铜渣中TFe品位通常在38%~42%之间,有的高达45%,具有一定的利用价值。多年来,从铜渣中分离铁精粉(铁精矿)和直接还原铁受到广泛重视,但从已知的工业实践活动看多归于失败,由此制约了铜渣资源化利用的正常进展。
那么造成铜渣资源化利用工业实践活动失败的原因是什么呢? 这里向关注于铜渣资源化利用有关人士做简要分析。
长期以来,社会上一些由铜渣分选铁产品的工业实践活动之所以归于失败,其最根本原因在于以下几个方面:
1、投资者对铜渣中铁的物相及其它元素的化学组成不了解,也就是说对铜渣的物性特征不了解,盲目崇信、采用那些未经实践检验的课堂技术或文献技术,由此造成了技术路线选择上的失误。
铜渣中有占含铁总量75%~85%的铁元素以无磁性的氧化亚铁与铜渣中的二氧化硅结合,形成另外一种矿物,即铁橄榄石,也叫硅酸亚铁;另有占含铁总量15%~25%的铁为有磁性的磁铁矿,独立赋存于铜渣中,这种物相状态对铁元素的分离极其不利。
(1)采用直接磁选法工艺分离铜渣中的铁生产铁精粉时,只能将有磁性的磁铁矿选出,而对于无磁性的氧化亚铁却无可奈何,这是直接磁选法处理铜渣分选铁精粉过程铁选出率低的根本原因。
(2)在采用磁化(氧化)焙烧工艺处理铜渣分选铁精粉时,由于不能将铁橄榄石中的氧化亚铁和二氧化硅有效分离,因此对氧化亚铁的氧化存在较多障碍,而且氧化亚铁与二氧化硅结合在一起,即便少量氧化亚铁被氧化为磁铁矿,那么选出的铁精粉也含杂质较高,品位难以符合国家标准要求。
以上两种工艺都不能把铜渣中的铁有效选出,而且所得铁精粉含杂质较多,全铁品位难以达到国家标准关于磁铁精矿>60%、赤铁精矿>58%的要求。同时,由于铁精矿市场价格不高,以全铁品位为63%~65%的铁精粉为例,目前的市场价在800~850元/吨之间,以所述工艺处理铜渣难以获得经济效益。
(3)在以深度还原工艺处理铜渣生产直接还原铁时,由于不能同步完成对铜渣铁橄榄石中氧化亚铁和二氧化硅的分离,因此也存在着铁选出率低,所得直接还原铁品位偏低,杂质含量高,产品中全铁品位难以达到国家标准关于炼钢用直接还原铁全铁品位>88%、硫酸法
钛白粉用还原铁粉金属铁品位>84%的要求。
2、设备选型不合理,所使用的设备不能满足由铜渣生产还原铁粉的技术要求。采用深度还原工艺在固态工况下生产直接还原铁,主体设备是还原窑炉,可以使用的还原窑炉有转底炉、隧道窑和回转窑等,从气氛控制、自动化和连续生产的易实现性角度考虑优选为回转窑。
但是,用回转窑做还原窑炉存在一个致命性缺陷,那就在运行过程极易出现结圈现象。造成这种情况的原因,一是铜渣中存在着较多的低熔点灰份,还原过程低熔点灰份容易进入熔融状态而导致结圈现象的发生;同时,回转窑还存在着窑室温度的均匀性和精准调控等问题,加之燃烧方式上的缺陷,会使窑室各点位的温度控制不精准,造成局部温度过高,由此造成铁及低熔点灰份局部进入熔融状态,由此造成结圈。结圈问题是回转窑法处理铜渣过程的一只拦路虎,不予解决将使生产寸步难行,贵州、四川、甘肃等地一些企业的工业实践活动已充分证明了这一点。
3、在采用深度还原工艺处理铜渣生产直接还原铁时,对烧成物中金属铁的二次氧化防控措施不完善,造成烧成物中的金属铁在冷却、研磨、磁选和干燥过程被二次氧化,由此造成所得直接还原铁产品金属化率难以达到国家标准关于炼钢用直接还原铁>88%。
4、铜渣中除铁以外还含有铅、砷、锌、锡、锑、铜等杂质成分,还原过程除铅、锌外对其它杂质元素缺乏分离手段,导致直接还原铁产品杂质成分超标,严重影响产品的商品价值。
以上所述四个方面的问题是一个时期以来国内由铜渣分选铁精粉或直接还原铁工业实践活动归于失败的主要原因,如果想要成功获得对铜渣中铁资源的有效利用,就应全面解决以上所述问题。
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