CN112695205A - 一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法 - Google Patents

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陈文渊
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张佳兵
张鹏
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Abstract

本发明公开了一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，包括以下步骤：1)对铜渣进行破碎处理，得到铜渣颗粒；2)将铜渣放入焙烧机内进行焙烧，焙烧温度为400‑650℃，升温至焙烧温度的同时向机内加入与铜渣重量比为1:1‑2的氧化钙，等待预设时间后，将焙烧温度调低至150‑250℃，向焙烧机内通入CO气体直至焙烧结束，倒出获得炉渣和尾气；3)对步骤2中的炉渣进行分离，获得硅酸钙晶体和尾渣；4)对步骤3中的尾渣进行磁选分离，获得磁性铁和滤渣。本发明高温焙烧铜渣还原有价金属，焙烧的同时加入氧化钙，加速铁橄榄石结构，使硅铁分离，利用快速降温，加快硅酸钙晶体析出，再利用一氧化碳还原有价金属。

Description

一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法
技术领域
本发明涉及回收铜渣工艺，尤其涉及一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法。
背景技术
铜渣是高温火法冶炼铜的副产物，主要包含冰铜熔炼渣和粗铜吹炼渣，成分包含硫化铜、氧化铜、金属铜、磁铁矿、铁橄榄石及玻璃体等非晶质体，但是，目前中国国内对铜渣中铜的利用率不到12％，铁的利用率更到1％，大部分铜渣被堆存在渣场，既占用土地又污染环境,也是资源的巨大浪费，而现有的铜渣回收中，利用高温直接焙烧铜渣还原有价金属，生成的气体污染环境且回收率低。
发明内容
本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，包括以下步骤：
1)对铜渣进行破碎处理，得到铜渣颗粒；
2)将铜渣放入焙烧机内进行焙烧，焙烧温度为400-650℃，升温至焙烧温度的同时向机内加入与铜渣重量比为1:1-2的氧化钙，等待预设时间后，将焙烧温度调低至150-250℃，向焙烧机内通入CO气体直至焙烧结束，倒出获得炉渣和尾气；
3)对步骤2中的炉渣进行分离，获得硅酸钙晶体和尾渣；
4)对步骤3中的尾渣进行磁选分离，获得磁性铁和滤渣，从铜渣中回收铁和铜的关键是破坏其中铁橄榄石结构，使铁和硅的氧化物分离，在焙烧的同时添加氧化钙，使其和氧化硅反应生成硅酸钙，见方程式(1)，加快破坏铁橄榄石结构，再通入一氧化碳，还原磁性铁和有价金属，见方程式(2)，其中M为铜、锌、铁、钴，通入一氧化碳的同时，迅速降低温度，加快硅酸钙晶体析出；
方程式如下：
SiO2+CaO＝CaSiO3 (1)；
MO+CO→M+CO2 (2)。
优选的，包括步骤5，将步骤4中的滤渣放入重量比1:1.5的亚硫酸溶液浸出2-4次，浸出时间均为25-24min，获得有价金属，利用有价金属不溶于非氧化性酸溶液的特性，将杂质和有价金属利用亚硫酸溶液分离。
优选的，步骤5中，采用电解方式浸出，电解溶液为亚硫酸溶液，亚硫酸溶液为电解溶液，滤渣中，除了含有有价金属外，还有残留的氧化物，在利用亚硫酸溶液分离的同时，还可利用电解原理，将氧化物的有价金属还原出来。
优选的，还包括步骤6，在常压条件下，将步骤2中生成的气体通入石灰中，气体进气流量速率为2-4mL/min，将生成的尾气,主要成分为二氧化碳，利用石灰水进行回收，见方程式(2)。
优选的，步骤2中，在微波辐照的条件下，进行焙烧，微波频率为2500～4000GHz，利用微波强化及焙烧反应，极大地破坏铜渣中铁硅酸。
优选的，磁选强度为4000-8000GBS，磁选时间为40-95min。
优选的，在步骤2中，焙烧1.5-2.5h后将温度调低至150-250℃，调低至150-250℃的1-1.5h后，焙烧结束。
优选的，步骤2中，CO气体进气流量速率为3-5mL/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果：1.高温焙烧铜渣还原有价金属，焙烧的同时加入氧化钙，加速铁橄榄石结构，使硅铁分离，利用快速降温，加快硅酸钙晶体析出，再利用一氧化碳还原有价金属；
2.利用有价金属不溶于非氧化性酸溶液的特性，将杂质和有价金属利用亚硫酸溶液分离
3.利用石灰，避免新产生的二氧化碳气体污染环境。
4.在电解的条件下，利用亚硫酸溶液将有价金属还原分离出，增加了铜、锌、钴的回收率。
具体实施方式
下面结合实施例对发明进行详细的说明。
实施例1
本发明提出的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，包括以下步骤：
1)对铜渣进行破碎处理，得到铜渣颗粒；
2)将铜渣放入焙烧机内进行焙烧，焙烧温度为400℃，升温至焙烧温度的同时向机内加入与铜渣重量比为1:1的氧化钙，在1.5h后，将焙烧温度调低至150℃，向焙烧机内通入CO气体，CO气体进气流量速率为3mL/min，1h焙烧结束，倒出获得炉渣和尾气；
3)对步骤2中的炉渣进行分离，获得硅酸钙晶体和尾渣；
4)对步骤3中的尾渣进行磁选分离，获得磁性铁和滤渣。
实施例2
一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，包括以下步骤：
1)对铜渣进行破碎处理，得到铜渣颗粒；
2)将铜渣放入焙烧机内进行焙烧，焙烧温度为550℃，升温至焙烧温度的同时向机内加入与铜渣重量比为1:1.5的氧化钙，在2h后，将焙烧温度调低至200℃，向焙烧机内通入CO气体，CO气体进气流量速率为4mL/min，1.2h焙烧结束，倒出获得炉渣和尾气；
3)对步骤2中的炉渣进行分离，获得硅酸钙晶体和尾渣；
4)对步骤3中的尾渣进行磁选分离，获得磁性铁和滤渣。
实施例3
一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，包括以下步骤：
1)对铜渣进行破碎处理，得到铜渣颗粒；
2)将铜渣放入焙烧机内进行焙烧，焙烧温度为650℃，升温至焙烧温度的同时向机内加入与铜渣重量比为1:2的氧化钙，在2.5h后，将焙烧温度调低至250℃，向焙烧机内通入CO气体，CO气体进气流量速率为5mL/min，1.5h焙烧结束，倒出获得炉渣和尾气；
3)对步骤2中的炉渣进行分离，获得硅酸钙晶体和尾渣；
4)对步骤3中的尾渣进行磁选分离，获得磁性铁和滤渣。
对比例1
一种铜渣回收方法，将铜渣放入焙烧机内，焙烧温度为550℃，焙烧3h后，倒出获得炉渣，分离后，通过磁选分离，获得精铁矿和滤渣。
同一批次且重量相同的铜渣，分别用实施例1、实施例2、实施例3和对比例1回收方法进行有价金属的回收，铜渣元素含量成分见表1，回收后的含量成分见表2：
表1
铜(％) 铁(％) 锌(％) 钴(％)
4.71 45.22 4，76 0.32
表2
Figure BDA0002840129040000031
Figure BDA0002840129040000041
从表2可知，实施例2为最优方案，实施例2中，回收的有价金属含量最为接近表1含量，说明通过实施例2方法，各有价金属回收率最高，而直接高温焙烧出的有价金属，各有价金属的含量均低于本发明。
实施例4
本实施例与实施例2基本一致，不同之处在于：
还包括步骤4，将步骤3中生成的尾气(主要成分为二氧化碳)通入石灰水中，所述气体进气流量速率为3mL/min，将生成的工业废气CO2利用石灰进行回收，避免工业废气 CO2污染环境，利用石灰回收CO2，生成碳酸氢钙。
实施例5
本实施例与实施例4基本一致，不同之处在于：
步骤1中，在微波辐照的条件下，进行焙烧反应，微波频率为3000GHz，利用微波强化及焙烧反应反应，极大地破坏铜渣中铁硅酸，加快反应。
同一批次且重量相同的铜渣，分别用实施例2、实施例5回收方法进行有价金属的回收，铜渣元素含量成分见表1，回收后的含量成分见表3；
实施例6
本实施例与实施例5基本一致，不同之处在于：
将步骤4中的滤渣放入重量比1:1.5的亚硫酸溶液中，采用电解方式浸出3次，浸出时间均为25-24min，获得有价金属，利用有价金属不溶于非氧化性酸溶液的特性，将杂质和有价金属利用亚硫酸溶液分离，电解溶液为亚硫酸溶液，亚硫酸溶液为电解溶液，滤渣中，除了含有有价金属外，还有残留的氧化物，在利用亚硫酸溶液分离的同时，还可利用电解原理，将氧化物的有价金属还原出来。
表3
含量％ 实施例2 实施例5 实施例6
铜 4.05 4.31 4.50
铁 44.61 44.98 44.98
锌 3.89 3.95 4.18
钴 0.17 0.19 0.25
从表3可知，在微波辐照的条件下进行焙烧反应，且在电解条件下，利用亚硫酸溶液分离回收有价金属，回收的有价金属含量最高。
本领域技术人员可以根据需要灵活选用和设计，并不局限于此。
在不出现冲突的前提下，本领域技术人员可以将上述附加技术特征自由组合以及叠加使用。
上述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利和保护范围应以所附权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)对铜渣进行破碎处理，得到铜渣颗粒；
2)将铜渣放入焙烧机内进行焙烧，焙烧温度为400-650℃，升温至焙烧温度的同时向机内加入与铜渣重量比为1:1-2的氧化钙，等待预设时间后，将焙烧温度调低至150-250℃，向焙烧机内通入CO气体直至焙烧结束，倒出获得炉渣和尾气；
3)对步骤2中的炉渣进行分离，获得硅酸钙晶体和尾渣；
4)对步骤3中的尾渣进行磁选分离，获得磁性铁和滤渣。
2.如权利要求1所述的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤5，将步骤4中的滤渣放入重量比1:1.5的亚硫酸溶液浸出2-4次，浸出时间均为25-24min，获得有价金属。
3.如权利要求2所述的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，所述步骤5中，采用电解方式浸出，电解溶液为亚硫酸溶液。
4.如权利要求2所述的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤6，在常压条件下，将步骤2中生成的尾气通入石灰水中，所述气体进气流量速率为2-4mL/min。
5.如权利要求1所述的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，所述步骤2中，在微波辐照的条件下，进行焙烧，微波频率为2500～4000GHz。
6.如权利要求1所述的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，所述磁选强度为4000-8000GBS，磁选时间为40-95min。
7.如权利要求1所述的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，在步骤2中，焙烧1.5-2.5h后将温度调低至150-250℃，调低至150-250℃的1-1.5h后，焙烧结束。
8.如权利要求7所述的一种铜冶炼渣环保资源化利用的方法，其特征在于，步骤2中，所述CO气体进气流量速率为3-5mL/min。
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