铜渣中铜铁选择性氯化的基础研究及其资源化

According to the difficulty of copper slag comprehensive utilization, our putting forward new study thought "copper and iron Recovery from Copper Slag by selective chlorinated and its utilization".According to the difficulty of copper slag comprehensive utilization, our putting forward new study thought "Base Metals Recovery from Copper Slag by selective chlorinated".The first by controlling partial pressure of the chlorine, Cu element was volatilizated prioritily by selectived chlorination; The Second the physical properties of the copper slag must be changed, and by controlling the oxygen partial pressure make the FeO into strong magnetic Fe3O4; and finally a magnetic iron ore concentrate, the rest of the CaO - Al2O3 - SiO2 system can be used. The research was innovative technology and feasibility. All kinds of copper slag is composed of copper, iron, aluminum, calcium and silicon. various kinds of slag of copper, iron occurrence state is the same, so this method is applicable to all kinds of copper slag. The results of this study to expand the application field of chloride metallurgy and rich chloride metallurgical theory and has important significance.

针对铜渣综合利用的难点，本课题组提出新的研究思路“铜渣中铜铁选择性氯化的基础研究及其资源化”。首先通过合适的氯化剂，选择性氯化优先氯化挥发Cu元素；其次改变铜渣物性，Fe以2FeO•SiO2存在，加入脱硅剂CaO使FeO成为自由状态，通过控制氧分压使FeO转变成强磁性的Fe3O4，最后过磁选获得铁精矿，剩余的CaO-Al2O3-SiO2渣另做他用。该技术思路可行性好。铜渣中铜铁钙铝硅组分是各种铜渣的共性，各种渣中铜铁元素的赋存状态也是一样的，因而本方法适用各种铜渣。本研究的成果对拓展氯化冶金的应用领域和丰富氯化冶金理论有重要的意义。

目前，国内的铜渣年产量已经超过1500万吨，其中绝大部分经过简单浮选后被废弃堆存在渣场。大量堆存的铜渣一方面不但占用了土地，并且造成严重的环境污染，另一方面，铜渣中含有的40%左右的Fe未能得到合理的回收利用，造成了极大的资源浪费。参考目前国内外对于从铜渣中回收铁资源的研究现状，本研究进行了CO2-CO气氛下焙烧铜渣后形成和富集回收磁铁矿的实验研究。利用XRD、SEM、EDS和元素含量分析等手段，研究了铜渣在CO2-CO气氛中焙烧后，磁铁矿的物相、微观结构、磁选回收铁品位和铁回收率随各工艺参数改变的影响。. 中低温焙烧铜渣的XRD物相组成表明，焙烧过程中，铜渣中的铁橄榄石逐渐转变成了磁铁矿和CaSiO3，并伴随有少量的钙铁橄榄石生成。 铜渣中的铁橄榄石逐渐分解转变成磁铁矿颗粒，并不断的迁移聚集形成较大的磁铁矿晶粒，最终逐渐连成片状附着在辉石基体表面；但是，焙烧温度过高、CO2进气流速过大或者焙烧时间过长均不利于磁铁矿颗粒的成核和聚集长大。在25%CaO添加量，焙烧温度1050℃，CO2和CO的进气流速分别为190 mL·min-1和10 mL·min-1，保温时间2h，分选粒度74～25μm，磁场强度170mT条件下焙烧铜渣后磁选得到的磁铁矿精矿铁品位为54.79%，铁回收率为80.14%，基本实现了铜渣中铁的回收。. 25%CaO和铜渣在1300℃保温焙烧，铜渣中的Fe2SiO4已基本转变成了Fe3O4晶体，并且不断长大和迁移聚集形成了粒度尺寸在30到100μm之间的片状Fe3O4颗粒。过高的温度会加快其与游离的Ca2SiO4生成新的钙铁橄榄石，阻碍了Fe3O4的迁移聚集，造成精矿铁品位和铁回收率的下降。CO2和CO进气流速分别为190 mL·min-1和10 mL·min-1下高温焙烧铜渣，生成Fe3O4晶体颗粒尺寸为30μm～80μm，有部分晶体颗粒能达到100μm，且其内部几乎不夹杂其他杂质元素。在反应前期延长焙烧反应时间有利于Fe2SiO4的分离和Fe3O4的生成。但是，经过一定的反应时间后，铜渣中生成的Fe3O4晶体越来越多并且析出，导致熔渣粘度增加，抑制了Fe3O4的迁移聚集，Ca2SiO4会与游离的FeO结合生成钙铁橄榄石，加剧Fe的损失，最佳保温时间为2h。