhuǎn)化爐。
在渣中銅以大小為5 - 1000 pm的冰銅夾雜物和溶解的氧化銅(I)存 在。從冰銅夾雜物中回收銅需要還原》茲鐵礦，以降低渣的表觀粘度和通 過磁鐵礦晶體釋放出包封的夾雜物。用碳還原磁鐵礦首先經(jīng)Boudouard 反應的直4妻還原法和間4妄的》茲4失礦還原法進4亍
(p^04)法+『]固- 3(&0> + {go2;k [c]固+ {co2;k ,2(co)氣
(Fe304)* + {G02;k - 3(FeO)* + {G02;k 從渣中回收溶解的銅需要還原氧化銅(I):
(Cu20)* +2{。0}氣^2(Cu)金屬+{(302}氣
氧化銅(I)的還原受限于磁鐵礦的共還原。該共還原的條件由下列反
應的平衡決定
(0120);查+ 3(FeO)逢o 2(Gu)金屬+ (Fe3〇4)* 用碳還原磁鐵礦是強吸熱的。假定在廢氣中的CO/C02= 1,貝'J:
3CFe304);i + 2 [q固=> 9(FeO> + {GOh + { CO^氣 其中反應熱為
AH聽=128kJ/molFe304
這意指為將磁鐵礦含量從20還原到5%,需高達89MJ的能量，每l
噸渣要通過電流或燃料燃燒引入該能量。由于在浮于渣表面上的焦炭床 中的Boudouard反應，該CO/C02非常高，這導致約138 MJ/t的較高能耗, 這相應于38 kWh/t渣。由于必需讓渣溫增加到約130(TC和爐中的熱損 失，該總的單位能耗的數(shù)量級為100kWh/t。
從US 5865872中已知一種用于回收金屬和制備賤金屬的二次渣的 方法，其中在渣中加入至少一種還原劑，這時可考慮用各種試劑。特別 是可使用碳，其含量建議直至40Q/o。在US 5626646中使用硅酸鐵從渣中 回收金屬。按US 4036636中所述方法，在從熔體中得到鎳時，擬加入固 體還原劑。
本發(fā)明的目的是提供一種用于還原含金屬的熔體的方法。 本發(fā)明的解決方法的特征在于，在渣中加入碳化鈣(CaC2)作為還原 劑。該碳化鈣(CaC2)的加入量優(yōu)選為渣質(zhì)量的0.1 - 2.0%,特別優(yōu)選為渣 質(zhì)量的0.5-1.5%。所加入的碳化鈣(CaC2)量的優(yōu)選依渣中的磁鐵礦和/ 或氧化銅(I)的含量確定。
該碳化鉤(CaC2)可加到液態(tài)熔體渣中。其可在該液態(tài)熔體渣加到爐 中之前加入爐中。但也可將碳化鉤(CaC2)加到在爐中存在的液態(tài)熔體渣 的表面上。此外，也可將碳化鉤(CaC2)加到在爐中存在的液態(tài)熔體渣的 內(nèi)部。在此情況下，該碳化鈣(CaC2)可借助于噴嘴或噴槍加入到液態(tài)熔 體渣的內(nèi)部。
除碳化鉤(CaC2)外還可加入其它還原劑。作為其它還原劑可考慮固 體物質(zhì)，特別是焦炭、木炭和/或生鐵。為此也可使用含碳物質(zhì)，特別是 船用油(Bunkerdl)、柴油、天然氣和/或碳粉。該其它的還原劑可吹入 液態(tài)熔體渣中。
該渣優(yōu)選含銅(Cu)。但該渣也可含鉛(Pb)、鋅(Zn)、鉑(Pt)或鎳(Ni)。 本發(fā)明也適用于強烈渣還原和渣精煉。其中包括渣還原和渣精煉的
尚溫冶金法。
按本發(fā)明，該強烈渣還原可具有
a) 將碳化鈣加入到液態(tài)渣上或吹入渣中；
b) 通過噴嘴選擇性地吹入固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的還原劑；
c) 渣沉降。
碳化鉤與溶于鐵橄欖石渣中的磁鐵礦反應 4(Fe304)*+[CaC2]a+(Fe2Si〇4);t ^ 14(FeO)漆十(CaSi03>* + (CO)氣+( 032}氣 在125(TC下該反應是放熱的。
超隱=_" kJ/molFe304
液態(tài)鐵橄欖石渣中的氧化銅(I)的還原是強放熱的 4(Cu20)*+[CaC2;h+(Fe2Si04)* 8(Cu)金屬+ (CaSi03)* + (FeO)渣+ (CO)氣
+{co2;k
△ H1250c =-184kJ/molCu2〇
所產(chǎn)生的熱導致在液態(tài)渣/碳化鈣之間過渡處的溫度升高，與通過 CaO改變了在過渡處的渣結(jié)構(gòu)的變化一起導致還原速度的明顯加速。 與常規(guī)的渣還原和渣精煉的方法相比，本發(fā)明具有下列優(yōu)點
a) 非常高的渣還原速度導致過程的強化、縮短渣還原時間和由于單 位能量損失減少而減少了能耗。
b) 由于磁鐵礦還原的放熱作用和氧化銅(I)的還原的強放熱作用使 電能或燃料消耗減少。
實施例1
在Teniente渣精煉爐中的渣精煉
在加入來自熔爐的液態(tài)渣之前，通過開口將碳化鈣加到爐中。碳化 4丐的量由渣的組成，特別是由磁鐵礦含量確定，其用量在總渣質(zhì)量的 0.5-1.5%波動。然后將渣通過爐嘴或澆鑄槽澆入爐中。在加料過程中強
烈的還原反應使磁鐵礦含量降低到所需水平即約5%。如果燃燒的燃料 補償了爐的熱損失，則由于在加料和還原過程中的反應的放熱作用使渣
溫從125(TC升高到1263°C。
送入渣后，該渣還原終止并且沉降過程開始，接著取出渣和出爐銅 墊(Kupfermatte ),這與通用的方法是一致的。渣精煉的循環(huán)可在 Temente爐中縮短約50%,其相應于爐渣處理容量增加到兩倍。
實施例2
在電爐中的渣精煉
熔體渣在電爐中用焦炭和來自電極的碳還原處理，過熱后發(fā)生沉
新循環(huán)開始時，在加入液態(tài)渣之前將碳化鈣加到爐中。碳化鈣的加 入量依渣組成而定，并且為渣質(zhì)量的0.5-1.5%。然后將液態(tài)渣澆入爐 中。在加入液態(tài)渣過程中通過碳化物顆粒與渣物流接觸而產(chǎn)生強烈的快 速渣還原。碳化鈣開始浮在渣表面上，并且隨浸入電極和輸入電能而發(fā) 生還原。由于還原反應的放熱作用，渣溫不會下降。調(diào)節(jié)輸入的電功率 以使其能補償熱損失并使渣溫稍有上升。磁鐵礦還原和氧化銅(I)的共還 原的程度是較高的，并確保了銅回收的增加。非常強烈的渣還原可縮短 生產(chǎn)時間并同時保持類似的沉降時間。由于增加還原導致了較短的循環(huán), 最終又導致爐生產(chǎn)率的增加。
用碳化鉤代替焦炭作為還原劑降低了單位能耗，并也大大降低了還 原劑的單位耗量。
權(quán)利要求
1.一種用于還原和/或精煉含金屬的渣的方法，其特征在于，在渣中加入碳化鈣(CaC2)作為還原劑。
2. 權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該碳化鈣(CaC2)的加入量為渣 質(zhì)量的0.1 -2.0%。
3. 權(quán)利要求2的方法，其特征在于，該碳化鈣(CaC2)的加入量為渣 質(zhì)量的0.5- 1.5%。
4. 權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于，加入的碳化鈣(CaC2)量依渣 中的磁鐵礦和/或氧化銅(I)的含量確定。
5. 權(quán)利要求l-4之一的方法，其特征在于，將碳化鈣(CaC2)加到液 態(tài)熔體渣中。
6. 權(quán)利要求1 - 5之一的方法，其特征在于，在該液態(tài)熔體渣加到爐 中之前將碳化鈣(CaC2)加入爐中。
7. 權(quán)利要求l-5之一的方法，其特征在于，將碳化鈣(CaC2)加到位 于爐中的液態(tài)熔體渣的表面上。
8.權(quán)利要求1-5之一的方法，其特征在于，將碳化鈣(CaC2)加到位 于爐中的液態(tài)熔體渣的內(nèi)部。
9. 權(quán)利要求8的方法，其特征在于，所述碳化鈣(CaC2)可借助于噴嘴或噴槍加入到液態(tài)熔體渣的內(nèi)部。
10. 權(quán)利要求l - 9之一的方法，其特征在于，除碳化鈣(CaC。外還可加入其它還原劑。
11. 權(quán)利要求10的方法，其特征在于，作為其它還原劑使用固體 物質(zhì)，特別是焦炭、木炭和/或生鐵。
12. 權(quán)利要求10或11的方法，其特征在于，作為其它還原劑使用含碳物質(zhì)，特別是船用油、柴油、天然氣和/或碳粉。
13. 權(quán)利要求10-12之一的方法，其特征在于，其它的還原劑可 被吹入液態(tài)熔體渣中。
14. 權(quán)利要求1 - 13之一的方法，其特征在于，所述渣含銅(Cu)。
15. 權(quán)利要求l-14之一的方法，其特征在于，所述渣含鉛(Pb)、 鋅(Zn)、賴(Pt)或鎳(Ni)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于還原和/或精煉含金屬的渣的方法。根據(jù)本發(fā)明，為改進渣的還原，在渣中加入碳化鈣(CaC<sub>2</sub>)作為還原劑。
文檔編號C22B7/04GK101189351SQ200680020020
公開日2008年5月28日 申請日期2006年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者A·沃克佐克, D·博格沃特, G·A·里弗羅斯厄祖阿, J·孔澤, M·A·卡塞雷斯里弗拉, R·M·帕拉達阿拉亞, R·德格爾 申請人:Sms迪馬格股份公司