刘慧利等[31-32]开展了铜渣煅烧实验研究,初步探明了空气条件下煅烧过程铁橄榄石相的衍变机理,研究表明铁橄榄石在煅烧过程中发生了物相转变,通过控制反应温度和气氛可实现铁橄榄石相转变为磁铁矿相:
廖曾丽等[33]开展了铜渣在中低温条件下的氧化改性研究,表明:在600℃-800℃范围内,随着氧化温度升高和氧化时间延长,铁橄榄石逐渐消失,转变为Fe3O4和Fe2O3,且物相粒度趋向均匀,35-50μm级铜渣在800℃保温60min,Fe3O4面积分数可达43.39%,与刘慧利等研究基本一致。
因此,基于上述研究及现有处理工艺的不足,提出了采用双层复合球团对铜渣进行无污染氧化焙烧处理,在低于铜渣熔化温度进行氧化焙烧,铜渣内不添加任何添加剂,同时利用球团外面的碱性氧化物包覆层对S、As等有害元氧化成的气态产物进行反应固化,后续采用选矿法进行处理[34]。该工艺克服了已有铜渣处理工艺中存在的不足,降低焙烧过程对环境的污染,实现铁、铜、硅等有价元素在固态条件下分离,不需添加碱性氧化物(CaO、MgO、CaF2),解决了熔态条件下铁水脱铜及其他有害元素溶解的难题,并可同时制备高附加值的白炭黑和氧化铁粉。
工艺原理如图1所示:
图1 双层复合球团脱除固化铜渣中有害元素硫砷原理图
4、结论:
对现有的传统的铜渣处理方法进行了详细分析,指出了其中存在的不足。在上述分析的基础上,笔者结合近些年从事非高炉炼铁方面的研究经验,提出了采用双层复合球团对铜渣进行无污染氧化焙烧处理,在低于铜渣熔化温度进行氧化焙烧,铜渣内不添加任何添加剂,同时利用球团外面的碱性氧化物包覆层对S、As等有害元氧化成的气态产物进行反应固化,后续采用选矿法进行处理。与原有的处理技术相比,降低处理过程对环境的污染,实现铁、铜、硅等有价元素在固态条件下分离,不需添加碱性氧化物(CaO、MgO、CaF2),解决了熔态条件下铁水脱铜及其他有害元素溶解的难题该工艺流程具有流程短、环境负荷小、有价元素综合利用率高等优点,是解决铜渣综合利用问题的一种很有发展前途的方法。