CN107354299B

CN107354299B - 金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法

Info

Publication number: CN107354299B
Application number: CN201710370239.1A
Authority: CN
Inventors: 李俞良; 余江鸿; 易超; 鲁兴武; 程亮; 陈一博; 崔海瑞; 牛永胜; 马琳亭; 张恩玉; 邵传兵; 李彦龙; 张亚东
Original assignee: Gansu Zhongse Oriental Industry And Trade Co Ltd
Current assignee: Gansu high energy Zhongse Environmental Protection Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2017-05-23
Filing date: 2017-05-23
Publication date: 2019-05-17
Anticipated expiration: 2037-05-23
Also published as: CN107354299A

Abstract

本发明公开了一种金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，属于有色冶金二次资源回收技术领域。该方法将球磨后的金属冶炼过程渣、还原剂、黄铁矿、石英石和石灰石制成混合物料后送入熔炼炉，在1200‑1300℃的条件下造锍熔炼120‑180min，得到粗铅、冰铜、炉渣以及富集氧化锌的烟尘；粗铅经火法精炼除去杂质铜后电解，得到含铅量＞99.99%的电铅成品，直接出售；冰铜送至铜冶炼系统；炉渣水淬得到水淬渣，外售炼钢厂；富集氧化锌的烟尘直接出售或送至湿法炼锌系统。本发明对金属冶炼过程渣的回收利用率高，得到的产品附加值高，回收过程控制简单，实现了各种金属冶炼过程渣中有价金属的资源化利用，Cu、Pb直收率高达90%以上，Zn、Fe直收率达到95%以上。

Description

金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法

技术领域

本发明属于有色冶金二次资源回收技术领域，具体是一种金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法。

背景技术

矿产资源是国民经济持续增长的重要物质基础，人类社会发展对矿产资源的需求与矿产资源日益枯竭、贫乏的矛盾正日益尖锐。固体废弃物是目前世界上唯一不断增长的潜在资源和财富，而对城市周边堆存的金属冶炼过程渣进行回收利用、变废为宝，已成为人们的共识。

金属冶炼过程渣可以是湿法炼锌过程中产出的冶炼渣，如锌冶炼除铁工序的铁矾渣，锌冶炼浸出净化工序的铅银渣、铜镉渣等，也可以是铜、铅等有色金属冶炼系统产出的冶炼渣、烟灰，例如铜冶炼转炉产生的吹炼渣、电收尘烟灰以及铅冶炼鼓风炉产生的浮渣等。上述金属冶炼过程渣的成分一般为Cu2.2-7.8%、Pb11.3-29.6%、Zn9.8-14.3%、Fe11.1-24.1%、Ca1.6-6.9%、S3.9-8.7%、Si3.2-9.8%，其成分复杂，Cu、Pb、Zn、Fe等有价金属的回收难度大。目前，常见的处理方法有：1、将金属冶炼过程渣配入火法冶炼炉中回收铜、铅、锌等有价金属，但简单的配炉不但会使原有入炉物料中有价金属的品位降低，还会带入大量的有害杂质，对生产工艺影响很大，于此同时，还会产生大量的二次冶炼渣，形成二次环境污染；2、进行硫酸浸出和还原焙烧的预处理过程后再浸出，以及选冶联合处理工艺等，但该工艺存在过程复杂、有价金属不能有效分离、生产效率低等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，实现金属冶炼过程渣中有价金属的资源化利用。

本发明金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，具体包括以下步骤：

（1）球磨：将金属冶炼过程渣、还原剂、黄铁矿、石英石和石灰石烘干后球磨，分别磨细至-50目占85%以上，以增加金属冶炼过程渣的反应活性，提高其中有价金属的回收率；实际应用中，石灰石主要作用为调整熔点，申请人试图用工业纯碱代替石灰石，但其造锍熔炼效果不佳；选择黄铁矿作为炼铁脉石的目的是补充硫元素，以使造锍充分，黄铁矿中铁元素用以造渣；石英石主要作用亦为造渣。

（2）配料：本发明方法可以单独处理一种金属冶炼过程渣，也可以同时处理多种金属冶炼过程渣，根据渣中Cu、Pb、Zn、Fe的含量确定还原剂及熔剂的配比，然后与金属冶炼过程渣一起制成混合物料；其中，还原剂、黄铁矿、石英石和石灰石的量以金属冶炼过程渣的质量百分比计分别为：10-15%、18-25%、15-20%和0.5-2%；

（3）造锍熔炼：将步骤（2）中的混合物料送入熔炼炉进行造锍熔炼，熔炼温度1200-1300℃，熔炼时间120-180min，使金属冶炼过程渣中任何形态的铅都还原为金属铅，从而得到粗铅；金属冶炼过程渣中原来呈硫化物形态和呈氧化形态的铜，几乎均以稳定的Cu₂S形态富集在冰铜中；而部分铁的硫化物优先被氧化，所生成的FeO与黄铁矿（FeS₂）造渣得到富含Fe的炉渣，由于铜锍的密度比炉渣大，且两者互不溶解，因此冰铜和炉渣可以得到有效分离；金属冶炼过程渣中的锌经高温还原挥发后富集到烟尘中；其中，粗铅中铅品位＞80%，经火法精炼除去杂质铜后电解，得到含铅量＞99.99%的电铅成品，直接出售；冰铜中铜品位＞20%，送至铜冶炼系统；炉渣水淬得到水淬渣，水淬渣中含Fe＞40%，外售炼钢厂；富集氧化锌的烟尘中锌品位＞70%，直接出售或送至湿法炼锌系统。

其中，步骤（1）和步骤（2）中，还原剂为价格低廉的煤粉，其碳含量≥70%；石英石中SiO₂≥90%，石灰石中CaO≥50%。

步骤（3）中，所述熔炼炉为富氧侧吹熔炼炉；熔池熔炼是将炉料直接加入鼓风翻腾的熔池中迅速完成气、液、固相间主要反应的熔炼方法，富氧侧吹这种强化熔炼的冶金方法更适合于有色金属原料熔化、硫化、氧化、还原、造锍和烟化等冶金过程。

相比于现有技术，本发明金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，具有以下有益效果：

（1）本发明对金属冶炼过程渣的回收利用率高，得到的产品附加值高，回收过程控制简单，实现了各种金属冶炼过程渣中有价金属的资源化利用。

（2）应用还原造锍法处理一种或同时处理多种金属冶炼过程渣，Cu、Pb、Zn、Fe等有价金属一步回收，工艺流程短，回收方法普适性强。

（3）采用还原造锍法处理金属冶炼过程渣，Cu、Pb直收率高达90%以上，Zn、Fe直收率达到95%以上，有价金属回收率高。

（4）还原造锍熔炼过程中，所应用的还原剂是价格低廉的煤粉，回收成本低廉。

（5）整个工艺过程中无废气、废渣及废水的产生，各种金属冶炼过程渣完全资源化，三废零排放，对环境友好，达到了清洁生产的要求。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本实施例中金属冶炼过程渣为湿法炼锌系统净化工序产铜镉渣，其成分为：Cu4.6%、Pb11.3%、Zn9.8%、Fe14.7%、Ca4.4%、S6.7%、Si3.2%；

将上述含水量为15%的金属冶炼过程渣10kg，送入干燥箱烘干，烘干后送入球磨机球磨20min，使其粒度达到-50目占88%；再分别将煤粉、黄铁矿、石英石和石灰石进行球磨，球磨后粒度分别达到-50目占90%、85%、86%及85%。将球磨好的金属冶炼过程渣9kg、煤粉1.1kg、黄铁矿1.7kg、石英石1.5kg以及石灰石45g混匀后送入富氧侧吹熔炼炉进行还原造锍熔炼，在熔炼温度1200℃、熔炼时间140min条件下，得到粗铅1.27kg，冰铜1.91kg，水淬渣2.96kg以及收集到的氧化锌烟尘1.24kg。得到的粗铅含Pb82.6%，经火法精炼及电解后得到电铅1.05kg，冰铜中含Cu22.4%，水淬渣中含Fe48.7%，经收尘后收集的氧化锌烟尘为次氧化锌，其中含Zn76.6%。通过计算可得整个工艺过程中Cu回收率为93.1%，Pb回收率为92.7%，Zn回收率为96.6%，Fe回收率为98.2%。

实施例2

本实施例中金属冶炼过程渣为湿法炼锌系统浸出工序产铁矾渣和铅银渣的混合物，其成分为：Cu7.8%、Pb13.4%、Zn12.1%、Fe22.3%、Ca3.2%、S7.4%、Si9.8%；

将上述含水量为13%的多金属复杂冶炼过程渣10kg，送入干燥箱烘干，烘干后送入球磨机球磨25min，使其粒度达到-50目占89%；再分别将煤粉、黄铁矿、石英石和石灰石进行球磨，球磨后粒度分别达到-50目占92%、88%、86%及88%。将球磨好的金属冶炼过程渣9kg、煤粉1.2kg、黄铁矿2.2kg、石英石1.6kg以及石灰石100g混匀后送入富氧侧吹熔炼炉进行还原造锍熔炼，在熔炼温度1220℃、熔炼时间160min条件下，得到粗铅1.56kg，冰铜3.3kg，水淬渣3.97kg以及收集到的氧化锌烟尘1.54kg。得到的粗铅含Pb80.6%，经火法精炼及电解后得到电铅1.25kg，冰铜中含Cu21.7%，水淬渣中含Fe54.6%，经收尘后收集的氧化锌烟尘为次氧化锌，其中含Zn75.3%。通过计算可得整个工艺过程中Cu回收率为91.8%，Pb回收率为93.6%，Zn回收率为95.9%，Fe回收率为97.2%。

实施例3

本实施例中金属冶炼过程渣为铜冶炼系统白银炉电收尘烟灰，其成分为：Cu2.2%、Pb23.4%、Zn12.9%、Fe11.1%、Ca6.3%、S5.5%、Si7.7%；

将上述含水量为14%的多金属复杂冶炼过程渣10kg，送入干燥箱烘干，烘干后送入球磨机球磨20min，使其粒度达到-50目占86%；再分别将煤粉、黄铁矿、石英石和石灰石进行球磨，球磨后粒度分别达到-50目占88%、87%、85%及86%。将球磨好的金属冶炼过程渣9kg、煤粉1.35kg、黄铁矿2.25kg、石英石1.8kg以及石灰石180g混匀后送入富氧侧吹熔炼炉进行还原造锍熔炼，在熔炼温度1300℃、熔炼时间120min条件下，得到粗铅2.64kg，冰铜0.8kg，水淬渣2.37kg以及收集到的氧化锌烟尘1.8kg。得到的粗铅含Pb83.3%，经火法精炼及电解后得到电铅2.2kg，冰铜中含Cu25.6%，水淬渣中含Fe45.5%，经收尘后收集的氧化锌烟尘为次氧化锌，其中含Zn70.4%。通过计算可得整个工艺过程中Cu回收率为92.9%，Pb回收率为94.1%，Zn回收率为98.3%，Fe回收率为97.2%。

实施例4

本实施例中金属冶炼过程渣为铅冶炼鼓风炉产出的浮渣和锌冶炼系统净化工序产铜镉渣及铁矾渣的混合物，其成分为：Cu5.4%、Pb19.7%、Zn14.3%、Fe24.1%、Ca1.6%、S3.9%、Si7.9%；

将上述含水量为12%的多金属复杂冶炼过程渣10kg，送入干燥箱烘干，烘干后送入球磨机球磨25min，使其粒度达到-50目占88%；再分别将煤粉、黄铁矿、石英石和石灰石进行球磨，球磨后粒度分别达到-50目占92%、87%、87%及88%。将球磨好的金属冶炼过程渣9kg、煤粉0.9kg、黄铁矿1.9kg、石英石1.35kg以及石灰石130g混匀后送入富氧侧吹熔炼炉进行还原造锍熔炼，在熔炼温度1250℃、熔炼时间150min条件下，得到粗铅2.22kg，冰铜1.93kg，水淬渣5.26kg以及收集到的氧化锌烟尘1.92kg。得到的粗铅含Pb80.8%，经火法精炼及电解后得到电铅1.79kg，冰铜中含Cu26.1%，水淬渣中含Fe44.4%，经收尘后收集的氧化锌烟尘为次氧化锌，其中含Zn72.9%。通过计算可得整个工艺过程中Cu回收率为93.3%，Pb回收率为90.9%，Zn回收率为97.7%，Fe回收率为96.9%。

实施例5

本实施例中金属冶炼过程渣为铅冶炼鼓风炉产出的浮渣和铜冶炼系统产吹炼渣的混合物，其成分为：Cu7.8%、Pb29.6%、Zn10.2%、Fe18.8%、Ca6.9%、S8.7%、Si8.2%；

将上述含水量为10%的多金属复杂冶炼过程渣10kg，送入干燥箱烘干，烘干后送入球磨机球磨20min，使其粒度达到-50目占85%；再分别将煤粉、黄铁矿、石英石和石灰石进行球磨，球磨后粒度分别达到-50目占86%、85%、85%及88%。将球磨好的金属冶炼过程渣9kg、煤粉1.1kg、黄铁矿1.62kg、石英石1.7kg以及石灰石95g混匀后送入富氧侧吹熔炼炉进行还原造锍熔炼，在熔炼温度1280℃、熔炼时间180min条件下，得到粗铅3.11kg，冰铜3.0kg，水淬渣3.98kg以及收集到的氧化锌烟尘1.36kg。得到的粗铅含Pb88.9%，经火法精炼及电解后得到电铅2.77kg，冰铜中含Cu24.6%，水淬渣中含Fe46.7%，经收尘后收集的氧化锌烟尘为次氧化锌，其中含Zn73.1%。通过计算可得整个工艺过程中Cu回收率为94.7%，Pb回收率为93.5%，Zn回收率为97.5%，Fe回收率为98.8%。

Claims

1.金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）球磨：将金属冶炼过程渣、还原剂、黄铁矿、石英石和石灰石烘干后球磨，分别磨细至-50目占85%以上；

（2）配料：将步骤（1）中球磨后的金属冶炼过程渣、还原剂、黄铁矿、石英石和石灰石制成混合物料；其中，还原剂、黄铁矿、石英石和石灰石的量以金属冶炼过程渣的质量百分比计分别为：10-15%、18-25%、15-20%和0.5-2%；

（3）造锍熔炼：将步骤（2）中的混合物料送入熔炼炉进行造锍熔炼，熔炼温度1200-1300℃，熔炼时间120-180min，得到粗铅、冰铜、炉渣以及富集氧化锌的烟尘；粗铅中铅品位＞80%，经火法精炼除去杂质铜后电解，得到含铅量＞99.99%的电铅成品，直接出售；冰铜中铜品位＞20%，送至铜冶炼系统；炉渣水淬得到水淬渣，水淬渣中含Fe＞40%，外售炼钢厂；富集氧化锌的烟尘中锌品位＞70%，直接出售或送至湿法炼锌系统。

2.根据权利要求1所述的金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，其特征在于：所述金属冶炼过程渣为一种金属冶炼过程渣或多种金属冶炼过程渣的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）中，还原剂为C≥70%的煤粉。

4.根据权利要求1或2所述的金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，其特征在于：步骤（1）和步骤（2）中，石英石中SiO₂≥90%，石灰石中CaO≥50%。

5.根据权利要求1或2所述的金属冶炼过程渣中Cu、Pb、Zn、Fe的回收利用方法，其特征在于：步骤（3）中，所述熔炼炉为富氧侧吹熔炼炉。