CN111235397A - 一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺 - Google Patents

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Abstract

一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，将铜冶炼烟尘配入5‑50％的焦炭粉或/和粉煤、10‑40％的硫酸，然后送入微波炉，在负压状态进行微波加热焙烧，铜冶炼烟尘中的砷形成三氧化二砷并以烟气形式挥发，将烟气收尘沉降，得到三氧化二砷产品；将焙烧渣采用污酸直接浸出，焙烧渣中的锌、铜和残留的砷被浸出在浸出液中，锡、铅和其他物料进入浸出渣；向浸出液加入萃取剂萃取铜，并电积产出粗铜产品后，萃余液在通氧的环境下，加氢氧化钙调节pH值至7‑8，沉淀砷，之后再加硫酸铁深度除砷后，得到硫酸锌溶液，浓缩蒸发后形成硫酸锌产品。本发明将烟尘中的砷、锌、铜、锡、铅分步骤分离，有价金属回收率高。工艺流程短、操作简便、安全环保。

Description

一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺
技术领域
本发明涉及铜冶炼生产中产生的有害烟尘的处理方法技术领域。
背景技术
铜冶炼烟尘为铜冶炼电收尘处理烟气的产物，其主要含有锡、铜、铅、锌、铟等有价金属，同时含有10-20％的砷，为危险冶炼中间物料。该物料主要特点为有价金属种类多，含量较低，需综合处理，同时还含有一部分砷，必须安全处置且应尽可能加以有效利用。高效选择性脱砷，保留有价金属是该物料开发利用的关键。
目前铜冶炼烟尘的处理方法主要有湿法浸出工艺、鼓风炉冶炼、硫酸化焙烧—湿法浸出以及回转窑焙烧等。
(1)湿法浸出工艺：主要为采用硫酸浸出后，浸出液通过萃取方式，回收铜，通过石灰铁盐法沉砷后，回收其他有价金属。该工艺可综合回收有价金属铜，但砷浸出后，又以砷酸钙、砷酸铁的形式产出，又形成另一种含砷固体废弃物，固体增容量较大，含砷固体废弃物处置困难，存在安全隐患。
(2)鼓风炉冶炼工艺：因铜冶炼烟尘中含铅量较低，不能直接采用鼓风炉冶炼工艺处理该物料，只能采取配矿方式处理，使银、铅等物料进入金属粗铅，铜、铋、铟等有价金属进入冰铜，砷进入烟气处理系统中，以砷滤饼的形成开路，同样面临处理体积大，处理成本高等问题。
(3)硫酸化焙烧—湿法浸出工艺：该工艺采用铜冶炼烟尘进行硫酸化焙烧后挥发砷，将形成三氧化二砷形式的砷通过酸浸、萃取、电积等方式回收有价金属。该工艺具有有价金属损失低、砷挥发效率高等优势，但设备腐蚀问题较为严重。
(4)回转窑焙烧工艺：将铜冶炼烟尘与一定的还原剂或硫化物混合后，进行焙烧脱砷，砷以三氧化二砷的方式回收，焙烧渣通过酸浸等方式回收有价金属。该工艺主要存在有价金属回收率低、三氧化二砷品质较低等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的各种问题，提供一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺。
本发明采取的技术方案如下：
一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，工艺步骤如下：
1)将铜冶炼烟尘按质量比配入5-50％的焦炭粉或/和粉煤、10-40％的硫酸，然后送入微波炉；
2)物料进入炉内后，控制炉内为负压状态，通过微波感应加热至500～700℃，对铜冶炼烟尘铜冶炼烟尘进行微波加热焙烧，铜冶炼烟尘中的砷形成三氧化二砷并以烟气形式挥发，将含三氧化二砷的烟气收尘沉降，得到三氧化二砷产品；
3)将微波炉中形成的焙烧渣采用污酸直接浸出，浸出条件为焙烧渣与污酸液固比5:1，浸出温度为常温，浸出时间1～2小时，焙烧渣中的锌、铜和残留的砷被浸出在浸出液中，锡、铅和其他物料进入浸出渣；
4)向浸出液加入萃取剂萃取铜，并电积产出粗铜产品后，萃余液在通氧的环境下，加氢氧化钙调节pH值至7-8，沉淀砷，之后再加硫酸铁深度除砷后，得到硫酸锌溶液，浓缩蒸发后形成硫酸锌产品；所述萃取剂为质量浓度15-25％的Lix984H。
上述步骤2)中，收尘后的尾气中残留的微量砷，在微波炉内经动力波烟气吸收及动力波抽气后，加入氢氧化钠溶液吸收，形成微量的砷酸钠溶液，当砷酸钠溶液中砷浓度富集到200g/L时，将砷酸钠溶液从微波炉内导出，经浓缩蒸发得到砷酸钠晶体。
上述步骤3)将上述形成的浸出渣以锡中矿的形式出售或者返回火法熔炼，分离得到锡和铅。
上述步骤3)所用污酸为冶炼生产中烟气处理系统内产生的低浓度污酸。
本发明是将微波炉中形成的焙烧渣置于反应釜内，采用污酸直接浸出。
本发明所述微波炉为冶炼挥发专用微波炉，该专用微波炉包括微波加热挥发系统和烟气处理系统，用于加热焙烧物料的微波加热挥发系统包括有容纳物料的炉腔、螺旋进料口及微波发生器，铜冶炼烟尘经螺旋进料口进入炉腔内；用于冷凝沉降三氧化二砷以及尾气处理的烟气处理系统包括有沉降室及动力波烟气吸收和动力波抽气装置。
本发明工艺至少具有以下优点：
1、将微波挥发优势与铜冶炼烟尘中砷易于挥发的特性有机结合，实现砷的选择性挥发，有价金属留在渣中回收；
2、微波挥发的整个工艺实行负压操作，避免含砷气体的无组织排放，保障职业健康，避免产生大气污染。
3、采用冶炼污酸浸出焙烧渣，实现以废治废，减少环保治理压力，降低处理成本；
4、采用冶炼挥发专用微波炉，实现铜冶炼烟尘的预热、挥发、烟气沉降、烟气吸收处理等连续作业，具有流程短、操作简便、处理成本低等优势；
5、根据铜冶炼烟尘的成分特点，采用合理的工艺流程，将烟尘中的砷、锌、铜、锡、铅分步骤分离出来，并且有价金属回收率高，实现了废物有效回收利用，解决了现有技术有价金属回收率低、处理后废渣体积增容高、设备腐蚀较严重以及资源利用效率低等问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述高效处理铜冶炼烟尘的工艺，工艺步骤如下：
1)将铜冶炼烟尘(即铜冶炼过程中电收尘产生的烟尘)按质量比配入5-50％的焦炭粉或粉煤或者焦炭粉与煤粉的混合料、10-40％的硫酸，创造后续砷挥发所需的气氛条件，然后送入微波炉。本发明所述微波炉为冶炼挥发专用微波炉，生产厂家为湖南长仪微波科技有限公司，型号为微波气氛回转炉CY-RO1000C-L。该专用微波炉包括微波加热挥发系统和烟气处理系统，微波加热挥发系统用于加热焙烧物料，微波加热挥发系统包括有容纳物料的炉腔、螺旋进料口及微波发生器，铜冶炼烟尘经螺旋进料口进入炉腔内。烟气处理系统用于冷凝沉降三氧化二砷以及尾气处理，烟气处理系统包括有沉降室及动力波烟气吸收和动力波抽气装置。根据生产需求，也可采用其他型号的冶炼挥发专用微波炉。
2)物料进入炉内后，通过控制系统，将炉内环境调节至负压状态，然后通过微波感应加热至500～700℃，对铜冶炼烟尘铜冶炼烟尘进行微波加热焙烧。铜冶炼烟尘中升华点较低的砷形成三氧化二砷并以烟气形式挥发，将含三氧化二砷的烟气通过微波炉的多级沉降室及布袋进行收尘，沉降后得到三氧化二砷产品，实现了砷的选择性分离。收尘后的尾气中残留的微量砷，在微波炉内经动力波烟气吸收及动力波抽气后，加入氢氧化钠碱性溶液吸收，形成微量的砷酸钠溶液，当砷酸钠溶液中砷浓度富集到200g/L时，将砷酸钠溶液从微波炉内导出，经浓缩蒸发得到砷酸钠晶体。
3)将微波炉中形成的焙烧渣采用冶炼生产中烟气处理系统内产生的低浓度污酸直接浸出，浸出条件为焙烧渣与污酸液固比5:1，浸出温度为常温，浸出时间1～2小时，焙烧渣中的锌、铜和残留的砷被浸出在浸出液中，锡、铅和其他物料进入浸出渣。采用冶炼过程中烟气处理系统产生的低浓度污酸以废治废，可实现废弃物治理的“减量化”目标，同时降低处理成本。
4)向浸出液加入质量浓度15～25％的Lix984H萃取铜，并电积产出粗铜产品后，萃余液在通氧的环境下，加氢氧化钙调节pH值至7-8，沉淀分离出砷，之后再加硫酸铁深度除砷，得到较为纯净的硫酸锌溶液，硫酸锌溶液浓缩蒸发后形成硫酸锌产品。
5)浸出渣以锡中矿的形式出售或者返回火法熔炼，分离得到粗锡。火法熔炼采用现有技术方法。
实施例1
高效处理铜冶炼烟尘的工艺，所述铜冶炼烟尘为铜冶炼过程中电收尘产生的烟尘，烟尘成分如下表：
编号 Sn As Pb Fe Cu Zn
原料1 2.64 13.86 11.70 4.01 1.041 12.51
处理工艺步骤如下：
(1)取铜冶炼烟尘10公斤、0.5公斤焦碳粉、1公斤硫酸混合均匀后，通过螺旋加料缓慢进入冶炼挥发专用微波炉内，控制温度在550℃左右，物料在炉内停留时间3小时，炉内负压为-20～-10Pa，进行微波焙烧，在微波炉沉降室内收集三氧化二砷产品，得到的产品纯度为92.3％，烟气用氢氧化钠碱性溶液吸收。
(2)取步骤(1)所得的焙烧渣于反应釜内，按焙烧渣与污酸液固比5:1加入冶炼污酸，在常温下浸出1小时后过滤，得到含锡2.87％、铅13.68％的浸出渣(锡中矿)和浸出液；
(3)取步骤(2)得到的浸出液，加入质量浓度为15％的Lix984H铜萃取剂，萃取铜后，电积得到纯度93％的初铜产品；
(4)取步骤(3)得到的萃取后液，在通氧的环境下，加氢氧化钙调节pH至7-8，沉淀分离砷后，加硫酸铁深度除砷，得到较为纯净的硫酸锌溶液，硫酸锌溶液经浓缩蒸发后得到纯度为98％的硫酸锌产品。
实施例2
高效处理铜冶炼烟尘的工艺，所述铜冶炼烟尘为铜冶炼过程中电收尘产生的烟尘，烟尘成分如下表：
处理工艺步骤如下：
编号 Sn As Pb Fe Cu Zn
原料2 6.90 14.89 10.31 1.40 2.65 7.52
(1)取铜冶炼烟尘10公斤、3公斤焦碳粉和煤粉、2公斤硫酸混合均匀后，通过螺旋加料缓慢进入冶炼挥发专用微波炉内，控制加热温度500℃，物料在炉内停留时间3小时，炉内负压为-20～-10Pa，进行微波焙烧，在沉降室内收集三氧化二砷产品，产品纯度为94.1％，烟气用氢氧化钠碱性溶液吸收。
(2)取步骤(1)所得的焙烧渣于反应釜内，按焙烧渣与污酸液固比5:1加入冶炼污酸，在常温下浸出1.5小时后过滤，得到含锡5.14％、铅12.93％的锡中矿和浸出液，烟气用氢氧化钠碱性溶液吸收。
(3)取步骤(2)得到的浸出液，加入质量浓度为20％的Lix984H铜萃取剂，萃取铜后，电积得到纯度94％的初铜产品。
(4)取步骤(3)得到的萃取后液，在通氧的环境下，加氢氧化钙调节pH至7-8)，沉淀砷后，加硫酸铁深度除砷后，得到较为纯净的硫酸锌溶液，经浓缩蒸发得到纯度为96％的硫酸锌产品。
实施例3
高效处理铜冶炼烟尘的工艺，所述铜冶炼烟尘为铜冶炼过程中电收尘产生的烟尘，烟尘成分如下表：
编号 Sn As Pb Fe Cu Zn
原料2 4.67 16.32 14.66 0.814 1.97 8.46
处理工艺如下：
(1)取铜冶炼烟尘10公斤、5公斤煤粉、4公斤硫酸混合均匀后，通过螺旋加料缓慢进入冶炼挥发专用微波炉内，控制微波加热温度在700℃，物料在炉内停留时间2小时，炉内负压为-20～-10Pa，进行微波焙烧，在沉降室内收集三氧化二砷产品，产品纯度为95.4％。
(2)取步骤(1)所得的焙烧渣于反应釜内，按焙烧渣与污酸液固比5:1加入冶炼污酸，在常温下浸出2小时后过滤，得到含锡4.37％、铅13.08％的锡中矿和浸出液，烟气用氢氧化钠碱性溶液吸收。
(3)取步骤(2)得到的浸出液，加入质量浓度为25％的Lix984H铜萃取剂，萃取铜后，电积得到纯度92％的初铜产品。
(4)取步骤(3)得到的萃取后液，在通氧的环境下，加氢氧化钙调节pH至7-8，沉淀分离砷后，加硫酸铁深度除砷后，得到较为纯净的硫酸锌溶液，浓缩蒸发后得到纯度为95％的硫酸锌产品。
除非另有说明，本发明所述百分比均为质量百分比。

Claims (6)

1.一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，其特征在于，工艺步骤如下：
1)将铜冶炼烟尘按质量比配入5-50％的焦炭粉或/和粉煤、10-40％的硫酸，然后送入微波炉；
2)物料进入炉内后，控制炉内为负压状态，通过微波感应加热至500～700℃，对铜冶炼烟尘铜冶炼烟尘进行微波加热焙烧，铜冶炼烟尘中的砷形成三氧化二砷并以烟气形式挥发，将含三氧化二砷的烟气收尘沉降，得到三氧化二砷产品；
3)将微波炉中形成的焙烧渣采用污酸直接浸出，浸出条件为焙烧渣与污酸液固比5:1，浸出温度为常温，浸出时间1～2小时，焙烧渣中的锌、铜和残留的砷被浸出在浸出液中，锡、铅和其他物料进入浸出渣；
4)向浸出液加入萃取剂萃取铜，并电积产出粗铜产品后，萃余液在通氧的环境下，加氢氧化钙调节pH值至7-8，沉淀砷，之后再加硫酸铁深度除砷后，得到硫酸锌溶液，浓缩蒸发后形成硫酸锌产品；所述萃取剂为质量浓度的15-25％Lix984H。
2.根据权利要求1所述的一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，其特征在于，上述步骤2)中，收尘后的尾气中残留的微量砷，在微波炉内经动力波烟气吸收及动力波抽气后，加入氢氧化钠溶液吸收，形成微量的砷酸钠溶液，当砷酸钠溶液中砷浓度富集到200g/L时，将砷酸钠溶液从微波炉内导出，经浓缩蒸发得到砷酸钠晶体。
3.根据权利要求1所述的一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，其特征在于，上述步骤3)将形成的浸出渣以锡中矿的形式出售或者返回火法熔炼，分离得到锡和铅。
4.根据权利要求1或3所述的一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，其特征在于，上述步骤3)所用污酸为冶炼生产中烟气处理系统内产生的低浓度污酸。
5.根据权利要求1或3所述的一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，其特征在于，将微波炉中形成的焙烧渣置于反应釜内，采用污酸直接浸出。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺，其特征在于，所述微波炉为冶炼挥发专用微波炉，该专用微波炉包括微波加热挥发系统和烟气处理系统，用于加热焙烧物料的微波加热挥发系统包括有容纳物料的炉腔、螺旋进料口及微波发生器，铜冶炼烟尘经螺旋进料口进入炉腔内；用于冷凝沉降三氧化二砷以及尾气处理的烟气处理系统包括有沉降室及动力波烟气吸收和动力波抽气装置。
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