CN104846207B - 一种铜浮渣中高效回收有价金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜浮渣中高效回收有价金属的方法，是将铜浮渣进行破碎、磨细分级，雾化制粉，加入硫酸溶液、氧化剂酸浸，料浆经渣液分离得到浸出液和浸出渣；浸出液中加入萃取剂萃取提铟，萃取提铟后的萃取后液再萃取提锗，萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜；浸出渣与铅精矿混合后加入到富氧顶吹炉或底吹炉中还原熔炼，产出粗铅，粗铅进一步电解精炼，回收铅，金、银、铋、锑、铂、钯进一步捕集进入阳极泥中进行回收处理。本发明具有金属回收率高、生产成本低，经济效益好、原料适应性强、清洁环保等优点。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种铜浮渣中高效回收有价金属的方法。
背景技术
在有色金属冶炼过程中会产生大量的铜浮渣，这类渣除含有铜、铅、银外，还含有锗、铟、金、铋、锑、铂、钯等金属，属于难处理多金属矿产资源，具有较大的综合回收价值。
目前，国内外冶炼企业主要采用火法工艺处理这些铜浮渣，工艺中存在金属回收率较低、消耗能源大、环境污染严重、生产成本高等缺点。传统的火法工艺主要有鼓风炉熔炼法、反射炉熔炼法、回转窑熔炼法、转炉熔炼法和电炉熔炼法等，这些方法都有很大的局限性。鼓风炉处理工艺存在铜铅分离不彻底，冰铜产出率低的缺点；反射炉处理工艺存在能耗高、环境污染严重、炉子寿命短等缺点；回转窑处理工艺存在油耗大，成本高的问题；电炉法在电力紧张的地区难以实现，而且电炉法需要加入还原剂焦碳，生产成本高。
采用湿法工艺处理铜浮渣，根据方法不同，分为酸浸法、氨浸法及碱浸法，含铜物料的湿法处理能够较好地分离金属。但是，常规的酸浸法处理铜浮渣存在反应时间长，铜浸出率低的缺点；氨浸法涉及氨气的使用，防腐蚀要求高，废气处理困难；碱浸法工艺流程复杂，设备投资大。因此，为了更好的利用矿产资源、改善环境、节约能源、提高生产效率和降低生产成本，开发一种清洁高效处理铜浮渣的工艺具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜浮渣中高效回收有价金属的方法。
本发明的目的是这样实现的，包括以下步骤：
A、将铜浮渣进行破碎、磨细分级得到粒径0.01~1mm的铜浮渣粉料a和大于1mm的粗颗粒和不易破碎的铜浮渣，将大于1mm的粗颗粒和不易破碎的铜浮渣经熔融后通过雾化制粉得到粒径0.001~1mm的铜浮渣粉料 b，混合铜浮渣粉料a和铜浮渣粉料b得到铜浮渣粉料c；
B、在铜浮渣粉料c中加入固液体积比3~10倍的硫酸溶液调浆，置入高压釜中，加入氧化剂酸浸得到料浆，料浆经渣液分离得到浸出液和浸出渣；
C、将B步骤得到的浸出液中加入P204-磺化煤油萃取剂萃取提铟，在相比A/O=3~10:1，温度35℃，萃取级数3~4级，混合时间3~5min，萃取后的负载有机相用3NHCl-2NZnCl2做反萃剂，在温度10~30℃，相比O/A=5~10:1，反萃时间10~15min，两级反萃，反萃液经锌粉置换获得海绵铟；萃取提铟后的萃取后液用30%7815-T试剂-磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=3~5:1，温度35℃，萃取级数2~3级，混合时间5min，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间3~5min，两级反萃，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到GeO2沉淀；萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
D、将B步骤得到的浸出渣与铅精矿混合后加入到富氧顶吹炉或底吹炉中还原熔炼，熔炼温度为900~1100℃，产出粗铅，粗铅进一步电解精炼，回收铅，金、银、铋、锑、铂、钯进一步捕集进入阳极泥中进行回收处理。
本发明克服目前铜浮渣处理工艺中存在的有价金属回收率低、能源消耗大、环境污染严重、生产成本高、资源利用效率低等问题，结合雾化制粉工艺，得到小粒径的铜浮渣粉料，具有粒度细、表面积大、生产成本低及易于浸出分离等特点。采用雾化制粉-硫酸加压氧化浸出铜浮渣中的铜，工艺简单，实用性强，易推广实施。铜浮渣中的铜可以实现高效浸出，金属分离彻底。相对于现行的湿法处理铜浮渣工艺，雾化制粉-硫酸加压氧化浸出工艺可以在较高的浸出温度，在较短的时间内，快速实现浸出铜过程。该技术具有金属回收率高、生产成本低，经济效益好、原料适应性强、清洁环保等优点。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明所述的铜浮渣中高效回收有价金属的方法，包括以下步骤：
A、将铜浮渣进行破碎、磨细分级得到粒径0.01~1mm的铜浮渣粉料a和大于1mm的粗颗粒和不易破碎的铜浮渣，将大于1mm的粗颗粒和不易破碎的铜浮渣经熔融后通过雾化制粉得到粒径0.001~1mm的铜浮渣粉料 b，混合铜浮渣粉料a和铜浮渣粉料b得到铜浮渣粉料c；
B、在铜浮渣粉料c中加入固液体积比3~10倍的硫酸溶液调浆，置入高压釜中，加入氧化剂酸浸得到料浆，料浆经渣液分离得到浸出液和浸出渣；
C、将B步骤得到的浸出液中加入P204-磺化煤油萃取剂萃取提铟，在相比A/O=3~10:1，温度35℃，萃取级数3~4级，混合时间3~5min，萃取后的负载有机相用3NHCl-2NZnCl2做反萃剂，在温度10~30℃，相比O/A=5~10:1，反萃时间10~15min，两级反萃，反萃液经锌粉置换获得海绵铟；萃取提铟后的萃取后液用30%7815-T试剂-磺化煤油做萃取剂萃取提锗，（7815萃取剂是核工业北京化工冶金研究院合成的一种氧肟酸）在相比A/O=3~5:1，温度35℃，萃取级数2~3级，混合时间5min，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间3~5min，两级反萃，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到GeO2沉淀；萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
D、将B步骤得到的浸出渣与铅精矿混合后加入到富氧顶吹炉或底吹炉中还原熔炼，熔炼温度为900~1100℃，产出粗铅，粗铅进一步电解精炼，回收铅，金、银、铋、锑、铂、钯进一步捕集进入阳极泥中进行回收处理。
所述的铜浮渣为有色金属冶炼过程中产出的渣料。
所述的铜浮渣为有价金属以金属和/或合金和/或固溶体状态存在，不能通过物理球磨的方法细磨的难处理多金属铜浮渣。
A步骤中所述的雾化制粉为高压水雾化制粉或高压气体雾化制粉；主要原理是高温熔化后的铜浮渣液流在高速气流或水流的作用下，迅速被粉碎成小液滴，并凝固成细小的铜浮渣粉末。
雾化制粉可根据高速气流或水流速度和压力的不同生产出不同粒径的铜浮渣细粉，得到的细粉具有球形度高、表面积大、粒度可控、生产成本低以及易于浸出分离等优点。
所述的高压水雾化制粉中水的压力为5~20Mpa。
所述的高压气体雾化制粉中气体为氧气、空气、富氧空气、惰性气体中的一种或几种，压力为0.1~9MPa。
B步骤中所述的硫酸浓度为30~350g/L。
B步骤中所述的氧化剂为氧气、空气、双氧水、二氧化锰或高锰酸钾，氧气或空气的压力为0~2.0MPa；双氧水、二氧化锰或高锰酸钾的加入量为0~100g/L。
B步骤中所述的酸浸温度为30~200℃，时间为30~360min。
酸浸后渣含铜小于1%，铜浸出率大于90%。
C步骤中所述的P204-磺化煤油中P204和磺化煤体积百分配比为15~30%和70~85%。
P204（中文名称为：二(2-乙基己基)磷酸酯；双(2-乙基己基)磷酸酯；磷酸二异辛酯；磷酸二辛酯）
本发明的具体实施方案如下：
(1)首先将铜浮渣进行破碎分级，用鄂式破碎机对铜浮渣进行破碎筛分后，将细颗粒、易破碎的铜浮渣进行细磨，得到粒径范围为0.01~1mm的铜浮渣粉料；将粗颗粒、不易破碎的铜浮渣高温熔融后通过雾化制粉技术制成铜浮渣粉料，粒径范围为0.001~1mm；
(2)将步骤(1)中得到的铜浮渣粉料采用硫酸溶液进行氧压浸出，得到浸出液和浸出渣，铜浮渣中铜、铟、锗等进入溶液，铜浮渣中的铅、银、金、铋、锑、铂、钯等金属被富集进入浸出渣；
(3)将步骤(2)得到的浸出液，先经过P204萃取提铟，再经过单宁沉锗后，采用传统电积工艺直接生产阴极铜。萃取提铟用15~30%P204+70~85%磺化煤油做萃取剂，在相比A/O=3~10:1，温度35℃，萃取级数3~4级，混合时间3~5min，萃取铟的萃取率为92~95%，萃取后的负载有机相用3NHCl+2NZnCl2做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=5~10:1，反萃时间10~15min，两级反萃，铟反萃率为99%以上，反萃液经锌粉置换获得海绵铟。萃取提铟后的萃取后液用30%7815+T试剂+磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=3~5:1，温度35℃，萃取级数2~3级，混合时间5min，萃取锗的萃取率为98%以上，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间3~5min，两级反萃，锗反萃率为97%以上，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到含量为45%以上的GeO2沉淀。萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
(4) 将步骤（2）中得到的浸出渣与铅精矿混合后加入到富氧顶吹炉或底吹炉中高温还原熔炼，熔炼温度为900~1100℃，产出粗铅。浸出渣中金、银、铋、锑、铂、钯等被捕集进入粗铅中进一步回收处理；
（5）将步骤（4）中得到的粗铅进一步电解精炼后，铜浮渣中的铅最后以电铅产品形式得到回收，金、银、铋、锑、铂、钯等进一步被捕集进入阳极泥中进行回收处理。
实施例1
将经过细磨粒径达到0.01~1mm的含铜24.53%，含铅5.42%铜浮渣，采用硫酸浓度150g/L，液固比5:1,在80℃下通入空气氧化搅拌浸出，到达浸出反应时间后，浸出料浆经真空过滤得到浸出液和浸出渣，浸出渣返铅系统。浸出液铜含量47.09g/L、铟含量72mg/L、锗含量65mg/L。浸出溶液先萃取提铟，用15%P204+85%磺化煤油做萃取剂，在相比A/O=3:1，温度35℃，萃取级数4级，混合时间5min，萃取铟的萃取率为92.8%，萃取后的负载有机相用3NHCl+2NZnCl2做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=5:1，反萃时间10min，两级反萃，铟反萃率为99.2%，反萃液经锌粉置换获得海绵铟。萃取提铟后的萃取后液用30%7815+T试剂+磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=3:1，温度35℃，萃取级数3级，混合时间5min，萃取锗的萃取率为98.4%，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间5min，两级反萃，锗反萃率为97.7%，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到含量为45.8%的GeO2沉淀。萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
实施例2
将经过细磨粒径达到0.01~1mm的含铜21.41%，含铅5.31%铜浮渣，采用硫酸浓度80g/L，液固比4:1，在80℃下加入浓度为80g/L的双氧水氧化搅拌浸出，到达浸出反应时间后，浸出料浆经真空过滤得到浸出液和浸出渣，浸出渣返铅系统。浸出液铜含量52.4g/L、铟含量68mg/L、锗含量87mg/L。浸出溶液先萃取提铟，用20%P204+80%磺化煤油做萃取剂，在相比A/O=5:1，温度35℃，萃取级数3级，混合时间5min，萃取铟的萃取率为93.4%，萃取后的负载有机相用3NHCl+2NZnCl2做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=7:1，反萃时间12min，两级反萃，铟反萃率为99.4%，反萃液经锌粉置换获得海绵铟。萃取提铟后的萃取后液用30%7815+T试剂+磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=4:1，温度35℃，萃取级数2级，混合时间5min，萃取锗的萃取率为98.1%，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间5min，两级反萃，锗反萃率为97.3%，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到含量为52.4%的GeO2沉淀。萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
实施例3
将经过细磨粒径达到0.01~1mm的含铜34.13%，含铅16.86%铜浮渣，采用硫酸浓度150g/L，液固比6:1，在90℃下加入10g/L的高锰酸钾水溶液氧化搅拌浸出，到达浸出反应时间后，浸出料浆经真空过滤得到浸出液和浸出渣，浸出渣返铅系统。浸出液铜含量54.5g/L、铟含量57mg/L、锗含量73mg/L。浸出溶液先萃取提铟，用25%P204+75%磺化煤油做萃取剂，在相比A/O=7:1，温度35℃，萃取级数4级，混合时间5min，萃取铟的萃取率为93.4%，萃取后的负载有机相用3NHCl+2NZnCl2做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=7:1，反萃时间15min，两级反萃，铟反萃率为99.0%，反萃液经锌粉置换获得海绵铟。萃取提铟后的萃取后液用30%7815+T试剂+磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=5:1，温度35℃，萃取级数2级，混合时间5min，萃取锗的萃取率为98.4%，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间5min，两级反萃，锗反萃率为98.2%，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到含量为53.7%的GeO2沉淀。萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
实施例4
将经过细磨粒径达到0.01~1mm的含铜41.23%，含铅10.37%含铜物料，采用硫酸浓度140g/L，液固比7:1，加入20g/L的二氧化锰，在120℃下密闭氧化浸出，到达浸出反应时间后，取出浸出料浆，经真空过滤得到浸出液和浸出渣，浸出渣返铅系统。浸出液铜含量57.8g/L，铟含量60mg/L、锗含量68mg/L。浸出溶液先萃取提铟，用30%P204+70%磺化煤油做萃取剂，在相比A/O=10:1，温度35℃，萃取级数3级，混合时间3min，萃取铟的萃取率为94.5%，萃取后的负载有机相用3NHCl+2NZnCl2做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=8:1，反萃时间10min，两级反萃，铟反萃率为99.2%，反萃液经锌粉置换获得海绵铟。萃取提铟后的萃取后液用30%7815+T试剂+磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=4:1，温度35℃，萃取级数3级，混合时间5min，萃取锗的萃取率为98.7%，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间5min，两级反萃，锗反萃率为98.5%，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到含量为50.3%的GeO2沉淀。萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
实施例5
将经过细磨粒径达到0.01~1mm的含铜44.53%，含铅14.36%铜浮渣，采用硫酸浓度200g/L，液固比7:1,在150℃下通入氧气氧化搅拌浸出，氧气压力1.8Mpa，到达浸出反应时间后，取出浸出料浆，经真空过滤得到浸出液和浸出渣，浸出渣返铅系统。浸出液铜含量63.78g/L，铟含量65mg/L、锗含量73mg/L。浸出溶液先萃取提铟，用25%P204+75%磺化煤油做萃取剂，在相比A/O=8:1，温度35℃，萃取级数3级，混合时间5min，萃取铟的萃取率为93.6%，萃取后的负载有机相用3NHCl+2NZnCl2做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=10:1，反萃时间15min，两级反萃，铟反萃率为99.4%，反萃液经锌粉置换获得海绵铟。萃取提铟后的萃取后液用30%7815+T试剂+磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=5:1，温度35℃，萃取级数2级，混合时间5min，萃取锗的萃取率为98.2%，萃取后的负载有机相用3NNaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间5min，两级反萃，锗反萃率为98.9%，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到含量为52.2%的GeO2沉淀。萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜。
实施例6
高压水雾化处理含铜7.8%，含铅72.5%的含铜物料，雾化工艺条件为熔体流量24kg/min，水流量1500kg/min，水速120m/s，水压力4.0Mpa，获得粒径0.01~1mm的含铜物料采用硫酸浓度30g/L，液固比8:1,在100℃下通入氧气氧化浸出，氧气压力0.6Mpa，到达浸出反应时间后，取出浸出料浆，经真空过滤得到浸出液和浸出渣，浸出渣返铅系统。浸出液铜含量9.6g/L。浸出溶液返回浸出段，待到浸出溶液铜含量达到40g/L后，用传统电积法生产阴极铜。
实施例7
高压氮气雾化处理含铜22.6%，含铅60.5%的含铜物料，雾化工艺条件为熔体流量40kg/min，氮气流量0.5m3/s，氮气流速80m/s，氮气压力2.5Mpa，获得粒径0.001~1mm的含铜物料采用硫酸浓度100g/L，液固比5:1,在120℃下通入氧气氧化浸出，氧气压力1.0 Mpa，到达浸出反应时间后，取出浸出料浆，经真空过滤得到浸出液和浸出渣，浸出渣返铅系统。浸出液铜含量42.94g/L，浸出溶液直接用电积法生产阴极铜。
Claims (6)
1.一种铜浮渣中高效回收有价金属的方法，其特征在于包括以下步骤：
A、将铜浮渣进行破碎、磨细分级得到粒径0.01~1mm的铜浮渣粉料a和粒径大于1mm的粗颗粒和不易破碎的铜浮渣，将粒径大于1mm的粗颗粒和不易破碎的铜浮渣经熔融后通过雾化制粉得到粒径0.001~1mm的铜浮渣粉料 b，混合铜浮渣粉料a和铜浮渣粉料b得到铜浮渣粉料c；
B、在铜浮渣粉料c中加入固液体积比1:3~10的硫酸溶液调浆，硫酸浓度为30~350g/L，置入高压釜中，加入氧化剂30~200℃酸浸30~360min得到料浆，料浆经渣液分离得到浸出液和浸出渣；所述氧化剂为氧气、空气、双氧水、二氧化锰或高锰酸钾，氧气或空气的压力为0~2.0MPa，双氧水、二氧化锰或高锰酸钾的加入量为0~100g/L；
C、将B步骤得到的浸出液中加入P204-磺化煤油萃取剂萃取提铟，P204-磺化煤油中P204和磺化煤油体积百分比为15~30%和70~85%，在相比A/O=3~10:1，温度35℃，萃取级数3~4级，混合时间3~5min，萃取后的负载有机相用3N HCl-2N ZnCl2做反萃剂，在温度10~30℃，相比O/A=5~10:1，反萃时间10~15min，两级反萃，反萃液经锌粉置换获得海绵铟；萃取提铟后的萃取后液用30%7815-T试剂-磺化煤油做萃取剂萃取提锗，在相比A/O=3~5:1，温度35℃，萃取级数2~3级，混合时间5min，萃取后的负载有机相用3N NaOH做反萃剂，反萃条件为室温下，相比O/A=3:1，反萃时间3~5min，两级反萃，反萃液与1:1硫酸中和30min，控制pH值在8~8.5之间得到GeO2沉淀；萃取锗后的萃取后液采用传统电积法生产阴极铜；
D、将B步骤得到的浸出渣与铅精矿混合后加入到富氧顶吹炉或底吹炉中还原熔炼，熔炼温度为900~1100℃，产出粗铅，粗铅进一步电解精炼，回收铅，金、银、铋、锑、铂、钯进一步捕集进入阳极泥中进行回收处理。
2.根据权利要求1所述的铜浮渣中高效回收有价金属的方法，其特征在于所述的铜浮渣为有色金属冶炼过程中产出的渣料。
3.根据权利要求1所述的铜浮渣中高效回收有价金属的方法，其特征在于所述的铜浮渣为有价金属以金属和/或合金和/或固溶体状态存在，不能通过物理球磨的方法细磨的难处理多金属铜浮渣。
4.根据权利要求1所述的铜浮渣中高效回收有价金属的方法，其特征在于A步骤中所述的雾化制粉为高压水雾化制粉或高压气体雾化制粉。
5.根据权利要求4所述的铜浮渣中高效回收有价金属的方法，其特征在于所述的高压水雾化制粉中水的压力为5~20Mpa。
6.根据权利要求4所述的铜浮渣中高效回收有价金属的方法，其特征在于所述的高压气体雾化制粉中气体为氧气、空气、富氧空气、惰性气体中的一种或几种，压力为0.1~9MPa。
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