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目前我国铜产量的90%以上均为火法冶炼生产,火法冶炼生产1t精铜将产出2.2t左右渣。2015年底我国精炼铜产能为1056万吨,按这个产能计算,我国2015年就产出2300万吨的冶炼铜渣,这些铜渣不仅占用大量的土地,铜渣中含有的各种碱性重金属还污染土地和当地环境。通过对甘肃某厂提供的铜渣进行化学分析,发现铜渣中含有多种有价金属,特别是铁元素含量可达40%,高于我国很多矿石品位。如果可以有效的回收利用铜渣中的铁,仅2015年所产铜渣就可以回收近1000万吨铁。由此可见,回收利用铜渣中的铁可以减轻当地铜渣堆存占地和环境污染问题。本课题以此铜渣为原料,对铜渣进行理化分析和矿相分析,探讨相关因素对铜渣直接还原和熔融还原提铁的影响,以获得实验室条件下铜渣提铁的最优影响参数,为后续的半工业化和工业化生产提供理论指导和基本的实验数据。现有铜渣中的铁的赋存形式主要是铁橄榄石(Fe2SiO4),铁橄榄石稳定性高且还原性能差,如果直接进行提铁实验,铜渣碱度仅为0.4,铜渣中FeO活度较低,阻碍还原反应的进行,在此碱度条件下的还原开始温度可达1042.2K,加大了还原成本,因此在铜渣提铁前需要对试样进行改质处理,调整铜渣的碱度。实验中发现,向铜渣中添加一定量的CaO,可以使铜渣中的铁橄榄石中稳定的SiO2被替换,降低了还原反应的开始温度,且随着CaO的加入,熔池碱度增加,FeO活度随之增加。但过量的CaO会使渣黏度增加,阻碍反应的进行;此外,利用动力学知识对影响熔融还原反应的因素进行分析,发现随着温度的增加,渣的黏度会随之降低,从分子理论讲,渣黏度降低,反应的动力学条件得到改善,铁的还原率上升,但无限升高温度并不能无限提高反应速率,当温度超过一定范围,还原反应达到平衡,此时继续升高温度对反应影响不大。因此,实验中对温度和碱度对提铁反应的影响进行了优化实验研究。此外,因铜渣改质需要调整碱度添加CaO和还原剂煤粉,所以需要对其造球工艺进行研究,判断改质后铜渣的成球性能及生球性能。经过对铜渣造球工艺包括加水加料方法和造球机的控制方法的改善,对利用铜渣生产的生球进行测试,发现通过向铜渣中添加2%的膨润土可以增加生球的强度,且在碱度为1.0、1.2时,生球性能包括落地强度、抗压强度和爆裂温度、干燥后生球的抗压强度均可以满足生产要求。利用球团继续冶炼试验,利用控制变量的方法对试验结果进行分析,发现每100g铜渣配28.08gCaO即铜渣碱度达到1.2时,添加13.3g的煤进行还原,还原温度1450℃并保温50min的条件下,铁还原率最高,渣铁分离效果最好。在此条件下进行半工业化实验,可得到铁还原率80.9%的效果,达到实验目的。