本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及處理含銅鐵水的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

含銅鐵水是銅渣或鎳渣經(jīng)過直接還原-熔分工藝得到的含鐵產(chǎn)品，該類鐵產(chǎn)品可作為電爐煉鋼或特種鋼(主要是耐候鋼，含銅0.2～0.8wt％)的原料，但作為電爐煉鋼原料時，由于銅為雜質(zhì)元素，以優(yōu)質(zhì)碳素鋼為例，一般要求銅含量低于0.25wt％，因而這種含銅鐵水只能作為配料或折價進行銷售。且作為耐候鋼原料時，由于受到市場需求的限制，產(chǎn)品優(yōu)勢也不明顯。

對于含銅鐵水采用常規(guī)方法很難實現(xiàn)銅、鐵的高效分離，導(dǎo)致鐵產(chǎn)品品質(zhì)低、產(chǎn)品價值受限。在現(xiàn)有技術(shù)中，僅對鋼水的脫銅技術(shù)進行過大量的研究。但到目前為止，還沒有一種令人滿意的實用的脫銅技術(shù)。這些方法大都因?qū)︺~的脫除能力低下或是條件太苛刻而無法進一步發(fā)展。如采用熔化分離法時，只適用于處理含大量暴露銅的小塊廢鋼；采用氣化分離法，則由于工藝環(huán)節(jié)多、氣體污染環(huán)境等問題難以大規(guī)模推廣；采用真空分離法，則僅適用于鋼水脫銅，且存在鐵損失大、脫除速度慢等問題，因而難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

因此，現(xiàn)有處理含銅鐵水的技術(shù)有待進一步改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種處理含銅鐵水的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)采用氨浸將含銅細(xì)鐵粒中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進行回收，提高了金屬鐵粉的純度，使得銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理含銅鐵水的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該系統(tǒng)包括：

霧化制粒裝置，所述霧化制粒裝置具有含銅鐵水入口和含銅細(xì)鐵粒出口；

氨浸裝置，所述氨浸裝置具有含銅細(xì)鐵粒入口、氨水入口、二氧化碳入口、鐵粉出口和含銅氨浸液出口，所述含銅細(xì)鐵粒入口與所述含銅細(xì)鐵粒出口相連；

蒸氨裝置，所述蒸氨裝置具有含銅氨浸液入口、空氣入口、二氧化碳出口、氨氣出口和氧化銅出口，所述含銅氨浸液入口與所述含銅氨浸液出口相連，所述二氧化碳出口與所述二氧化碳入口相連。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，通過將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對上述含銅細(xì)鐵粒進行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實現(xiàn)銅的回收利用，產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個系統(tǒng)的原材料成本。由此，該系統(tǒng)采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡單、經(jīng)濟效益較好。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，上述處理含銅鐵水的系統(tǒng)進一步包括：水吸收裝置，所述水吸收裝置具有氨氣入口和氨水出口，所述氨氣入口與所述氨氣出口相連，所述氨水出口與所述氨水入口相連。由此，將蒸氨裝置所得的氨氣回收利用，降低系統(tǒng)的原材料成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述氨浸裝置為攪拌浸出槽。由此，有利于提高含銅細(xì)鐵粒中銅的溶解速率。

在本發(fā)明的一些實施例中，所述蒸氨裝置為蒸餾塔。由此，有利于提高蒸氨處理的效率，同時回收氨氣和二氧化碳。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種采用上述處理含銅鐵水的系統(tǒng)處理含銅鐵水的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

(1)將含銅鐵水供給至所述霧化制粒裝置中進行霧化制粒，以便得到含銅細(xì)鐵粒；

(2)將所述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳供給至所述氨浸裝置中進行氨浸處理，以便得到鐵粉和含銅氨浸液；

(3)將所述含銅氨浸液和空氣供給至所述蒸氨裝置中進行蒸氨處理，以便得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，并將所述二氧化碳返回步驟(2)中的所述氨浸裝置。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理含銅鐵水的方法，通過將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對上述含銅細(xì)鐵粒進行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實現(xiàn)銅的回收利用，產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個工藝的原材料成本。由此，該方法采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡單、經(jīng)濟效益較好。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理含銅鐵水的方法，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，上述處理含銅鐵水的方法進一步包括：(4)步驟(3)得到的所述氨氣供給至所述水吸收裝置中，以便得到氨水，并將所述氨水返回至步驟(2)中的所述氨浸裝置。由此，將蒸氨裝置所得的氨氣回收利用，降低系統(tǒng)的原材料成本，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述含銅鐵水中銅含量為0.4～1wt％，鐵含量為95～99wt％。由此，可進一步提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(1)中，所述含銅細(xì)鐵粒的粒徑不大于74微米的占85％以上。由此，有利于提高氨浸處理的效率，增加銅的溶解速率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述氨浸處理過程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度為2～6％。由此，可進一步提高氨浸處理的效率，增加銅的溶解速率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述氨浸處理中液固比為(1～10):1，溫度為40～50攝氏度，時間不低于10min。由此，可進一步提高氨浸處理的效率，增加銅的溶解速率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理含銅鐵水的方法流程示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的處理含銅鐵水的方法流程示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理含銅鐵水的系統(tǒng)，根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：霧化制粒裝置100、氨浸裝置200和蒸氨裝置300。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，霧化制粒裝置100具有含銅鐵水入口101和含銅細(xì)鐵粒出口102，且適于將含銅鐵水進行霧化制粒，以便得到含銅細(xì)鐵粒。具體的，霧化制粒過程是利用高壓水流或惰性氣流在霧化器內(nèi)將含銅鐵水擊碎成為微小液滴，再經(jīng)冷卻、烘干、篩分后得到符合尺寸要求的含銅細(xì)鐵粒，霧化機理是當(dāng)高壓水流或惰性氣流沖擊含銅鐵水時，將動能轉(zhuǎn)化為含銅鐵水的表面能，形成無數(shù)個細(xì)小顆粒。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時節(jié)約能耗。具體的，含銅鐵水是銅渣或鎳渣經(jīng)過直接還原-熔分工藝得到的含鐵產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，含銅鐵水中銅和鐵的含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含銅鐵水中銅含量可以為0.4～1wt％，鐵含量可以為95～99wt％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果含銅鐵水中鐵含量過高或銅含量過低(鐵含量接近100wt％或銅含量接近0wt％)，技術(shù)上就沒有除銅的必要；如果鐵含量過低，那么意味著含銅鐵水中其余雜質(zhì)含量過高，這些雜質(zhì)會嚴(yán)重影響鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品的質(zhì)量。發(fā)明人通過大量試驗意外發(fā)現(xiàn)，含銅鐵水中銅含量為0.4～1wt％，鐵含量為95～99wt％時，采用本發(fā)明的技術(shù)可使得銅鐵分離效果好，最終得到的鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品品位高。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑可以不大于74微米的占85％以上。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，相比于其他粒徑，在該粒徑下可保證銅充分暴露在外部，使其與氨浸液有足夠大的接觸面積，有利于提高反應(yīng)速率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，氨浸裝置200具有含銅細(xì)鐵粒入口201、氨水入口202、二氧化碳入口203、鐵粉出口204和含銅氨浸液出口205，含銅細(xì)鐵粒入口201與含銅細(xì)鐵粒出口102相連，且適于將含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳進行氨浸處理，以便得到鐵粉和含銅氨浸液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用氨水和二氧化碳對上述含銅細(xì)鐵粒進行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時能溶解所有的銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而得到高純度的鐵粉。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

CuO+2NH₄OH+(NH₄)₂CO₃＝Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (1)

Cu(NH₃)₄CO₃+Cu＝Cu₂(NH₃)₄CO₃ (2)

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，氨浸裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，氨浸裝置可以為攪拌浸出槽。由此，有利于提高含銅細(xì)鐵粒中銅的溶解速率。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，氨浸處理過程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，氨浸處理過程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度可以為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度可以為2～6％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理過程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度過低，均會降低銅的浸出反應(yīng)速率；如果氨水質(zhì)量濃度過高，會導(dǎo)致氨氣揮發(fā)嚴(yán)重，造成大量氨試劑損失；在氨水質(zhì)量濃度不能過高的前提下，單方面使二氧化碳質(zhì)量濃度過高并不能提高銅的浸出反應(yīng)速率，還會造成浪費。發(fā)明人通過大量試驗意外發(fā)現(xiàn)，氨浸液中氨水質(zhì)量濃度為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度為2～6％時，含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解速率快，銅鐵分離效果好。

根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，氨浸處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，氨浸處理中液固比可以為(1～10):1，溫度可以為40～50攝氏度，時間可以不低于10min。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理中液固比過高時，會造成氨浸液的浪費，而液固比過低時，則會導(dǎo)致銅溶解不充分，不利于得到高純度的鐵粉。而氨浸溫度過低會嚴(yán)重影響反應(yīng)速率，溫度過高則會使氨的分壓增高，使氨損失嚴(yán)重。發(fā)明人通過大量實驗意外發(fā)現(xiàn)，氨浸處理的時間在本發(fā)明所述的范圍內(nèi)時可使得含銅細(xì)鐵粒中的銅最大程度的溶解。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，蒸氨裝置300具有含銅氨浸液入口301、空氣入口302、二氧化碳出口303、氨氣出口304和氧化銅出口305，含銅氨浸液入口301與含銅氨浸液出口205相連，二氧化碳出口303與二氧化碳入口203相連，且適于將含銅氨浸液和空氣進行蒸氨處理，以便得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，并將二氧化碳返回氨浸裝置。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氨浸處理得到的碳酸銨亞銅在有空氣存在時可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅除去，顯著提高鐵粉的品位，可產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個系統(tǒng)的原材料成本。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

Cu₂(NH₃)₄CO₃+(NH₄)₂CO₃+2NH₄OH+0.5O₂＝2Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (3)

2Cu₂(NH₃)₄CO₃+O₂＝4CuO+8NH₃+2CO₂ (4)

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，蒸氨裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，蒸氨裝置可以為蒸餾塔。由此，有利于提高蒸氨處理的效率，同時回收氨氣和二氧化碳。

具體的，將含銅氨浸液通過蒸氨裝置(蒸餾塔)上部的噴嘴使之霧化，霧化微粒在塔內(nèi)呈懸浮狀態(tài)向下運動，與通入塔下部并由下而上運動的蒸汽流迅速進行傳質(zhì)傳熱，使易揮發(fā)的NH₃和CO₂變成汽態(tài)從塔頂排出，而銅氨絡(luò)合物Cu₂(NH₃)₄CO₃則發(fā)生熱分解，銅以氧化銅CuO沉淀析出，懸浮狀態(tài)下析出的CuO因其比重較大而下落到塔底隨殘液排出。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，通過將含銅鐵水經(jīng)霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對上述含銅細(xì)鐵粒進行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實現(xiàn)銅的回收利用，產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個系統(tǒng)的原材料成本。由此，該系統(tǒng)采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡單、經(jīng)濟效益較好。

根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理含銅鐵水的系統(tǒng)，參考圖2，該系統(tǒng)進一步包括：水吸收裝置400。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，水吸收裝置400具有氨氣入口401和氨水出口402，氨氣入口401與氨氣出口304相連，氨水出口402與氨水入口202相連且適于將蒸氨裝置得到的氨氣進行處理，以便得到氨水，并將氨水返回至氨浸裝置。由此，可將蒸氨裝置產(chǎn)生的氨氣充分回收，并且可將所得的氨水回用于上述氨浸裝置，有利于降低整個系統(tǒng)的原材料成本，降低能耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種采用上述處理含銅鐵水的系統(tǒng)處理含銅鐵水的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖3，該方法包括：

S100：將含銅鐵水供給至霧化制粒裝置中進行霧化制粒

該步驟中，將含銅鐵水供給至霧化制粒裝置中進行霧化制粒，以便得到含銅細(xì)鐵粒。具體的，霧化制粒過程是利用高壓水流或惰性氣流在霧化器內(nèi)將含銅鐵水擊碎成為微小液滴，再經(jīng)冷卻、烘干、篩分后得到符合尺寸要求的含銅細(xì)鐵粒，霧化機理是當(dāng)高壓水流或惰性氣流沖擊含銅鐵水時，將動能轉(zhuǎn)化為含銅鐵水的表面能，形成無數(shù)個細(xì)小顆粒。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將含銅鐵水進行霧化制粒為含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時節(jié)約能耗。具體的，含銅鐵水是銅渣或鎳渣經(jīng)過直接還原-熔分工藝得到的含鐵產(chǎn)品。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，含銅鐵水中銅和鐵的含量并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含銅鐵水中銅含量可以為0.4～1wt％，鐵含量可以為95～99wt％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果含銅鐵水中鐵含量過高或銅含量過低(鐵含量接近100wt％或銅含量接近0wt％)，技術(shù)上就沒有除銅的必要；如果鐵含量過低，那么意味著含銅鐵水中其余雜質(zhì)含量過高，這些雜質(zhì)會嚴(yán)重影響鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品的質(zhì)量。發(fā)明人通過大量試驗意外發(fā)現(xiàn)，含銅鐵水中銅含量為0.4～1wt％，鐵含量為95～99wt％時，采用本發(fā)明的技術(shù)可使得銅鐵分離效果好，最終得到的鐵產(chǎn)品和氧化銅產(chǎn)品品位高。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，含銅細(xì)鐵粒的粒徑可以不大于74微米的占比85％以上。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，相比于其他粒徑，在該粒徑下可保證銅充分暴露在外部，使其與氨浸液有足夠大的接觸面積，有利于提高反應(yīng)速率。

S200：將含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳供給至氨浸裝置中進行氨浸處理

該步驟中，將含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳供給至氨浸裝置中進行氨浸處理，以便得到鐵粉和含銅氨浸液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過采用氨水和二氧化碳對上述含銅細(xì)鐵粒進行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時能溶解所有的銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而得到高純度的鐵粉。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

CuO+2NH₄OH+(NH₄)₂CO₃＝Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (1)

Cu(NH₃)₄CO₃+Cu＝Cu₂(NH₃)₄CO₃ (2)

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，氨浸處理過程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，氨浸處理過程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度可以為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度可以為2～6％。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理過程氨浸液中氨水質(zhì)量濃度和二氧化碳質(zhì)量濃度過低，均會降低銅的浸出反應(yīng)速率；如果氨水質(zhì)量濃度過高，會導(dǎo)致氨氣揮發(fā)嚴(yán)重，造成大量氨試劑損失；在氨水質(zhì)量濃度不能過高的前提下，單方面使二氧化碳質(zhì)量濃度過高并不能提高銅的浸出反應(yīng)速率，還會造成浪費。發(fā)明人通過大量試驗意外發(fā)現(xiàn)，氨浸液中氨水質(zhì)量濃度為1～10％，二氧化碳質(zhì)量濃度為2～6％時，含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解速率快，銅鐵分離效果好。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，氨浸處理的條件并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，氨浸處理中液固比可以為(1～10):1，溫度可以為40～50攝氏度，時間可以不低于10min。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氨浸處理中液固比過高時，會造成氨浸液的浪費，而液固比過低時，則會導(dǎo)致銅溶解不充分，不利于得到高純度的鐵粉。而氨浸溫度過低會嚴(yán)重影響反應(yīng)速率，溫度過高則會使氨的分壓增高，使氨損失嚴(yán)重。發(fā)明人通過大量實驗意外發(fā)現(xiàn)，氨浸處理的時間在本發(fā)明所述的范圍內(nèi)時可使得含銅細(xì)鐵粒中的銅最大程度的溶解。

S300：將含銅氨浸液和空氣供給至蒸氨裝置中進行蒸氨處理

該步驟中，將含銅氨浸液和空氣供給至蒸氨裝置中進行蒸氨處理，以便得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，并將二氧化碳返回S200中的氨浸裝置。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，經(jīng)氨浸處理得到的碳酸銨亞銅在有空氣存在時可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅除去，顯著提高鐵粉的品位，可產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個系統(tǒng)的原材料成本。該裝置內(nèi)發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)式為：

Cu₂(NH₃)₄CO₃+(NH₄)₂CO₃+2NH₄OH+0.5O₂＝2Cu(NH₃)₄CO₃+3H₂O (3)

2Cu₂(NH₃)₄CO₃+O₂＝4CuO+8NH₃+2CO₂ (4)

具體的，將含銅氨浸液通過蒸氨裝置(蒸餾塔)上部的噴嘴使之霧化，霧化微粒在塔內(nèi)呈懸浮狀態(tài)向下運動，與通入塔下部并由下而上運動的蒸汽流迅速進行傳質(zhì)傳熱，使易揮發(fā)的NH₃和CO₂變成汽態(tài)從塔頂排出，而銅氨絡(luò)合物Cu₂(NH₃)₄CO₃則發(fā)生熱分解，銅以氧化銅CuO沉淀析出，懸浮狀態(tài)下析出的CuO因其比重較大而下落到塔底隨殘液排出。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理含銅鐵水的方法，通過將含銅鐵水細(xì)磨至含銅細(xì)鐵粒，可顯著增加含銅細(xì)鐵粒的表面積，有利于提高后續(xù)氨浸處理和蒸氨處理的效率，提高銅的溶解速率，同時節(jié)約能耗；然后采用氨水和二氧化碳對上述含銅細(xì)鐵粒進行處理，因氨水溶液在有二氧化碳(或碳酸銨)存在時能溶解銅氧化物和金屬銅，得到含有碳酸銨亞銅的含銅氨浸液，而鐵仍以金屬鐵形式存在，從而可以去除鐵粉中的銅；而碳酸銨亞銅在有空氣存在時可被氧化，生成銅的碳酸銨鹽，而碳酸銨鹽又可進一步溶解金屬銅，如此，可將含銅細(xì)鐵粒中的銅溶解充分，經(jīng)蒸氨處理后，碳酸銨亞銅與氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成氧化銅、氨氣和二氧化碳，從而實現(xiàn)銅的回收利用，且產(chǎn)生的氨氣和二氧化碳可回用于氨浸裝置，有利于降低整個方法的原材料成本。由此，該方法采用氨浸將含銅鐵水中的銅和鐵分離，并采用蒸氨法將銅進行回收，提高了金屬鐵粉的純度，銅的回收率不小于98.5％，鐵粉中TFe的含量不低于95.5wt％，Cu的含量不大于0.05wt％，而且生產(chǎn)成本較低、工藝流程簡單、經(jīng)濟效益較好。

根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理含銅鐵水的方法，參考圖4，該方法進一步包括：

S400：將S300得到的氨氣供給至水吸收裝置中

該步驟中，將S300得到的氨氣供給至水吸收裝置中，以便得到氨水，并將氨水返回至S200中的氨浸裝置。由此，可將蒸氨裝置產(chǎn)生的氨氣充分回收，并且可將所得的氨水回用于上述氨浸裝置，有利于降低整個系統(tǒng)的原材料成本，降低能耗，提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例1

將1450攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進行霧化制粒，得到粒徑小于74微米的占比86％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含95wt％，Cu含1.0wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為1％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計)為2％，液固比為10:1，氨浸溫度為40攝氏度，時間為2h，反應(yīng)結(jié)束后，進行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含95.5wt％，Cu含0.05wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為98％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個工藝銅的回收率達98.5％。

實施例2

將1500攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進行霧化制粒，得到粒徑小于74微米占比90％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含96wt％，Cu含0.8wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為3％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計)為4％，液固比為6:1，氨浸溫度為45攝氏度，時間為1h，反應(yīng)結(jié)束后，進行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含97.2wt％，Cu含0.04wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為98.5％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個工藝銅的回收率達99％。

實施例3

將1525攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進行霧化制粒，得到粒徑小于74微米占比95％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含97wt％，Cu含0.6wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為6％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計)為5％，液固比為3:1，氨浸溫度為50攝氏度，時間為30min，反應(yīng)結(jié)束后，進行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含98.2wt％，Cu含0.03wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為99％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個工藝銅的回收率達99.5％。

實施例4

將1550攝氏度的含銅鐵水送至霧化制粒裝置進行霧化制粒，得到粒徑小于74微米占比100％的含銅細(xì)鐵粒，其中，含銅鐵水中TFe含99wt％，Cu含0.4wt％；接著將上述含銅細(xì)鐵粒、氨水和二氧化碳送至攪拌浸出槽內(nèi)進行氨浸反應(yīng)，氨浸條件為：氨水質(zhì)量濃度為10％，二氧化碳質(zhì)量濃度(以(NH₄)₂CO₃計)為6％，液固比為1:1，氨浸溫度為50攝氏度，時間為10min，反應(yīng)結(jié)束后，進行固液分離，得到鐵粉和含銅氨浸液，鐵粉中TFe含99.6wt％，Cu含0.01wt％，鐵粉可以作為優(yōu)質(zhì)碳素鋼的煉鋼原料，含銅氨浸液中銅主要以Cu₂(NH₃)₄CO₃形式存在；然后將上述含銅氨浸液與空氣送至蒸餾塔進行蒸餾處理，得到二氧化碳、氨氣和氧化銅，氧化銅的品位為99.5％；最后將所得的氨氣經(jīng)水吸收裝置制得氨水，與蒸餾塔所得的二氧化碳一起返回至攪拌浸出槽中作為原材料使用，整個工藝銅的回收率達99.7％。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。