Preparation of metallic iron powder from copper slag by carbothermic reduction and magnetic separation

Abstract

Copper slag is a solid waste that has to be treated for metals recovery. In order to recover iron from copper slag, the technology of carbothermic reduction and magnetic separation was developed. During the reduction roasting, additive CaO reacted with Fe₂SiO₄ of copper slag, forming CaO·SiO₂ and 2CaO·SiO₂, which ameliorates the separation between iron and other minerals during magnetic separation. Meanwhile, additive CaF₂ improved the growth of iron grains, increasing the iron grade and iron recovery. The metallic iron powder obtained contained 90.95 wt-% TFe at 91.87 wt-% iron recovery under the optimum conditions, which can be briquetted as a burden material for steel making by electric arc furnace to replace part of scrap.

La scorie de cuivre est un déchet solide que l’on doit traiter pour récupérer les métaux. Afin de récupérer le fer de la scorie de cuivre, on a développé la technologie de réduction carbothermique et de séparation magnétique. Lors du grillage réducteur, l’additif de CaO réagissait avec le Fe₂SiO₄ de la scorie de cuivre, formant le CaO·SiO₂ et le 2CaO·SiO₂, ce qui améliore la séparation entre le fer et les autres minéraux durant la séparation magnétique. Pendant ce temps, l’additif de CaF₂ améliorait la croissance des grains de fer, augmentant ainsi la qualité du fer et sa récupération. La poudre de fer métallique obtenue contenait 90.95% en poids de TFe avec une récupération de fer de 91.87% en poids, en conditions optimales. On peut briqueter cette poudre en un matériau de charge pour la production d’acier dans le four à arc électrique en remplacement d’une partie de la ferraille.

Keywords:

• Copper slag
• Carbothermic reduction
• Magnetic separation
• Metallic iron powder

Acknowledgements

The authors are thankful to the projects by National Natural Science Fund China (51504003) and Science and Technology Development Anhui Province (1501041126) and National Natural Science Fund Anhui Province (1608085QE94) and the Key Project of Natural Science Research of Anhui Universities (KJ2015A028) for sponsoring the research work.