權(quán)利要求
1.一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，其特征在于：包括如下步驟：
S1、粉碎備料：將含銅廢鎂磚粉碎后與還原劑、氧化劑按照比例混合，再將含銅廢鎂磚的粉料壓制成塊狀或球狀;
S2、真空還原：在真空條件下，對(duì)塊狀或球狀的含銅廢鎂磚進(jìn)行還原，得到
金屬鎂和還原渣;
S3、將還原渣返回火法熔煉工序回收銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，其特征在于：在步驟S1中，粉碎備料包括以下步驟：
S11、使用
破碎機(jī)或研磨機(jī)將含銅廢鎂磚粉碎成符合粒度要求的顆?；蚍勰?
S12、向粉碎后的含銅廢鎂磚中加入按比例混合的還原劑和催化劑，其中，還原劑用于促使含銅廢鎂磚中的氧化銅還原成金屬銅，催化劑用于提高反應(yīng)速率;
S13、均勻混合：使用攪拌設(shè)備將粉料含銅廢鎂磚、還原劑與催化劑進(jìn)行充分的混合，確保含銅廢鎂磚粉料、還原劑與催化劑均勻分布，且含銅廢鎂磚粉料與還原劑與催化劑充分接觸;
S14、壓制成型：將混合后的備料使用壓力機(jī)或擠壓機(jī)通過施加壓力壓制成塊狀或球狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，其特征在于：在步驟S1中，含銅廢鎂磚破碎后的最大粒度小于100目，還原劑的性狀要求為最大粒度小于100目的粉料，在壓制粉料狀含銅廢鎂磚、還原劑和催化劑混合后的備料時(shí)，制塊或制球的壓強(qiáng)大于2.0MPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，其特征在于：所述還原劑選用硅鈣合金或碳化鈣，所述催化劑選用氟鹽，所述氟鹽選用氟化鈣或氟化鈉;
其中，還原劑添加量與含銅廢鎂磚的質(zhì)量比為10-25:100，催化劑添加量與含銅廢鎂磚的質(zhì)量比為1-3:100。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，其特征在于：在步驟S2中，真空還原金屬鎂的流程如下：
S21、將與還原劑和催化劑混合的塊狀或球狀含銅廢鎂磚放置在真空爐中;
S22、加熱真空爐中的備料，觸發(fā)還原反應(yīng)，還原劑將含銅廢鎂磚中的金屬氧化物還原為金屬鎂，同時(shí)，通過催化劑促進(jìn)還原反應(yīng)的進(jìn)行，提高還原效率;
S23、金屬鎂從含銅廢鎂磚中被提取出，并與未參加反應(yīng)的物質(zhì)形成還原渣，在反應(yīng)完成后，通過冷卻和分離，將金屬鎂與還原渣分離，并對(duì)金屬鎂進(jìn)行提煉和提純。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，其特征在于：在步驟S2中，真空爐中的真空度小于50Pa，真空爐中飯還原反應(yīng)的加熱溫度控制在1000℃-1250℃，還原反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間在2-4小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，其特征在于：在步驟S3中，還原渣通過火法熔煉工序回收銅的工序包括以下步驟：
S31、將還原渣破碎至適當(dāng)?shù)牧６龋⑴c溶劑和助熔劑按比例混合，調(diào)整還原渣的成分和熔點(diǎn);
S32、將混合后的還原渣加入到轉(zhuǎn)爐中，并向轉(zhuǎn)爐中鼓入空氣或其他氧化劑，使還原渣中的金屬氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，在高溫條件下開始熔煉，金屬銅元素逐漸從爐渣中分離出來，形成金屬相和爐渣相;
S33、采用重力分離、電磁分離或
浮選的方式將金屬銅與爐渣分離。
說明書
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及有色冶金固體廢物中有價(jià)元素分步回收技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法。
背景技術(shù)
[0002]世界上大型
銅冶煉廠多采用以“銅锍熔煉——冰銅吹煉——火法精煉”為主干的火法工藝從銅精礦中提取金屬銅，火法銅冶煉工藝過程需使用大量的鎂質(zhì)
耐火磚砌筑冶金爐，生產(chǎn)過程鎂質(zhì)耐火磚與含銅熔體接觸，并被熔體不斷侵蝕，在生產(chǎn)檢修時(shí)，受侵蝕的鎂磚被更換拆除，由此形成大量的含銅廢鎂磚。廢鎂磚因粘結(jié)有大量含銅物料，并含有少量金、銀、砷、鉻，所以必須做回收處理。
[0003]現(xiàn)有含銅廢鎂磚處理工藝主要分兩種，其一采用“選礦富集——熔煉提銅”工藝，先將廢鎂磚破碎磨細(xì)，再用選礦法富集成高鎂銅精礦，高鎂銅精礦送銅熔煉爐回收銅。其二采用“濕法浸出——置換富集——熔煉提銅”工藝，先用硫酸浸出鎂，再用鐵粉置換富集銅，含鎂浸出液制備鎂鹽產(chǎn)品，浸出渣和置換銅渣返回熔煉回收銅。方案一雖可實(shí)現(xiàn)廢鎂磚中銅、金、銀等元素的有效回收，但銅鎂采用選礦技術(shù)分離難度較大，所得高鎂銅精礦含鎂大于20%，此部分鎂以高熔點(diǎn)的氧化鎂形式存在，若將之投入銅熔煉爐，易生成高熔點(diǎn)MgO·SiO2渣，導(dǎo)致渣粘度升高、渣含銅增大，同時(shí)易形成爐瘤，降低冶金爐窯使用壽命。方案二雖實(shí)現(xiàn)了鎂的高效脫除及資源化回收，但產(chǎn)出大量廢水，且置換工藝成本高，由此導(dǎo)致工藝整體效益不明顯。
[0004]因此，針對(duì)銅冶煉行業(yè)在含銅廢鎂磚資源化利用過程中所存在的問題，開發(fā)一種流程短、成本低、效率高的含銅廢鎂磚資源化利的方法是有意義的，因此我們需要提出一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法。
發(fā)明內(nèi)容
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，通過先粉碎備料，再真空還原提取鎂，并將還原渣返回火法熔煉回收銅的工藝處理含銅廢鎂磚，實(shí)現(xiàn)了含銅廢鎂磚中銅、鎂的資源化回收，工藝流程短，回收效率高，既解決了傳統(tǒng)火法工藝影響爐況的難題，又規(guī)避了現(xiàn)有濕法工藝成本高、廢水量大的不足，全流程鎂回收率大于95%，銅回收率大于99%，實(shí)現(xiàn)了含銅廢鎂磚中銅鎂的資源化高效回收，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，包括如下步驟：
[0007]S1、粉碎備料：將含銅廢鎂磚粉碎后與還原劑、氧化劑按照比例混合，再將含銅廢鎂磚的粉料壓制成塊狀或球狀;
[0008]S2、真空還原：在真空條件下，對(duì)塊狀或球狀的含銅廢鎂磚進(jìn)行還原，得到金屬鎂和還原渣;
[0009]S3、將還原渣返回火法熔煉工序回收銅。
[0010]優(yōu)選的，在步驟S1中，粉碎備料包括以下步驟：
[0011]S11、使用破碎機(jī)或研磨機(jī)將含銅廢鎂磚粉碎成符合粒度要求的顆?；蚍勰?
[0012]S12、向粉碎后的含銅廢鎂磚中加入按比例混合的還原劑和催化劑，其中，還原劑用于促使含銅廢鎂磚中的氧化銅還原成金屬銅，催化劑用于提高反應(yīng)速率;
[0013]S13、均勻混合：使用攪拌設(shè)備將粉料含銅廢鎂磚、還原劑與催化劑進(jìn)行充分的混合，確保含銅廢鎂磚粉料、還原劑與催化劑均勻分布，且含銅廢鎂磚粉料與還原劑與催化劑充分接觸;
[0014]S14、壓制成型：將混合后的備料使用壓力機(jī)或擠壓機(jī)通過施加壓力壓制成塊狀或球狀。
[0015]優(yōu)選的，在步驟S1中，含銅廢鎂磚破碎后的最大粒度小于100目，還原劑的性狀要求為最大粒度小于100目的粉料，在壓制粉料狀含銅廢鎂磚、還原劑和催化劑混合后的備料時(shí)，制塊或制球的壓強(qiáng)大于2.0MPa。
[0016]優(yōu)選的，所述還原劑選用硅鈣合金或碳化鈣，所述催化劑選用氟鹽，所述氟鹽選用氟化鈣或氟化鈉;
[0017]其中，還原劑添加量與含銅廢鎂磚的質(zhì)量比為10-25:100，催化劑添加量與含銅廢鎂磚的質(zhì)量比為1-3:100。
[0018]優(yōu)選的，在步驟S2中，真空還原金屬鎂的流程如下：
[0019]S21、將與還原劑和催化劑混合的塊狀或球狀含銅廢鎂磚放置在真空爐中;
[0020]S22、加熱真空爐中的備料，觸發(fā)還原反應(yīng)，還原劑將含銅廢鎂磚中的金屬氧化物還原為金屬鎂，同時(shí)，通過催化劑促進(jìn)還原反應(yīng)的進(jìn)行，提高還原效率;
[0021]S23、金屬鎂從含銅廢鎂磚中被提取出，并與未參加反應(yīng)的物質(zhì)形成還原渣，在反應(yīng)完成后，通過冷卻和分離，將金屬鎂與還原渣分離，并對(duì)金屬鎂進(jìn)行提煉和提純。
[0022]優(yōu)選的，在步驟S2中，真空爐中的真空度小于50Pa，真空爐中飯還原反應(yīng)的加熱溫度控制在1000℃-1250℃，還原反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間在2-4小時(shí)。
[0023]優(yōu)選的，在步驟S3中，還原渣通過火法熔煉工序回收銅的工序包括以下步驟：
[0024]S31、將還原渣破碎至適當(dāng)?shù)牧６?，并與溶劑和助熔劑按比例混合，調(diào)整還原渣的成分和熔點(diǎn);
[0025]S32、將混合后的還原渣加入到轉(zhuǎn)爐中，并向轉(zhuǎn)爐中鼓入空氣或其他氧化劑，使還原渣中的金屬氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，在高溫條件下開始熔煉，金屬銅元素逐漸從爐渣中分離出來，形成金屬相和爐渣相;
[0026]S33、采用重力分離、電磁分離或浮選的方式將金屬銅與爐渣分離。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0028]本發(fā)明通過先粉碎備料，再真空還原提取鎂，并將還原渣返回火法熔煉回收銅的工藝處理含銅廢鎂磚，實(shí)現(xiàn)了含銅廢鎂磚中銅、鎂的資源化回收，工藝流程短，回收效率高，既解決了傳統(tǒng)火法工藝影響爐況的難題，又規(guī)避了現(xiàn)有濕法工藝成本高、廢水量大的不足，全流程鎂回收率大于95%，銅回收率大于99%，實(shí)現(xiàn)了含銅廢鎂磚中銅鎂的資源化高效回收。
附圖說明
[0029]圖1為本發(fā)明的流程框圖;
[0030]圖2為本發(fā)明粉碎備料的流程框圖;
[0031]圖3為本發(fā)明真空還原的流程框圖;
[0032]圖4為本發(fā)明火法熔煉工序回收銅的流程框圖;
[0033]圖5為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
[0034]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0035]實(shí)施例1
[0036]請(qǐng)參閱圖1-5，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種含銅廢鎂磚資源化利用的方法，包括如下步驟：
[0037]S1、粉碎備料：將含銅廢鎂磚粉碎后與還原劑、氧化劑按照比例混合，再將含銅廢鎂磚的粉料壓制成塊狀或球狀;
[0038]在步驟S1中，粉碎備料包括以下步驟：
[0039]S11、使用破碎機(jī)或研磨機(jī)將含銅廢鎂磚粉碎成符合粒度要求的顆粒或粉末;使其達(dá)到適合進(jìn)一步處理的粒度。
[0040]S12、向粉碎后的含銅廢鎂磚中加入按比例混合的還原劑和催化劑，其中，還原劑用于促使含銅廢鎂磚中的氧化銅還原成金屬銅，催化劑用于提高反應(yīng)速率;
[0041]S13、均勻混合：使用攪拌設(shè)備將粉料含銅廢鎂磚、還原劑與催化劑進(jìn)行充分的混合，確保含銅廢鎂磚粉料、還原劑與催化劑均勻分布，且含銅廢鎂磚粉料與還原劑與催化劑充分接觸，使含銅廢鎂磚中的金屬元素可有效提取;
[0042]S14、壓制成型：將混合后的備料使用壓力機(jī)或擠壓機(jī)通過施加壓力壓制成塊狀或球狀，便于后續(xù)的處理和運(yùn)輸。
[0043]在步驟S1中，含銅廢鎂磚破碎后的最大粒度小于100目，還原劑的性狀要求為最大粒度小于100目的粉料，在壓制粉料狀含銅廢鎂磚、還原劑和催化劑混合后的備料時(shí)，制塊或制球的壓強(qiáng)大于2.0MPa。
[0044]所述還原劑選用硅鈣合金或碳化鈣，所述催化劑選用氟鹽，所述氟鹽選用氟化鈣或氟化鈉;本方案的還原劑采用硅鈣合金粉料。
[0045]其中，還原劑添加量與含銅廢鎂磚的質(zhì)量比為10-25:100，催化劑添加量與含銅廢鎂磚的質(zhì)量比為1-3:100。
[0046]S2、真空還原：在真空條件下，對(duì)塊狀或球狀的含銅廢鎂磚進(jìn)行還原，得到金屬鎂和還原渣;真空環(huán)境有助于減少氧氣和其他雜質(zhì)對(duì)還原過程的影響，提高還原效率。
[0047]在步驟S2中，真空還原金屬鎂的流程如下：
[0048]S21、將與還原劑和催化劑混合的塊狀或球狀含銅廢鎂磚放置在真空爐中，真空環(huán)境的作用是排除氧氣和其他可能影響還原過程的雜質(zhì)，確保還原反應(yīng)能夠在更加純凈和高效的環(huán)境中進(jìn)行;
[0049]S22、加熱真空爐中的備料，使?fàn)t內(nèi)溫度達(dá)到還原反應(yīng)所需的水平，觸發(fā)還原反應(yīng)，還原劑將含銅廢鎂磚中的金屬氧化物還原為金屬鎂，同時(shí)，通過催化劑促進(jìn)還原反應(yīng)的進(jìn)行，提高還原效率;
[0050]S23、金屬鎂從含銅廢鎂磚中被提取出，并與未參加反應(yīng)的物質(zhì)形成還原渣，在反應(yīng)完成后，通過冷卻和分離，將金屬鎂與還原渣分離，并對(duì)金屬鎂進(jìn)行提煉和提純。
[0051]在步驟S2中，真空爐中的真空度小于50Pa，真空爐中飯還原反應(yīng)的加熱溫度控制在1000℃-1250℃，還原反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間在2-4小時(shí)。
[0052]S3、將還原渣返回火法熔煉工序回收銅。
[0053]在步驟S3中，還原渣通過火法熔煉工序回收銅的工序包括以下步驟：
[0054]S31、將還原渣破碎至適當(dāng)?shù)牧６?，并與溶劑和助熔劑按比例混合，調(diào)整還原渣的成分和熔點(diǎn);
[0055]S32、將混合后的還原渣加入到轉(zhuǎn)爐中，并向轉(zhuǎn)爐中鼓入空氣或其他氧化劑，使還原渣中的金屬氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，在高溫條件下開始熔煉，金屬銅元素逐漸從爐渣中分離出來，形成金屬相和爐渣相;
[0056]卡爾多爐熔煉則是一種更為高效的熔煉方式。它利用卡爾多爐的高溫條件，使還原渣中的金屬氧化物與還原劑發(fā)生反應(yīng)，從而提取出金屬銅?？柖酄t熔煉具有反應(yīng)速度快、金屬回收率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。
[0057]S33、采用重力分離、電磁分離或浮選的方式將金屬銅與爐渣分離。
[0058]重力分離是利用金屬相和爐渣相之間的密度差異進(jìn)行分離;電磁分離則是利用金屬相的導(dǎo)電性，通過電磁場(chǎng)的作用實(shí)現(xiàn)分離;浮選則是利用浮選劑使金屬相或爐渣相形成泡沫層，從而實(shí)現(xiàn)分離。
[0059]含銅廢鎂磚成分如下表所示：
[0060]
元素MgCuAsFeSiAlCr一號(hào)含銅廢鎂磚%16.913.80.210.14.32.393.0二號(hào)含銅廢鎂磚%22.58.60.27.25.33.15.4
[0061]具體操作流程為：
[0062]粉碎備料：取一號(hào)含銅廢鎂磚，用粉碎機(jī)粉碎，經(jīng)100目篩網(wǎng)過篩后得到含銅廢鎂磚粉料，取硅鈣合金，研磨至100目以下，將含銅廢鎂磚粉料250g、硅鈣合金粉料35g、氟化鈣7.5g混合均勻后，用制樣壓球機(jī)壓制成塊，控制壓塊時(shí)壓強(qiáng)25Kg;
[0063]真空還原：將壓制成塊的物料用料舟盛裝，送入真空還原罐，在25Pa的真空條件下還原3小時(shí)，控制還原溫度1000℃，得到金屬鎂40.5g，還原渣243.2g鎂回收率95.9%。
[0064]實(shí)施例2
[0065]與實(shí)施例1相同之處不在贅述，不同的是
[0066]具體操作流程為：
[0067]粉碎備料：取一號(hào)含銅廢鎂磚，用粉碎機(jī)粉碎，經(jīng)100目篩網(wǎng)過篩后得到含銅廢鎂磚粉料，取硅鈣合金，研磨至100目以下，將含銅廢鎂磚粉料250g、硅鈣合金粉料40g、氟化鈣6g混合均勻后，用制樣壓球機(jī)壓制成塊，控制壓塊時(shí)壓強(qiáng)25Kg;
[0068]真空還原：將壓制成塊的物料用料舟盛裝，送入真空還原罐，在32Pa的真空條件下還原4小時(shí)，控制還原溫度1100℃，得到金屬鎂40.9g，還原渣247.8g，鎂回收率96.8%。
[0069]實(shí)施例3
[0070]與實(shí)施例1和實(shí)施例2相同之處不在贅述，不同的是
[0071]具體操作流程為：
[0072]粉碎備料：取二號(hào)含銅廢鎂磚，用粉碎機(jī)粉碎，經(jīng)100目篩網(wǎng)過篩后得到含銅廢鎂磚粉料，取硅鈣合金，研磨至100目以下，將含銅廢鎂磚粉料250g、硅鈣合金粉料50g、氟化鈉6g混合均勻后，用制樣壓球機(jī)壓制成塊，控制壓塊時(shí)壓強(qiáng)25Kg;
[0073]真空還原：將壓制成塊的物料用料舟盛裝，送入真空還原罐，在40Pa的真空條件下還原3.5小時(shí)，控制還原溫度1150℃，得到金屬鎂54.8g，還原渣241.5g，鎂回收率97.4%。
[0074]實(shí)施例4
[0075]與實(shí)施例1-實(shí)施例3相同之處不在贅述，不同的是
[0076]具體操作流程為：
[0077]粉碎備料：取二號(hào)含銅廢鎂磚，用粉碎機(jī)粉碎，經(jīng)100目篩網(wǎng)過篩后得到含銅廢鎂磚粉料，取硅鈣合金，研磨至100目以下，將含銅廢鎂磚粉料250g、硅鈣合金粉料60g、氟化鈉7.5g混合均勻后，用制樣壓球機(jī)壓制成塊，控制壓塊時(shí)壓強(qiáng)25Kg;
[0078]真空還原：將壓制成塊的物料用料舟盛裝，送入真空還原罐，在48Pa的真空條件下還原4小時(shí)，控制還原溫度1250℃，得到金屬鎂55.1g，還原渣247.4g，鎂回收率98.0%。
[0079]綜上，本發(fā)明以“廢碎備料——真空還原提取金屬鎂——還原渣返回火法熔煉回收銅”為主干工藝處理含銅廢鎂磚，實(shí)現(xiàn)了含銅廢鎂磚中銅、鎂的資源化回收，工藝流程短，回收效率高，既解決了傳統(tǒng)火法工藝影響爐況的難題，又規(guī)避了現(xiàn)有濕法工藝成本高、廢水量大的不足，全流程鎂回收率大于95%，銅回收率大于99%，實(shí)現(xiàn)了含銅廢鎂磚中銅鎂的資源化高效回收。
[0080]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
說明書附圖(5)
聲明：
“含銅廢鎂磚資源化利用的方法” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請(qǐng)聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：江西銅業(yè)集團(tuán)（貴溪）冶化新技術(shù)有限公司
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