一种铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种铜冶炼尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙的方 法。
【背景技术】
[0002] 铜尾渣为冶炼产生的铜渣经破碎、筛分后，将粒度< 12mm的炉渣进行球磨之后进 行两次浮选提取铜后的尾渣。通过之前阶段的处理后，铜尾渣的化学成分主要为铁橄榄石、 Si〇2和CaO,部分Fe3〇4、Fe2〇3、Al2〇3和少量的MgO、K2〇、Na2〇等，此外还含有血、211、〇1、11等微 量元素。渣中铁的品位一般在40 %左右，远大于铁矿石的可开采品位(29.1 % )，渣中硅元素 含量也高达20 %，是理想的硅源。
[0003] 目前铜尾渣的处理方式除少部分用于水泥工业以外，大部分作堆弃处理。堆积的 铜尾渣因其颗粒较小容易被风吹起造成空气污染，且在自然环境下铜尾渣浸出的有害重金 属会污染水体、土壤，从而影响农业、渔业和林业的生产，并造成经济损失。在水泥混凝土工 业中，铜尾渣主要集中于作为烧制水泥熟料的原料、作为矿化剂、作为水泥混凝土混合材等 方面的制备。这些应用虽然实现了一定的经济价值，但对于铜尾渣的利用仅仅停留在其物 理性能上，而渣中残留的铁、硅资源并没有得到充分的利用，资源化利用率极低。同时，对于 铜尾渣的其他方面研究也比较有限。部分研究者对铜尾渣进行高温还原处理深度提铁，但 过程中需要配入大量的焦粉和氧化钙，且还原温度高达1200~1300°C，能量与物料消耗巨 大，同时铜尾渣中硅组分也未进行有效利用。也有部分学者将尾渣进行1300°C左右的高温 焙烧，使用渣中铁组分转为磁铁矿相选择性富集，再经过磁选将部分铁进行回收。但该方法 同样也面临着巨大的能耗与回收铁硅元素不充分等问题，其原因在于，铜尾渣中铁主要以 铁橄榄石（2Fe0 · Si02)、磁性氧化铁(Fe304)的物相存在于渣中，且弱磁性的铁橄榄石所占 比例较大，因此磁选法分离硅铁无法实现。而铁橄榄石相因结构致密且熔点较高（1209°C)， 很难通过现行技术进行破坏，使其硅、铁相分离，资源化利用率极低。因此在我国现有资源 紧缺及环境保护的严峻形势下，开发铜尾渣资源化综合利用技术，对促进循环经济和可持 续发展具有重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种铜尾渣生产铁精矿联 产活性硅酸钙的方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
[0006] -种铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，包括以下步骤：
[0007] (1)将铜尾渣与碱混合进行熔炼，熔炼完成后水浸、过滤，得到滤渣I和滤液I;所述 滤渣I经洗涤、干燥得到富铁精矿；
[0008] (2)在所述滤液I中加入熟石灰和表面改性剂进行原位改性，得到滤渣II和滤液 II，所述滤渣II经洗涤干燥后得到活性硅酸钙，所述滤液II经蒸发结晶后返回步骤（1)中循 环使用。所述活性硅酸钙又称高分散硅酸钙，表面存在硅氧基和硅醇基官能团，有很强的补 强性能，对橡胶有良好的亲合性和高度的分散性，从而可提高制品的力学强度，显著地提高 复合物性能和使用价值。活化指数表征硅酸钙的表面润属性，水合硅酸钙具有矫情的亲水 性，活性硅酸钙表现为亲油性，活化指数越大，亲油性越好。活性硅酸钙的表面上形成了一 层单分子膜，分体分散度提高，使得克力荐空隙减少，吸油值下降。吸油值越低，分散性越 好。
[0009] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述步骤(2)中，表面改 性剂的加入量为滤液I中Si元素质量的1%~10%。
[0010] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述步骤（1)中，熔炼的 时间为1.5~3.5小时，熔炼温度为500~700°C，铜尾渣与碱的质量比为1:1.0~3.0。
[0011] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述步骤（1)中，浸出温 度为20~80°C，浸出时间为10~70min，浸出时固液质量比为1:10~25。
[0012] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述步骤(2)中，熟石灰 的加入量以钙元素计，滤渣I中的硅元素与熟石灰中钙元素摩尔比为1:1.0~2.0。
[0013] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述步骤(2)中，原位改 性过程中控制反应温度为70~90°C，反应时间为60~120min。
[0014] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述铜尾渣为铜冶炼过 程中经浮选贫化提铜后的固体废弃物，铜尾渣中主要元素为Fe、Si、0。
[0015] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述步骤（1)中，碱为氢 氧化钠。
[0016] 上述的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，优选的，所述步骤(2)中，改性剂 为硬酸酯钠，熟石灰中Ca(0H)2的质量分数不低于85%。
[0017] 本发明提出了以铜尾渣为原料采用低温碱性熔炼、水浸、原位改性制备铁精矿，并 生产活性硅酸钙的方法处理铜尾渣。在熔炼阶段，由于碱性介质的加入可以有效破坏FeO与 Si02之间的化学键，并与Si02结合生成硅酸盐，增加了 FeO的活度从而降低反应体系温度;熔 炼产物仅需要通过水浸即可分离其中的硅铁元素，避免了其他浸出剂的引入所带来的二次 污染问题;浸出液(滤液)通过原位改性苛化反应制备活性硅酸钙，使活性硅酸钙的制备过 程与改性过程同时进行，缩短了反应时间，同时降低了成本;制备活性硅酸钙的滤液可进行 碱回用。
[0018] 与现有技术相比，本发明的优点在于：
[0019] (1)本发明的工艺实现了铜尾渣中Fe、Si元素的定向分离、富集与相关高附加值产 品的制备，解决了铜尾渣资源化利用率低，处理能耗高，反应辅料易造成二次污染等问题。
[0020] (2)本发明具有资源综合利用率高、反应能耗低、工艺流程短、辅料可循环使用、产 品附加值高等特点:其中硅回收率2 85.5 %，铁回收率高于97.7 %。本发明所制备的富铁精 矿铁品位最高达到62.29%，满足GB/T 2593-2010二级标准，产品活性硅酸钙中有效成分 CaO的含量均高达50%，符合市场标准。
[0021] (3)本发明的工艺过程无固体废弃物产生，工艺全过程中反应辅料均可实现循环 利用，经济效果显著。本发明工艺过程产生的水可以循环使用，无废水排放。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0023] 为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述， 但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
[0024] 除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义 相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明 的保护范围。
[0025] 除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或 者可以通过公知的方法制得的产品。
[0026] 以下实施例所采用的原料铜尾渣为铜冶炼过程中经浮选贫化提铜后的固体废弃 物，主要元素为Fe、Si、0，其化学组成见表1所示。
[0027] 表1铜尾渣化学组成（％ )
[0028]
[0029] 实施例1:
[0030] -种本发明的铜尾渣生产铁精矿联产活性硅酸钙方法，其工艺流程如图1所示，包 括以下步骤：
[0031] (1)将铜尾渣磨碎至200目以下，称取10(^铜尾渣与15(^似0!1(渣碱质量比1:1.5) 混合均匀，置于马弗炉中加热至500°C，恒温1.5小时进行熔炼。熔炼产物空冷后经磨碎后水 浸20min，水浸温度40°C，固液质量