一种火法处理熔炼铜渣的方法及其产品与流程

1.本发明涉及铜渣处理领域，具体涉及一种火法处理熔炼铜渣的方法及其产品。


背景技术：

2.采用铜精矿经过火法炼铜会生成三类铜渣物质，分别为熔炼铜渣、吹炼铜渣和精炼铜渣；其中，吹炼铜渣经适当贫化后所得铜锍可返回铜冶炼主流程再利用；精炼铜渣可直接收集后进入配料系统进行循环利用，即，吹炼铜渣和和精炼铜渣均会返回到火法炼铜工序循环利用，只有熔炼铜渣由于其产生量大、铜含量较低、利用率不高，往往进行堆存处理，每生产一吨铜平均约有2～3吨熔炼铜渣产生。
3.熔炼铜渣主要由铁橄榄石(fe2sio4)、少量磁铁矿(fe3o4)和一些脉石组成，普遍含有有价金属元素，如铜、铁、铅、锌等，还可能含有有毒元素砷、锑、汞等。不同冶炼工艺的熔炼铜渣成分组成并不相同，但熔炼铜渣中的铜、铁含量普遍较高，铜含量一般＞0.5％，且含有30～40％的fe，均远高于铜矿/铁矿石的可开采品味(铜矿0.2～0.3％，铁矿石25～30％)，是极具回收价值、高附加值的二次资源。因此，为缓解高品位金属矿产资源供应愈发严峻的形势，没有采矿成本的铜渣作为一种“人造矿石”进行再冶炼已成为一种必然趋势。
4.当前，对熔炼铜渣中有价金属的回收再利用，主要集中在对其中的铜和铁进行提取，其他组分通常伴随主价组分进行回收利用。尤其是火法回收，其简单直接、所得产品中铁品位较高、铜贫化效果好、批次处理量大，是可行的铜渣资源化利用手段。但是，火法熔融还原所得的含铜铁液中的铜(＞2％)和砷含量(0.2～0.6％)普遍较高，铜和砷在钢中均属残余元素，由于其氧化势低于铁，在冶炼过程中不易去除，且含量过高在钢中易于偏析或晶界偏聚，从而产生断裂失效；尤其是在砷含量＞0.2％时，其会使钢的脆性增加，延伸率、断面收缩率及冲击韧性降低，并影响其焊接性能。若想进一步利用此含铜铁液，需进行除砷处理。
5.对于熔炼铜渣的除砷而言，现有技术中公开的方式通常是高温气化脱砷的方法，例如cn 111647738 a中给出的一种含砷铜渣焙烧气基还原脱砷的方法，该方法将惰性气体和还原气体先后通入研磨后的含砷铜渣粉进行高温焙烧，得一预脱砷铜渣，可作为后续冶炼铁水原料使用，此方法是在铜渣熔炼提铁前加一高温焙烧工艺脱砷，不可避免地产生工艺流程长、成本高投资大的问题。


技术实现要素：

6.因此，本发明要解决的技术问题在于，现有熔炼铜渣的除砷通常采用高温气化脱砷的方式，进而导致生产工艺流程长、成本高的缺陷，从而提供解决上述问题的一种火法处理熔炼铜渣的方法及其产品。
7.一种火法结合稀土改性处理熔炼铜渣的方法，包括：
8.还原熔炼：利用熔炼铜渣采用火法熔炼的方式获得含铜铁液和尾渣；
9.合金化：包括初次合金化和二次改性除杂；所述初次合金化的过程为：按照合金元
素组成要求将其余合金原料与含铜铁液混合，进行精炼脱气获得含铜钢液；所述二次改性除杂的过程为：在含铜钢液中加入稀土物质改性后获得合格钢液。
10.所述含铜铁液的组成为fe≥90％，c 2～4％，cu≥2％，pb≥0.05％，zn≥0.02％，as≥0.2％，p≥0.05％，s≥0.05％；
11.和/或，所述合格钢液中的re为0.02～0.05％，pb≤0.01％，zn≤0.01％，as≤0.08％，p≤0.006％，s≤0.006％，o≤0.006％，n≤0.002％；
12.和/或，所述还原熔炼的步骤为：在铜渣中加入其质量5-10％的还原剂和其质量10-30％的调整剂，升温至1450℃～1550℃并保温30min～50min进行还原提铁；
13.优选的，所述还原剂为固体碳；和/或，所述调整剂为石灰石、生石灰、白云石、菱镁石中的至少一种；
14.更优选的，所述还原剂为块煤、焦煤、无烟煤中的至少一种。
15.一种耐磨钢材的制备方法，包括采用上述的方法获取合格钢液，将合格钢液依次经过连铸连轧和热处理调质制得。
16.所述合金化步骤中添加的其余合金原料包括硅铁合金、铬铁合金、锰铁合金和助剂；优选的，所述助剂包括脱硫剂和脱磷剂；更优选的，所述助剂还包括废钢中的至少一种。脱硫剂和脱磷剂的种类和用量，本领域技术人员基于实际情况进行添加，只要能达到将硫和磷含量降低到目标值即可，属于常规手段，在此不再赘述。
17.所述合格钢液的组成为c 0.2～0.6％，si 1.0～1.8％，mn 0.8～1.5％，cr2～4％，cu 0.5～1.5％，re 0.02～0.05％，pb≤0.01％，zn≤0.01％，as≤0.08％，p≤0.006％，s≤0.006％，o≤0.006％，n≤0.002％，余量为铁。
18.所述合格钢液的获取的步骤中，保持温度＞1550℃；
19.和/或，所述连铸连轧的过程为：使铸坯温度为1180℃～1230℃，均温0.5～1h后进行连轧，初轧温度为1020～1050℃，压下率50％，终轧温度为920～950℃，压下率30％；
20.和/或，所述热处理调质的过程为：连轧后以＞5℃/s的冷速冷却至室温，而后经400℃回火1.5～2.5h后空冷至室温。
21.一种耐磨钢材，采用上述的制备方法制备得到。
22.一种矿渣粉，采用一种火法结合稀土改性处理熔炼铜渣的方法中的尾渣在出渣时经急冷、干燥后制备得到。
23.一种铜渣基水泥，按照重量份数计，采用100份的上述矿渣粉、0～15份的激发剂、0.1～0.5份的助磨剂、3～6份的石膏、50～70份的水泥熟料经过混匀粉磨后制备得到。
24.所述矿渣粉的含水量≤1％；
25.和/或，所述激发剂包括粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙中的至少一种，优选的，所述激发剂由质量比为100：10～30：5～20：80～100的粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙组成；
26.和/或，所述助磨剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇和聚合醇胺中的至少一种；
27.和/或，所述石膏为无水石膏、半水石膏、二水石膏、磷石膏和脱硫石膏中的至少一种。
28.本发明技术方案，具有如下优点：
29.1.本发明提供的一种火法结合稀土改性处理熔炼铜渣的方法，针对熔炼铜渣火法
熔炼所得铁液中含铜及砷量过高，无法应用于铁基金属产品生产的问题，采用了与现有技术中公开的高温气化脱砷完全不同的处理方式，即无需在火法熔炼之前进行高温气化脱砷，而是直接采用熔炼铜渣进行火法熔炼获得含铜铁液后，再在含铜铁液中加入合金化所需合金元素进行精炼脱气获得含铜钢液，在含铜钢液中加入稀土物质(re)进行二次改性以去除含铜钢液中的砷。本发明的处理方式无需额外增加高温气化脱砷的步骤，只需在合金化的过程中添加稀土物质即可实现砷的去除，制备工艺更加简单，制备成本更低；
30.其中，利用稀土物质去除含铜钢液中的砷的机理为：稀土元素具有极强还原性，加入含铜钢液中形成re-s-as、re-o-as、re-as、re-o-s系列夹杂物；该类夹杂物会在含铜钢液中上浮，只需去除上浮的夹杂物即可达到降低砷的目的，可以将最终制备得到的合格钢液中as含量降低到0.08％以下，满足gb/t 700-2006《碳素结构钢》中as的含量要求；
31.同时，本发明通过在含铜钢液中加入稀土物质，在形成夹杂物上浮的同时，该稀土物质还可改变钢液中夹杂物形状，如mns夹杂可由长条状变为近球形，显著提升夹杂物与晶界之间抵抗裂纹的能力，有利于强韧性的进一步提高。并且残留于含铜钢液中的re，与o、s形成re-o-s系微米级夹杂物或纳米级析出相，可起钉扎晶界和析出强化作用；尤其是作为活性夹杂物的re-o-s在后续钢液凝固过程中可以诱导针状铁素体形核，具体的，针状铁素体在奥氏体晶粒内部活性夹杂物表面形核并长大，形成温度介于450～650℃，属于中温转变产物，具有针状外形、交叉互锁、高位错密度以及大角度晶界等特点，可有效细化组织、提高性能。
32.2.本发明提供的一种耐磨钢材的制备方法，其采用本发明中的合格钢液作为原料依次经过连铸连轧和热处理调质制得；由于原料中含有合适量的铜，在制备过程中，当冷至750℃及以下时，固溶于奥氏体中的铜元素将以富铜相(ε-cu相)形式沉淀析出，有利于发挥沉淀强化作用，提高强度、硬度和耐磨性能；具体的，本发明采用稀土除杂改性方式，将铁液中砷含量降至理想水平，再利用含铜相和稀土硫氧化物的沉淀析出，发挥其弥散强化作用的同时诱导针状铁素体的形成，辅以连铸连轧及热处理参数调控，形成马氏体、贝氏体、针状铁素体和残余奥氏体的复相组织，进一步提高其强度、硬度。
33.3.本发明提供的一种矿渣粉，其直接采用熔炼铜渣火法熔炼获得的尾渣直接急冷后干燥并粉碎得到，由于直接采用了急冷的方式，可以使最终获得的矿渣粉中的玻璃相占比≥85％，进而提高水化活性潜能，有利于熔渣的产品化应用；本发明制备得到的矿渣粉符合gb/t 18046-2017中对用于水泥、砂浆和混凝土的矿渣粉玻璃体含量的要求，是保证矿渣粉高水化活性的基础。
34.4.本发明提供的一种铜渣基水泥，进一步限定了采用的矿渣粉与激发剂、石膏、助磨剂、水泥熟料经过混匀粉磨制备的工艺，本发明采用的矿渣粉与其他物料混合后粉磨的方式，相比于直接掺入成品水泥的方式，可同时发挥机械活化和化学活化的效果，更有利于水化活性的提升，产品性能更均匀；本发明制备得到的一种铜渣基水泥的比表面积≥400m2/kg，密度≥2.8g/cm3，水泥：水：砂＝1:0.5:3时制得的胶砂试块在标准养护条件下7d活性指数≥75％，28d活性指数≥95％，且抗压强度≥42.5mpa；因此，本发明通过快冷-机械-化学活化的复合激发手段，促进铜处理熔融尾渣活性的进一步发挥，使制备得到的铜渣基水泥的强度达普通硅酸盐425水泥的要求，可用于房屋、道路、桥梁建筑等的混凝土施工中，养护制度与普通混凝土相同，无需额外投入工程成本；显著提高了铜渣的利用率，有利
于铜渣的大宗消纳，具有良好的经济效益和社会环境效益；
35.同时，通过限定矿渣粉的含水量≤1％的方式，能避免粉磨时即进行水化反应，保证活性。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
38.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
39.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
40.实施例1
41.一种火法处理熔炼铜渣以制备耐磨钢材的方法，其具体过程如下：
42.(1)还原熔炼：
43.将熔炼铜渣、还原剂(块煤)和调整剂(石灰石)送还原炉熔炼后得含铜铁液和尾渣。其中，还原剂配入量按铜渣中铁含量计算，且实际配入量≥1.5
×
理论配入量，本实施例中，基于熔炼铜渣的原料情况，换算后熔炼铜渣、还原剂和调整剂按100：7：20的质量比添加。
44.还原熔炼所采用的还原熔炼炉为电炉，如中频感应电炉、电弧炉等。炉内物料加热至1200℃～1300℃时开始熔化，形成熔池后继续升温至1500℃进行充分还原提铁，保温40min，探渣中fe≤1％即可将上层熔渣倒出。底层铁水可继续在炉中保留，继续进下一批物料，待2～3炉物料还原熔炼出渣完毕时，可视情况调出部分含铜铁液；本步骤中保持炉底具有含铜铁液有利于保持炉温和连续操作，加快生产节奏和工作效率。
45.熔炼铜渣中的铜、铁被还原进入含铜铁液，铅、锌元素进入烟气后续可被回收，有少量残留于含铜铁液中；而砷残留于含铜铁液中的较多，本实施例中该含铜铁液的具体组成如下表1所示，含铜铁液中的c、pb、zn、as、p和s含量均高于钢所需成分范围，其中，c为熔炼时还原剂的过量加入所致，其余为铜渣中元素在铁液中的残留。
46.(2)合金化
47.按照c 0.2～0.6％，si 1.0～1.8％，mn 0.8～1.5％，cr 2～4％，cu 0.5～1.5％的要求，将硅铁合金、铬铁合金、锰铁合金和常规助剂(脱硫剂、脱磷剂)加入含铜铁液中，进行初次精炼合金化，经过精炼脱气后得含铜钢液，在含铜钢液中加入200g/t的稀土合金(稀
土铈铁合金)以改性除杂得到合格钢液，该合格钢液的组成如下表2所示。其中，合金化过程中始终保持钢液温度＞1550℃。
48.(3)耐磨钢材成品制备
49.将上述步骤制备得到的合格钢液采用连续铸造的方式，经连轧后得耐磨衬板钢坯料，再经热处理调质后得耐磨衬板成品，耐磨衬板的性能检测结果如下表3所示。
50.其中，合格钢液的浇注时要全过程保护浇注，以免钢水二次氧化致夹杂物增加影响成品性能；连轧时铸坯加热温度为1200℃，均温50min后进行双道次轧制，初轧温度为1030℃，压下率50％，终轧温度为940℃，压下率30％，双道次轧制后以＞5℃/s的冷速冷却至室温，而后经400℃回火2h后空冷至室温，即得一耐磨衬板用钢，其性能如表3所示。
51.(4)矿渣粉制备
52.尾渣出渣时经水淬急冷粒化，干燥至含水量≤1％后，粉磨得到玻璃相占比≥85％的矿渣粉，该熔渣主要成分为cao、sio2和al2o3，so3＜2％，fe＜0.5％，cu＜0.1％，pb＜0.01％，as＜0.01％。
53.(5)铜渣基水泥制备
54.在上述制备得到的矿渣粉中配入其重量5％的激发剂(由质量比为100：20：15：90的粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙组成)、5％的石膏(二水石膏)、0.3％的助磨剂(三乙醇胺)、60％的水泥熟料，混匀粉磨后即可得一铜渣基水泥，铜渣基水泥的性能如表4所示。
55.实施例2
56.一种火法处理熔炼铜渣以制备耐磨钢材的方法，其具体过程如下：
57.(1)还原熔炼：
58.将熔炼铜渣、还原剂(焦煤)和调整剂(白云石)送还原炉熔炼后得含铜铁液和尾渣。其中，还原剂配入量按铜渣中铁含量计算，且实际配入量≥1.5
×
理论配入量，本实施例中，基于熔炼铜渣的原料情况，换算后熔炼铜渣、还原剂和调整剂按100：5：30的质量比添加。
59.还原熔炼所采用的还原熔炼炉为电炉，如中频感应电炉、电弧炉等。炉内物料加热至1200℃～1300℃时开始熔化，形成熔池后继续升温至1450℃进行充分还原提铁，保温50min，探渣中fe≤1％即可将上层熔渣倒出。底层铁水可继续在炉中保留，继续进下一批物料，待2～3炉物料还原熔炼出渣完毕时，可视情况调出部分含铜铁液；本步骤中保持炉底具有含铜铁液有利于保持炉温和连续操作，加快生产节奏和工作效率。本实施例中该含铜铁液的具体组成如下表1所示。
60.(2)合金化
61.按照c 0.2～0.6％，si 1.0～1.8％，mn 0.8～1.5％，cr 2～4％，cu 0.5～1.5％的要求，将硅铁合金、铬铁合金、锰铁合金和助剂(脱磷剂、脱硫剂)加入含铜铁液中，进行初次精炼合金化，经过精炼脱气后得含铜钢液，在含铜钢液中加入300g/t的稀土合金(稀土镧铁合金)以改性除杂得到合格钢液，该合格钢液的组成如下表2所示。其中，合金化过程中始终保持钢液温度＞1550℃。
62.(3)耐磨钢材成品制备
63.将上述步骤制备得到的合格钢液采用连续铸造的方式，经连轧后得耐磨衬板钢坯料，再经热处理调质后得耐磨衬板成品，耐磨衬板的性能检测结果如下表3所示。
64.其中，合格钢液的浇注时要全过程保护浇注，以免钢水二次氧化致夹杂物增加影响成品性能；连轧时铸坯加热温度为1180℃，均温1h后进行双道次轧制，初轧温度为1020℃，压下率50％，终轧温度为950℃，压下率30％，双道次轧制后以＞5℃/s的冷速冷却至室温，而后经400℃回火2.5h后空冷至室温，即得一耐磨衬板用钢。
65.(4)矿渣粉制备
66.尾渣出渣时经水淬急冷粒化，干燥至含水量≤1％后得到玻璃相占比≥85％的矿渣粉，该熔渣主要成分为cao、sio2和al2o3，so3＜2％，fe＜0.5％，cu＜0.1％，pb＜0.01％，as＜0.01％。
67.(5)铜渣基水泥制备
68.在上述制备得到的矿渣粉中配入其重量10％的激发剂(由质量比为100：10：20：80的粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙组成)、4％的石膏(磷石膏)、0.3％的助磨剂(乙二醇)、70％的水泥熟料，混匀粉磨后即可得一铜渣基水泥，铜渣基水泥的性能如表4所示。
69.实施例3
70.一种火法处理熔炼铜渣以制备耐磨钢材的方法，其具体过程如下：
71.(1)还原熔炼：
72.将熔炼铜渣、还原剂(无烟煤)和调整剂(菱镁石)送还原炉熔炼后得含铜铁液和尾渣。其中，还原剂配入量按铜渣中铁含量计算，且实际配入量≥1.5
×
理论配入量，本实施例中，基于熔炼铜渣的原料情况，换算后熔炼铜渣、还原剂和调整剂按100：10：10的质量比添加。
73.还原熔炼所采用的还原熔炼炉为电炉，如中频感应电炉、电弧炉等。炉内物料加热至1200℃～1300℃时开始熔化，形成熔池后继续升温至1550℃进行充分还原提铁，保温30min，探渣中fe≤1％即可将上层熔渣倒出。底层铁水可继续在炉中保留，继续进下一批物料，待2～3炉物料还原熔炼出渣完毕时，可视情况调出部分含铜铁液；本步骤中保持炉底具有含铜铁液有利于保持炉温和连续操作，加快生产节奏和工作效率。本实施例中该含铜铁液的具体组成如下表1所示。
74.(2)合金化
75.按照c 0.2～0.6％，si 1.0～1.8％，mn 0.8～1.5％，cr 2～4％，cu 0.5～1.5％的要求，将硅铁合金、铬铁合金、锰铁合金和助剂(脱磷剂、脱硫剂、废钢)加入含铜铁液中，进行初次精炼合金化，经过精炼脱气后得含铜钢液，在含铜钢液中加入500g/t的稀土合金(稀土镧铈铁合金)以改性除杂得到合格钢液，该合格钢液的组成如下表2所示。其中，合金化过程中始终保持钢液温度＞1550℃。
76.(3)耐磨钢材成品制备
77.将上述步骤制备得到的合格钢液采用连续铸造的方式，经连轧后得耐磨衬板钢坯料，再经热处理调质后得耐磨衬板成品，耐磨衬板的性能检测结果如下表3所示。
78.其中，合格钢液的浇注时要全过程保护浇注，以免钢水二次氧化致夹杂物增加影响成品性能；连轧时铸坯加热温度为1230℃，均温0.5h后进行双道次轧制，初轧温度为1050℃，压下率50％，终轧温度为920℃，压下率30％，双道次轧制后以＞5℃/s的冷速冷却至室温，而后经400℃回火1.5h后空冷至室温，即得一耐磨衬板用钢。
79.(4)矿渣粉制备
80.尾渣出渣时经水淬急冷粒化，干燥至含水量≤1％后得到玻璃相占比≥85％的矿渣粉，该熔渣主要成分为cao、sio2和al2o3，so3＜2％，fe＜0.5％，cu＜0.1％，pb＜0.01％，as＜0.01％。
81.(5)铜渣基水泥制备
82.在上述制备得到的矿渣粉中配入其重量15％的激发剂(由质量比为100：30：5：100的粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙组成)、3％的石膏(脱硫石膏)、0.1％的助磨剂(聚合醇胺)、50％的水泥熟料，混匀粉磨后即可得一铜渣基水泥，铜渣基水泥的性能如表4所示。
83.实施例4
84.一种火法处理熔炼铜渣以制备耐磨钢材的方法，其具体过程如下：
85.(1)还原熔炼：
86.将熔炼铜渣、还原剂(块煤)和调整剂(石灰石)送还原炉熔炼后得含铜铁液和尾渣。其中，还原剂配入量按铜渣中铁含量计算，且实际配入量≥1.5
×
理论配入量，本实施例中，基于熔炼铜渣的原料情况，换算后熔炼铜渣、还原剂和调整剂按100：7：20的质量比添加。
87.还原熔炼所采用的还原熔炼炉为电炉，如中频感应电炉、电弧炉等。炉内物料加热至1200℃～1300℃时开始熔化，形成熔池后继续升温至1500℃进行充分还原提铁，保温40min，探渣中fe≤1％即可将上层熔渣倒出。底层铁水可继续在炉中保留，继续进下一批物料，待2～3炉物料还原熔炼出渣完毕时，可视情况调出部分含铜铁液；本步骤中保持炉底具有含铜铁液有利于保持炉温和连续操作，加快生产节奏和工作效率。本实施例中该含铜铁液的具体组成如下表1所示。
88.(2)合金化
89.按照c 0.2～0.6％，si 1.0～1.8％，mn 0.8～1.5％，cr 2～4％，cu 0.5～1.5％的要求，将硅铁合金、铬铁合金、锰铁合金和助剂(脱硫剂、脱磷剂、废钢)加入含铜铁液中，进行初次精炼合金化，经过精炼脱气后得含铜钢液，在含铜钢液中加入200g/t的稀土合金(稀土铈铁合金)以改性除杂得到合格钢液，该合格钢液的组成如下表2所示。其中，合金化过程中始终保持钢液温度＞1550℃。
90.(3)耐磨钢材成品制备
91.将上述步骤制备得到的合格钢液采用连续铸造的方式，经连轧后得耐磨衬板钢坯料，再经热处理调质后得耐磨衬板成品，耐磨衬板的性能检测结果如下表3所示。
92.其中，合格钢液的浇注时要全过程保护浇注，以免钢水二次氧化致夹杂物增加影响成品性能；连轧时铸坯加热温度为1200℃，均温50min后进行双道次轧制，初轧温度为1030℃，压下率50％，终轧温度为940℃，压下率30％，双道次轧制后以＞5℃/s的冷速冷却至室温，而后经400℃回火2h后空冷至室温，即得一耐磨衬板用钢，其性能如表3所示。
93.(4)矿渣粉制备
94.尾渣出渣时经水淬急冷粒化，干燥至含水量≤1％后得到玻璃相占比≥85％的矿渣粉，该熔渣主要成分为cao、sio2和al2o3，so3＜2％，fe＜0.5％，cu＜0.1％，pb＜0.01％，as＜0.01％。
95.(5)铜渣基水泥制备
96.在上述制备得到的矿渣粉中配入其重量5％的石膏(二水石膏)、0.3％的助磨剂
(三乙醇胺)、60％的水泥熟料，混匀粉磨后即可得一铜渣基水泥，铜渣基水泥的性能如表4所示。
97.对比例1
98.一种火法处理熔炼铜渣以制备耐磨钢材的方法，其具体过程如下：
99.(1)还原熔炼：
100.将熔炼铜渣采用对比文件cn 111647738 a中给出的方法脱砷后，再加入实施例1中相同组成和用量的还原剂和调整剂，即采用熔炼铜渣、还原剂和调整剂按100：7：20的质量比添加后，送还原炉熔炼后得含铜铁液和尾渣。还原熔炼所采用的还原熔炼炉为电炉，如中频感应电炉、电弧炉等。炉内物料加热至1200℃～1300℃时开始熔化，形成熔池后继续升温至1500℃进行充分还原提铁，保温40min，探渣中fe≤1％即可将上层熔渣倒出。底层铁水可继续在炉中保留，继续进下一批物料，待2～3炉物料还原熔炼出渣完毕时，可视情况调出部分含铜铁液；本步骤中保持炉底具有含铜铁液有利于保持炉温和连续操作，加快生产节奏和工作效率。
101.(2)合金化
102.采用与实施例1相同的组成和配比，将硅铁合金、铬铁合金、锰铁合金和助剂加入含铜铁液中，进行初次精炼合金化，经过精炼脱气后得合格钢液，该合格钢液的组成如下表2所示。其中，合金化过程中始终保持钢液温度＞1550℃。
103.(3)耐磨钢材成品制备
104.采用与实施例1相同的制备过程和工艺参数条件制备得到耐磨衬板成品，耐磨衬板的性能检测结果如下表3所示。
105.(4)铜渣基水泥制备
106.尾渣出渣时自然降温至室温，干燥至含水量≤1％后得到矿渣粉，在该矿渣粉中配入其重量5％的激发剂(由质量比为100：20：15：90的粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙组成)、5％的石膏(二水石膏)、0.3％的助磨剂(三乙醇胺)、60％的水泥熟料，混匀粉磨后即可得一铜渣基水泥，铜渣基水泥的性能如表4所示。
107.实验例
108.上述实施例以及对比例制备过程中各个步骤产品性能参数检测结果如下表1-表4所示。
109.表1
[0110][0111]
表2
[0112]
[0113][0114]
表3
[0115][0116]
表4
[0117][0118]
通过上述表1-表4的数据可知：本发明所提供的方法可有效去除铜渣中的as，同时产出性能较佳的金属(耐磨钢材)和非金属产品(铜渣基水泥)。
[0119]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种火法结合稀土改性处理熔炼铜渣的方法，其特征在于，包括：还原熔炼：利用熔炼铜渣采用火法熔炼的方式获得含铜铁液和尾渣；合金化：包括初次合金化和二次改性除杂；所述初次合金化的过程为：按照合金元素组成要求将其余合金原料与含铜铁液混合，进行精炼脱气获得含铜钢液；所述二次改性除杂的过程为：在含铜钢液中加入稀土物质进行改性除杂后获得合格钢液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含铜铁液的组成为fe≥90％，c 2～4％，cu≥2％，pb≥0.05％，zn≥0.02％，as≥0.2％，p≥0.05％，s≥0.05％；和/或，所述含铜钢液中加入稀土物质的含量为200～500g/t；和/或，所述合格钢液中的re为0.02～0.05％，pb≤0.01％，zn≤0.01％，as≤0.08％，p≤0.006％，s≤0.006％，o≤0.006％，n≤0.002％；和/或，所述还原熔炼的步骤为：在铜渣中加入其质量5-10％的还原剂和其质量10-30％的调整剂，升温至1450℃～1550℃并保温30min～50min进行还原提铁；优选的，所述还原剂为固体碳；和/或，所述调整剂为石灰石、生石灰、白云石、菱镁石中的至少一种；更优选的，所述还原剂为块煤、焦煤、无烟煤中的至少一种。3.一种耐磨钢材的制备方法，其特征在于，包括采用权利要求1或2所述的方法获取合格钢液，将合格钢液依次经过连铸连轧和热处理调质制得。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述合金化步骤中添加的其余合金原料包括硅铁合金、铬铁合金、锰铁合金和助剂；优选的，所述助剂包括脱硫剂和脱磷剂；更优选的，所述助剂还包括废钢。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述合格钢液的组成为c 0.2～0.6％，si 1.0～1.8％，mn 0.8～1.5％，cr 2～4％，cu 0.5～1.5％，re 0.02～0.05％，pb≤0.01％，zn≤0.01％，as≤0.08％，p≤0.006％，s≤0.006％，o≤0.006％，n≤0.002％，余量为铁。6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述合格钢液的获取的步骤中，保持温度＞1550℃；和/或，所述连铸连轧的过程为：使铸坯温度为1180℃～1230℃，均温0.5～1h后进行连轧，初轧温度为1020～1050℃，压下率50％，终轧温度为920～950℃，压下率30％；和/或，所述热处理调质的过程为：连轧后以＞5℃/s的冷速冷却至室温，而后经400℃回火1.5～2.5h后空冷至室温。7.一种耐磨钢材，其特征在于，采用权利要求3-6任一项所述的制备方法制备得到。8.一种矿渣粉，其特征在于，采用权利要求1的方法中的尾渣在出渣时经急冷、干燥、粉碎后制备得到。9.一种铜渣基水泥，其特征在于，按照重量份数计，采用100份的权利要求8所述的一种矿渣粉、0～15份的激发剂、0.1～0.5份的助磨剂、3～6份的石膏、50～70份的水泥熟料经过混匀粉磨后制备得到。10.根据权利要求9所述的铜渣基水泥，其特征在于，所述矿渣粉的含水量≤1％；和/或，所述激发剂包括粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙中的至少一种，优选的，所述
激发剂由质量比为100：10～30：5～20：80～100的粉煤灰、硫酸钠、硅酸钠和氧化钙组成；和/或，所述助磨剂为三乙醇胺、三异丙醇胺、乙二醇和聚合醇胺中的至少一种；和/或，所述石膏为无水石膏、半水石膏、二水石膏、磷石膏和脱硫石膏中的至少一种。

技术总结
本发明公开了一种火法处理熔炼铜渣的方法及其产品，其中，一种火法结合稀土改性处理熔炼铜渣的方法，包括：还原熔炼：利用熔炼铜渣采用火法熔炼的方式获得含铜铁液和尾渣；合金化：包括初次合金化和二次改性除杂；所述初次合金化的过程为：按照合金元素组成要求将其余合金原料与含铜铁液混合，进行精炼脱气获得含铜钢液；所述二次改性除杂的过程为：在含铜钢液中加入稀土物质进行改性除杂后获得合格钢液。本发明无需额外增加高温气化脱砷的步骤，只需在合金化的过程中添加稀土物质即可实现砷的去除，制备工艺更加简单，制备成本更低；且还可以进一步提高制备得到的产品的性能。还可以进一步提高制备得到的产品的性能。还可以进一步提高制备得到的产品的性能。


技术研发人员：陈曦 代文彬 陈学刚 祁永峰 王书晓
受保护的技术使用者：中国有色工程有限公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/12