CN101555551B - 从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从铜冶炼渣中分离出铁、铜、二氧硅三种组分的方法。本方法以铜冶炼渣为原料采用湿法化学冶金技术综合回收铜渣中Fe、Cu、Si。主要采用盐酸或无机酸浸取铜渣,在一定条件下根据二氧硅产品质量要求,选定浸取的酸浓度、固液比、浸取温度和浸取时间,经过滤、干燥首先分离出二氧硅制得白炭黑;浸出过滤液经中和沉淀、过滤、干燥、磨细,采用常规矿物加工方法选择性分离出氧化铁相与含铜相。
Description
技术领域
本发明涉及从铜冶炼渣中分离出铁、铜、二氧硅三种组分的方法,特别是一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法。属湿法化学冶金技术。
背景技术
炼铜废渣主要来源于火法治炼工艺,如反射炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达法、艾萨法等。据统据,我国每年铜渣产出量在150万吨以上,目前铜渣累计量已超过2500万吨。由于生产工艺的不同,铜渣的化学成份也有一定的差异,铜渣中均含有大量的有价金属元素,尤其是Cu(Wcu=0.35~4.6%)和Fe(WFe22~63%)。而且铜渣中的物相主要有铁硅酸盐、铁氧化物、铜锍(Cu2S-FeS固熔体)长石以及极少量的金属铁和金属铜等,其中WCu约有60%以硫化铜形式存在。SiO2含量一般在22-39%左右。传统的处理方法是将这些废渣直接堆放,这样即占用了土地,又造成了铜、硅和铁资源的极大浪费及环境污染。目前国内外铜渣处理的方法主要有火法贫化(如反射炉贫化、电炉法等)、选矿法、湿法浸出(包括直接浸出、间接浸出和细菌浸出)和高温炭热法,仅能回收铜渣中的较少部分Fe和Cu,回收率较低,回收成本较高,综合回收利用率不高;选矿所得铁精矿产率低、含硅量严重偏高、成本高、质量差、限制了其在炼铁生产中的直接应用。此外,由于铜渣具有良好的物理机械性能,少量用于生产铜渣水泥、磨料工具或用作铺路材料(因矿渣的活性低、比重较大、亲水性差,应用于生产水泥和混凝土带来很大难度;再因渣中含有较多铁元素,故水泥厂现只将其用做铁质校正剂,但添加量很小,只占水泥重量的3%,市场无法大量消化,不可能从根本上解决问题),但资源利用效率不高且有限,不能从根本上解决问题。因此开发铜渣综合利用,对资源循环利用和环境保护具有重要的现实意义。
目前存在的最大难点有:铜渣中铜、铁、硅镶嵌粒度极细且分布均匀,多种矿物互相包裹,使其结构致密坚硬、化学性质稳定,现有技术难于分离,资源化利用率较低;铜渣主要以铁硅酸盐、磁性氧化铁,铁橄榄石(2FeO.SiO2)、磁铁矿(Fe3O4)及一些脉石组成的无定形玻璃体,弱磁性的铁橄榄石所占比例越大,磁选法降硅较困难,限制了其在炼铁生产中的直接应用;铜渣表面类似玻璃体,选矿药剂难以作用到其中包裹的铜元素,致使现有选矿方法效用较低。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足,提出了以铜冶炼渣为原料采用湿法化学冶金技术综合回收铜渣中Fe、Cu、SiO2的方法。具有资源综合利用率高、加工成本低、工艺流程短、产品附加值高;二氧硅回收率≥75%,铜回收率≥76%,铁回收率≥85%;处理过程无废水排放,工艺废水能实现零排放;处理过程无固体废弃物产生,固体废物综合利用率达100%。
本发明是这样实现的:一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法,其特征在于包括以下步骤:将铜渣破碎至颗粒直径<5mm;加入盐酸或无机酸;加热反应;搅拌,控制反应终酸浓度pH<4,过滤分离二氧化硅,滤渣经干燥即得成品白炭黑;浸出过滤液加碱即石灰乳调节pH=6~9,经沉淀、分离回收铁和铜,滤渣经干燥、破碎选择性分离出氧化铁相与含铜相;滤液经浓缩至饱和得成品液体氯化钙。
所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt%以上,
所述的加热反应的温度为50~110℃之间,时间为0.5~16小时,搅拌的速度为60~500r/min,
所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1~25∶1。
一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法,其特征在于包括以下步骤:将铜渣破碎至颗粒直径<5mm;加入盐酸或无机酸;加热反应;搅拌,控制反应终酸浓度pH<4;过滤分离二氧化硅,滤渣经干燥即得成品白炭黑;浸出过滤液中碱调节pH值至6~7,沉淀10分钟后再通过离心过滤机过滤得氢氧化铁,而后经干燥得氧化铁成品;滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。
所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt%以上。
所述的加热反应的温度为50~110℃之间,反应时间为0.5~16小时,搅拌的速度为60~500r/min。
所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1~25∶1。
所述的控制反应终酸浓度pH<4。
将铜渣破碎至颗粒直径<5mm;盐酸或无机酸浓度优选在35Wt%以上,加热温度为50-110℃之间,液固比控制5∶1~25∶1,反应时间为0.5-16小时,搅拌速度为60-500r/min,控制反应终酸浓度PH<4,有效分离Fe、Cu、SiO2;通过过滤分离二氧化硅,滤渣经干燥(必要时辅于磨碎)即得成品白炭黑;滤液通过加碱(石灰乳)调节PH=6-9(也可先萃取或加入铁粉置换回收铜);经沉淀、分离回收铁和铜,滤渣经干燥、破碎、选择性分离出氧化铁相与含铜相;滤液经浓缩至饱和得成品液体氯化钙。
本技术方法与现有技术相比具有如下特点:
1、本技术具有资源综合利用率高、加工成本低、工艺流程短、产品附加值高;二氧硅回收率≥75%,铜回收率≥76%,铁回收率≥85%。
2、处理过程无废水排放,工艺废水能实现零排放。
3、处理过程无固体废弃物产生,固体废物综合利用率达100%。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容,但本发明的内容并不限于此。
实施例1:
将铜渣磨碎至5mm以下称重100g待用,用工业盐酸按35Wt%配制600ml置于1000ml烧杯中,而后放置可调电炉上加热至50℃,开启搅拌器调至60r/min,缓慢加入铜渣(固液比控制在6∶1),控制反应终酸浓度PH<4,待反应15小时后,通过离心过滤机(4000rpm,3分钟)并洗滤饼三次,滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达88%,纯度为85%);滤液中加入铜离子浓度的1.2倍铁粉量,经过30分种置换反应过滤回收金属铜(铜回收率达76%);滤液加碱(石灰水)调节pH值至6~7,沉淀10分钟后再通过离心过滤机过滤得氢氧化铁,而后经干燥得氧化铁成品(铁回收率为89%);滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。
实施例2:
将铜渣磨碎至0.6mm以下称重100g待用,用工业盐酸按50Wt%配制1000ml置于2000ml烧杯中,而后放置可调电炉上加热至85℃,开启搅拌器调至500r/min,缓慢加入铜渣(固液比控制在10∶1),待反应30分钟后,控制反应终酸浓度PH≤2,陈化20分钟,通过离心分离(2500rpm,5分钟)并洗滤饼三次,滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达89%,纯度为91%);滤液中加入碱(石灰水)调节PH值至67,沉淀20分钟后再通过离心过滤机过滤,而后经干燥、破碎、磁选分离得氧化铁成品(铁回收率为85%),铜回收率达79%。滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。
实施例3:
将铜渣磨碎至0.6mm以下称重100g待用,用工业盐酸按40Wt%配制2000ml置于2500ml烧杯中,而后放置可调电炉上加热至95℃,开启搅拌器调至300r/min,缓慢加入铜渣(固液比控制在20∶1),待反应60分钟后,控制反应终酸浓度PH<4,陈化20分钟,通过离心过滤机(2500rpm,5分钟)并洗滤饼三次,滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达92%,纯度为93%);滤液中加入碱(石灰水)调节PH值至7~9,沉淀20分钟后再通过离心过滤,滤饼经干燥、破碎磁选分离得氧化铁成品(铁回收率为87%),铜回收率达82%。滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液。
实施例4:
将铜渣磨碎至0.6mm以下称重100g待用,用工业硫酸按50Wt%配制1000ml置于2000ml烧杯中,而后放置可调电炉上加热至65℃,开启搅拌器调至500r/min,缓慢加入铜渣(固液比控制在10∶1),并通入空气,待反应3小时后,陈化20分钟,通过离心过滤机(2500rpm,5分钟)并洗滤饼三次,滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达75%,纯度为81%);滤液中加入铁粉置换分离铜(铜回收率达92%),而后经浓缩得硫酸铁。
实施例5:
将铜渣磨碎至1.0mm以下称重100g待用,用工业盐酸按50Wt%配制1000ml置于2000ml烧杯中,而后放置可调电炉上加热至80℃,开启搅拌器调至200r/min,缓慢加入铜渣(固液比控制在10∶1),并通入空气,待反应2小时后,PH≤1.5,陈化20分钟,通过离心过滤机(2500rpm,5分钟)过滤并洗滤饼三次,滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达85%,纯度为87%);滤液中加入铁粉置换分离铜(铜回收率达90%),而后经浓缩得聚合氯化铁(铁回收率为92%)。
Claims (2)
1.一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法,其特征在于包括以下步骤:将铜渣破碎至颗粒直径<5mm;加入盐酸;加热反应;搅拌,控制反应终酸浓度pH<4,过滤分离二氧化硅,滤渣经干燥即得成品白炭黑;浸出过滤液加碱即石灰乳调节pH=6~9,经沉淀、分离回收铁和铜,滤渣经干燥、破碎选择性分离出氧化铁相与含铜相;滤液经浓缩至饱和得成品液体氯化钙;
所述的加入盐酸的浓度在35Wt%以上;
所述的加热反应的温度为50~110℃之间,时间为0.5~16小时,搅拌的速度为60~500r/min;
所述的铜渣与盐酸的固液比为5∶1~25∶1。
2.一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法,其特征在于包括以下步骤:将铜渣破碎至颗粒直径<5mm;加入盐酸;加热反应;搅拌,控制反应终酸浓度pH<4;过滤分离二氧化硅,滤渣经干燥即得成品白炭黑;浸出过滤液中加入铜离子浓度的1.2倍铁粉量,经过30分种置换反应过滤回收金属铜;滤液加碱即石灰乳调节pH值至6~7,沉淀10分钟后再通过离心过滤机过滤得氢氧化铁,而后经干燥得氧化铁成品;滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品;
所述的加入盐酸的浓度在35Wt%以上;
所述的加热反应的温度为50~110℃之间,反应时间为0.5~16小时,搅拌的速度为60~500r/min;
所述的铜渣与盐酸的固液比为5∶1~25∶1。
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