CN108624759B - 一种从白烟尘中综合回收有价金属的方法 - Google Patents

一种从白烟尘中综合回收有价金属的方法 Download PDF

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Abstract

一种从白烟尘中综合回收有价金属的方法，属于冶金领域。步骤如下，(1)在白烟尘中配入硫化砷渣，加入到浓硫酸中调浆混合；(2)将步骤1得到的料浆进行低温间接焙烧，回收烟尘中的三氧化二砷；(3)将步骤2得到的脱砷焙砂采用稀硫酸溶液进行浸出；(4)将步骤3所到的浸出渣采用盐酸浸出；浸出渣采用氯化浸出提取金，浸出渣为可出售的铅渣；将浸出液进行电解沉积，阴极所产铋经熔铸精炼得到精铋，(5)将步骤3所得浸出液采用硫酸氧钛进行脱砷；所得净化液进行电积脱铜，得到阴极铜；得到的脱铜后液一部分返回步骤3用于浸出，一部分经浓缩结晶，得到粗制硫酸锌。本发明工艺操作简单、节能、无污染，实现了白烟尘的无害化处置，可消除对环境的污染。

Description

一种从白烟尘中综合回收有价金属的方法
技术领域
本发明属于有色金属冶炼领域，涉及一种从白烟尘中综合回收有价金属的方法。
背景技术
火法炼铜过程中产生的高温烟气含有高浓度的SO2和烟尘，通过“余热锅炉-电除尘器-硫酸系统”可回收热量、烟尘和SO2。该烟尘除含铜外，还富集了原料中的铅、锌、砷、铋、金、银等有价金属，具有很高的回收利用价值。目前，国内铜冶炼厂大多将烟灰与铜精矿配料直接返回熔炼系统。就闪速炼铜而言，该过程以烟灰形式进入闪速炉的砷量占进入闪速炉砷量的50％以上，这使得闪速炉入炉原料的砷含量大大增加，最终对电铜及硫酸质量产生不可低估的负面影响。
为了实现白烟尘的无害化处置和有价金属的回收，国内企业采用湿法-火法联合工艺处理烟灰，即采用稀硫酸浸出铜、锌，浸出渣经还原熔炼回收铅，对于烟灰中的砷，一部分进入溶液，一部分进入渣中，因此存在严重的二次污染隐患。有研究者提出“水浸-硫酸化焙烧-低酸常温浸出”的工艺，但该工艺研究过程中并未提及砷的处理。总结已有研究，不难发现都是以水浸或稀酸浸出先回收烟灰中的铜和锌，但同时烟灰中大部分的砷也会进入溶液，在后期除砷过程中，往往又采用钙盐或铁盐沉淀的方法固化砷，在沉砷过程中容易造成有价金属的夹带损失，且含砷废渣在堆存或填埋时，存在严重的安全隐患。为了实现白烟尘的资源化利用和无害化处置，本发明探索出焙烧脱砷-选择性浸出回收有价金属的新方法。
发明内容
本发明旨在提供一种从白烟尘中综合回收有价金属的方法，实现从白烟尘中回收砷、铜、锌、铅、铋、金、银等有价金属，并得到三氧化二砷、精铋、铅渣、粗制锌、阴极铜、金银泥等产品。为实现本发明的目的，本发明采取的技术方案是：
(1)按一定比例在白烟尘中配入硫化砷渣，加入到浓硫酸中调浆混合；
(2)将步骤(1)得到的料浆进行低温间接焙烧，用浆式收尘系统回收烟尘中的三氧化二砷，烟气送往制酸系统；
(3)将步骤(2)得到的脱砷焙砂采用稀硫酸溶液进行浸出，浸出完成后通过固液分离得到浸出液和浸出渣；
(4)将步骤(3)所到的浸出渣采用盐酸浸出，浸出结束后进行液固分离；
(5)将步骤(4)得到的浸出渣通入氯气进行浸出，浸出渣为可出售的铅渣；
(6)将步骤(5)所得到的浸出液进行电解沉积，阴极所产铋经熔铸精炼得到精铋，阳极产生的氯气返回步骤(5)用于浸出；
(7)将步骤(3)所得浸出液通过加入硫酸氧钛进行脱砷；
(8)将步骤(7)所得净化液进行电积脱铜，得到阴极铜；
(9)将步骤(8)得到的脱铜后液一部分返回步骤(3)用于浸出，一部分经蒸发结晶，得到粗制硫酸锌；
(10)将步骤(5)得到的浸出液加入亚硫酸钠还原，固液分离后得到金泥。
根据本发明，步骤(1)配入的硫化砷渣用量按含硫量与白烟尘中含砷量摩尔比的1:10～1:1计，浓硫酸的加入量按白烟尘与硫化砷渣质量比的1:3～3:1计。
根据本发明，步骤(2)焙烧温度控制在250～500℃，焙烧时间0.5～5h。
根据本发明，步骤(3)浸出过程硫酸浓度为0.1mol/L～3mol/L，反应温度为30～90℃，液固比为1:1～10:1，反应时间为0.5～5h。
根据本发明，步骤(4)浸出过盐酸浓度为0.5mol/L～5mol/L，反应温度为30～80℃，液固比为1:1～10:1，反应时间为0.5～5h。
根据本发明，步骤(5)的浸出温度为30～80℃，液固比为1:1～5:1，反应时间为0.5～5h。
根据本发明，步骤(6)铋电解沉积过程，阴极电流密度为100～300A/m2，电积温度为30～50℃。
根据本发明，步骤(7)硫酸氧钛的加入量为溶液中砷摩尔量的0.9～1.5倍加入，反应温度为30～80℃，反应时间为0.5～6h。
根据本发明，步骤(8)净化液电积脱铜时，阴极电流密度为100～600A/m2，电积温度为30～50℃。
根据本发明，步骤(10)加入的亚硫酸钠的用量按溶液中金摩尔量的0.5～5倍计，反应温度为30～80℃，反应时间为0.5～4h。
通过本发明提供的从白烟尘中回收有价金属的方法，能够综合回收其中的砷、铜、锌、铅、铋、金等有价金属；由于过程所用浸出剂可循环利用，试剂消耗少；采用的添加硫化砷渣低温间接脱砷方法，实现了砷的高效脱除和回收，实现了砷的无害化处理；与已有工艺相比，能得到纯度较高的三氧化二砷、精铋、铅渣、粗制锌、阴极铜、金泥等产品；工艺流程操作简单、易于工业化生产。
附图说明
图1为本发明的从白烟尘中综合回收有价金属的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制
实施例1：
所用白烟尘含砷14.14％，铋3.30％，铜12.68％，铅23.09％，锌2.21％，金5.5g/t。将硫化砷渣与白烟尘按含硫量与含砷量摩尔比的1:3进行配料，按质量比1:1加入到浓硫酸中，搅拌混匀后置于管式炉中，在300℃下焙烧4h，脱砷率为98.2％，所收集的三氧化二砷纯度为90.5％。
将脱砷焙砂采用1mol/L的硫酸溶液，在液固比为3:1，浸出温度为60℃的条件下反应3h，铜、锌的浸出率分别为98.1％和99.0％。
向含铜浸出液中加入砷摩尔量1倍的硫酸氧钛，控制反应温度为60℃，反应3h后，砷的吸附率达92％，过滤后的溶液在电流密度为250A/m2，温度为40℃，槽电压0.3V的条件下进行电解，电解效率为85.1％，阴极铜的纯度为98.8％，电解液通过蒸发结晶回收锌，锌的回收率为92％，粗制锌的锌含量为83.1％。
将硫酸浸出渣采用2mol/L的盐酸溶液，在液固比为5:1，浸出温度为70℃的条件下反应4h，铋的浸出率为98.5％。浸出液在200A/m2，温度为40℃，槽电压0.32V的条件下进行电解，电解效率为84.1％，阴极铋的纯度为98.2％，经过熔铸精炼后所得到的精铋纯度为99.9％。
将盐酸浸出渣在温度为70℃，液固比为5:1的条件下，通入氯气浸出，金银的浸出率分别为98.2％和97.6％。浸出渣为含铅52％的铅渣，往浸出液中加入金银摩尔量1倍的亚硫酸钠，控制反应温度为50℃，反应时间2h后，金的回收率为97.3％。
实施例2：
将硫化砷渣与白烟尘按含硫量与含砷量摩尔比的1:5进行配料，按质量比1:1.5加入到浓硫酸中，搅拌混匀后置于管式炉中，在350℃下焙烧3h，脱砷率为98.7％，所收集的三氧化二砷纯度为91.5％。
将脱砷焙砂采用0.5mol/L的硫酸溶液，在液固比为5:1，浸出温度为70℃的条件下反应3h，铜、锌的浸出率分别为99.0％和99.3％。
向含铜浸出液中加入砷摩尔量1.5倍的硫酸氧钛，控制反应温度为50℃，反应2h后，砷的吸附率达93％，过滤后的溶液在电流密度为300A/m2，温度为40℃，槽电压0.33V的条件下进行电解，电解效率为85.6％，阴极铜的纯度为98.5％，电解液通过蒸发结晶回收锌，锌的回收率为93％，粗制锌的锌含量为83.6％。
将硫酸浸出渣采用3.0mol/L的盐酸溶液，在液固比为3:1，浸出温度为60℃的条件下反应4h，铋的浸出率为98.7％。浸出液在220A/m2，温度为40℃，槽电压0.30V的条件下进行电解，电解效率为85.2％，阴极铋的纯度为98.6％，经过熔铸精炼后所得到的精铋纯度为99.9％。
将盐酸浸出渣在温度为60℃，液固比为4:1的条件下，通入氯气浸出，金银的浸出率分别为98.1％和96.4％。浸出渣为含铅51.4％的铅渣，往浸出液中加入金银摩尔量1.5倍的亚硫酸钠，控制反应温度为60℃，反应时间3h后，金的回收率分别为96.8％。
实施例3：
将硫化砷渣与白烟尘按含硫量与含砷量摩尔比的1:3进行配料，按质量比1:1.5加入到浓硫酸中，搅拌混匀后置于管式炉中，在400℃下焙烧3h，脱砷率为99.2％，所收集的三氧化二砷纯度为92.6％。
将脱砷焙砂采用1.5mol/L的硫酸溶液，在液固比为3:1，浸出温度为60℃的条件下反应3h，铜、锌的浸出率分别为98.3％和98.8％。
向含铜浸出液中加入砷摩尔量2倍的硫酸氧钛，控制反应温度为50℃，反应2h后，砷的吸附率达91.2％，过滤后的溶液在电流密度为270A/m2，温度为35℃，槽电压0.30V的条件下进行电解，电解效率为84.1％，阴极铜的纯度为98.7％，电解液通过蒸发结晶回收锌，锌的回收率为92.1％，粗制锌的锌含量为82.9％。
将硫酸浸出渣采用3.5mol/L的盐酸溶液，在液固比为4:1，浸出温度为70℃的条件下反应3h，铋的浸出率为99.1％。浸出液在220A/m2，温度为35℃，槽电压0.35V的条件下进行电解，电解效率为86.2％，阴极铋的纯度为98.9％，经过熔铸精炼后所得到的精铋纯度为99.9％。
将盐酸浸出渣在温度为70℃，液固比为4:1的条件下，通入氯气浸出，金银的浸出率分别为98.2％和95.6％。浸出渣为含铅50.5％的铅渣，往浸出液中加入金银摩尔量2倍的亚硫酸钠，控制反应温度为60℃，反应时间2h后，金的回收率分别为96.1％。

Claims (6)

1.一种从白烟尘中综合回收有价金属的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）按一定比例在白烟尘中配入硫化砷渣，加入到浓硫酸中调浆混合；
（2）将步骤（1）得到的料浆进行低温间接焙烧，用浆式收尘系统回收烟尘中的三氧化二砷，烟气送往制酸系统；
（3）将步骤（2）得到的脱砷焙砂采用稀硫酸溶液进行浸出，浸出完成后通过固液分离得到浸出液和浸出渣；
（4）将步骤（3）所到的浸出渣采用盐酸浸出，浸出结束后进行液固分离；
（5）将步骤（4）得到的浸出渣通入氯气进行浸出，浸出渣为可出售的铅渣；
（6）将步骤（4）所得到的浸出液进行电解沉积，阴极所产铋经熔铸精炼得到精铋，阳极产生的氯气返回步骤（5）用于浸出；
（7）将步骤（3）所得浸出液通过加入硫酸氧钛进行脱砷；
（8）将步骤（7）所得净化液进行电积脱铜，得到阴极铜；
（9）将步骤（8）得到的脱铜后液一部分返回步骤3用于浸出，一部分经蒸发结晶，得到粗制硫酸锌；
（10）将步骤（5）得到的浸出液加入亚硫酸钠还原，固液分离后得到金泥；
所述步骤（1）配入的硫化砷渣用量按含硫量与白烟尘中含砷量摩尔比的1:10~1:1计，浓硫酸的加入量按白烟尘与硫化砷渣质量比的1:3~3:1计；
所述步骤（2）焙烧温度控制在250~500℃，焙烧时间0.5~5h；
所述步骤（7）硫酸氧钛的加入量为溶液中砷摩尔量的0.9~1.5倍，反应温度为30~80℃，反应时间为0.5~6h。
2.根据权利要求1所述从白烟尘中综合回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤（3）浸出过程硫酸浓度为0.1mol/L~3mol/L，反应温度为30~90℃，液固比为1:1~10:1，反应时间为0.5~5h。
3.根据权利要求1所述从白烟尘中综合回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤（4）浸出过盐酸浓度为0.5mol/L~5mol/L，反应温度为30~80℃，液固比为1:1~10:1，反应时间为0.5~5h。
4.根据权利要求1所述从白烟尘中综合回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤（5）的浸出温度为30~80℃，液固比为1:1~5:1，反应时间为0.5~5h。
5.根据权利要求1所述从白烟尘中综合回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤（6）铋电解沉积过程，阴极电流密度为100~300A/m2，电积温度为30~50℃。
6.根据权利要求1所述从白烟尘中综合回收有价金属的方法，其特征在于，所述步骤（8）净化液电积脱铜时，阴极电流密度为100~600A/m2，电积温度为30~50℃。
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