【摘要】：以國內(nèi)某典型銅渣為研究對象,進行轉(zhuǎn)底爐直接還原-磁選工藝與轉(zhuǎn)底爐直接還原-燃氣熔分工藝的對比研究。首先通過基礎(chǔ)試驗確定最佳的反應(yīng)參數(shù),在此基礎(chǔ)上進行中試擴大試驗,并揭示銅渣轉(zhuǎn)底爐直接還原過程機理,最后對它們的能耗進行計算與對比分析。研究結(jié)果表明:經(jīng)過轉(zhuǎn)底爐直接還原,銅渣中的鐵橄欖石Fe_2SiO_4和磁鐵礦Fe_3O_4相轉(zhuǎn)變?yōu)楹薪饘勹FFe、二氧化硅SiO_2和少量輝石相Ca(Fe,Mg)Si_2O_6的金屬化球團,鐵顆粒聚集長大形成鐵連晶,具備通過磨選或熔分進行進一步富集的條件。金屬化球團通過磨選工藝獲得的金屬鐵粉TFe品位為91.12%,鐵回收率為86.36%,通過燃氣熔分工藝獲得的鐵水TFe品位為94.93%,鐵回收率為97.52%。轉(zhuǎn)底爐直接還原-燃氣熔分工藝能耗比轉(zhuǎn)底爐直接還原-磨選工藝的高約30%。
【圖文】：

轉(zhuǎn)底爐直接還原燃氣熔分[1516]2種工藝流程進行基礎(chǔ)試驗和工業(yè)化中試研究，分別從工藝、產(chǎn)品和能耗3個方面進行比較，不僅得到磨選鐵粉和熔分鐵塊產(chǎn)品，同時在布袋收塵系統(tǒng)收集到ZnO質(zhì)量分數(shù)為68.54%的粉塵，可以作為鋅冶煉廠的優(yōu)質(zhì)原料，為國內(nèi)外銅渣中有價金屬綜合回收提供一種新的方法。1原料與試驗方法1.1原料分析研究用銅渣為國內(nèi)某閃速爐銅渣選銅后的尾礦，銅渣中化學成分如表1所示。由表1可知：銅渣中有價金屬Fe，Cu，Pb和Zn質(zhì)量分數(shù)均較高。該銅渣粒度較小，粒度低于0.043mm的銅渣質(zhì)量分數(shù)占84.86%。圖1所示為銅渣的XRD衍射圖譜。由圖1可知：銅渣中含鐵礦物主要為鐵橄欖石(Fe2SiO4)及磁鐵礦(Fe3O4)，沒有發(fā)現(xiàn)其他含鐵礦物。選用當?shù)責o煙煤作為還原劑，其固定碳質(zhì)量分數(shù)為74.53%；選用工業(yè)石灰石做助熔劑，CaCO3質(zhì)量分數(shù)為90.05%，工業(yè)純堿Na2CO3質(zhì)量分數(shù)為98.5%。表1銅渣化學成分(質(zhì)量分數(shù))Table1Chemicalcompositionofcopperslag%TFeFeOCuCaOMgOSiO2Al2O340.55041.8100.2601.7402.08033.2002.290Na2OK2OPbZnPS0.4000.6100.5102.5600.0220.087圖1銅渣的XRD衍射圖譜Fig.1XRDpatternsofcopperslag1.2試驗方法試驗分2步進行：首先進行基礎(chǔ)試驗研究，之后進行轉(zhuǎn)底爐中試研究�；A(chǔ)試驗的目的主要是模擬轉(zhuǎn)底爐還原的條件，得出最佳的配料參數(shù)、還原參數(shù)、金屬化球團磨礦磁選參數(shù)和金屬化球團熱裝熔分參數(shù)，從而為下步中試驗提供準確的工藝控制條件。在基礎(chǔ)試驗中，按照設(shè)計的不同質(zhì)量比例將銅渣、還原煤、添加劑和粘結(jié)劑混合均勻后，用圓盤造球機將混合好的物料造成圓球，放入150℃恒溫干燥箱內(nèi)烘干。烘干的球團放在耐火材料制成的盤上，放入已達到預設(shè)溫度?

第10期曹志成，等：銅渣轉(zhuǎn)底爐直接還原磁選與熔分工藝比較2567達熔分時間后將坩堝取出，放在空氣中冷卻至室溫，得到熔分鐵塊和熔分渣。2基礎(chǔ)試驗結(jié)果與分析2.1直接還原-熔分流程影響因素研究在基礎(chǔ)試驗中，通過控制還原煤用量、還原溫度、還原時間來提高球團的金屬化率，在試驗過程中，發(fā)現(xiàn)還原溫度對球團金屬化率影響最大。通過理論計算和試驗確定還原煤質(zhì)量為銅渣原礦質(zhì)量的25%，還原時間為35min，分別選擇還原溫度為1100，1150，1200，1250和1300℃進行試驗，結(jié)果如圖2所示。1—鐵金屬化率；2—C質(zhì)量分數(shù)。圖2還原溫度對金屬化率和碳含量的影響Fig.2Effectofreductiontemperatureonmetallizationrateandcarboncontent由圖2可知：球團金屬化率隨著還原溫度的升高而不斷增大。當還原溫度從1100℃升高到1250℃時，，球團金屬化率從70.32%提高到82.56%；當還原溫度繼續(xù)升高時，球團出現(xiàn)熔化現(xiàn)象。本研究選取還原溫度為1250℃，此時球團金屬化率為82.56%，剩碳質(zhì)量分數(shù)為4.78%。金屬化球團中保留剩碳的原因是為了后續(xù)熔分過程中進一步還原球團中的鐵元素，從而保證較高的鐵回收率。將上述金屬化球團作為后續(xù)熱裝熔分的原料，重點考察石灰石質(zhì)量分數(shù)與熔分時間對鐵品位和回收率的影響。2.1.1石灰石用量對熔分效果的影響球團熱裝加入剛玉坩堝中進行熔分，熔分前加入不同質(zhì)量分數(shù)的石灰石，其質(zhì)量分數(shù)分別為金屬化球團質(zhì)量的5%，10%，15%，20%，30%和40%；熔分溫度為1550℃，熔分時間為60min。結(jié)果如圖3所示。由圖3可知：在還原煤質(zhì)量分數(shù)為25%時，當石灰石質(zhì)量分數(shù)由5%增加到40%后，鐵品位相對比較穩(wěn)定，在93%~94%之間，鐵回收率在93.88%~98.12%之間，其中石灰石質(zhì)量分數(shù)為30%時鐵回收率最高；隨著石灰石質(zhì)量分數(shù)的增加，CaO?

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