CN112813278A - 一种铜浮渣的回收处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铜浮渣的回收处理方法。所述的铜浮渣的回收处理方法包括火法处理、氧压酸浸处理和后处理步骤，具体包括：将铜浮渣中加入还原剂进行熔炼，冷却后将熔融产物分层得到渣a、铅冰铜b和粗铅c；将铅冰铜b磨细，加入硫酸溶液进行酸浸得到浸出液d和渣料e；浸出液d经电积得到阴极铜和废电解液，废电解液返回酸浸步骤循环使用；渣料e浮选得到单质硫和尾渣，尾渣返回炼铅系统；熔炼过程中的烟尘和渣a、粗铅c均返回炼铅系统循环使用。本发明解决了目前铜浮渣处理工艺及方法中存在能耗高、环境污染重、铜铅分离不彻底等问题，该工艺可实现一步将铜和铅有效分离，具有流程短、工艺简单、清洁高效、安全性好和投资省等优点。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种铜浮渣的回收处理方法。
背景技术
铜浮渣是粗铅火法精炼熔析除铜的产物，约占粗铅含量的2%，主要由硫化铜、硫化铅、氧化铅和金属铅组成，还含有锡、砷、锌、镉、银、金等其他金属元素。因捞渣方式或捞渣设备不同，铜浮渣形态和成分有较大的差异。铜浮渣中有价金属含量较为丰富，一般含铜2～40%，铅40～85%，银300～1000 g/t，金20g/t～100 g/t。因此，如不对铜浮渣加以综合利用，将造成二次资源的浪费，同时，铜浮渣中的铅、砷、镉等元素也会对环境造成严重污染。
目前国内铅冶炼企业大多采用火法工艺来回收铜浮渣中的铅、铜、银等有价金属。由于处理设备不同，火法处理铜浮渣可以分为反射炉熔炼法、鼓风炉熔炼法、回转窑熔炼法、电炉熔炼法、侧吹炉熔炼法、底吹炉熔炼法、顶吹炉熔炼法和真空冶金法等。反射炉处理铜浮渣工艺是目前最常用的工艺，国内大多铅冶炼企业都采用这种工艺处理铜浮渣，但这种工艺能耗高、环境污染严重、炉子寿命短等，已被国家列为限期淘汰工艺；用鼓风炉处理铜浮渣的工艺存在铜、铅分离不彻底，冰铜产出率低的缺点；回转窑处理铜浮渣存在油耗大，成本高的问题；电炉法在电力紧张的地区难以实现，而且电炉法同样需要加入还原剂焦碳，生产成本高；侧吹炉熔炼法、底吹炉熔炼法、顶吹炉熔炼法等方法未见投入工业化生产；真空冶金法目前仍处于试验阶段，规模化生产还有很多问题未解决。
目前关于火法处理铜浮渣的专利和文献中，大多沿用传统的苏打-铁屑法处理。在处理过程中加入苏打的目的是降低炉渣和冰铜的熔点，形成钠锍，又能降低冰铜和渣中的铅，并使砷、锑形成钠盐造渣，脱除部分砷、锑；铁屑的作用是使铜浮渣中的PbS还原为金属铅，同时使铜富集在冰铜中；配入焦炭是为了维持炉内有一定的还原气氛，防止硫化物氧化，以保证有足够的硫用来造锍，并有还原PbO的作用，金银被粗铅富集。该方法的优点是铅回收率高，铅锍含铅低。火法处理铜浮渣工艺流程较短、易于实施、成本较低，但由于加入苏打和铁屑，在高温下使熔盐的腐蚀性增加，对炉衬浸蚀交严重，极大缩短冶炼炉的使用寿命，而且这两种物质的加入还会给后序提取铜的工序带来新的杂质，增加处理难度和成本。
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，铜浮渣的湿法处理能够较好地分离铅、铜。湿法工艺处理铜浮渣铜铅分离程度高，但工艺复杂，防腐蚀要求高，设备投资大，成本较高，废液中重金属含量高等问题。因此，为了能更好的利用资源、改善环境、节约能源、提高生产效率和降低生产成本，有待开发一种新的工艺来处理铜浮渣。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铜浮渣的回收处理方法。
本发明的目的是这样实现的，所述的铜浮渣的回收处理方法包括火法处理、氧压酸浸处理和后处理步骤，具体包括：
A、火法处理：将铜浮渣中加入还原剂在温度950~1400℃下进行熔炼0.5~1.5h，冷却后将熔融产物分层得到渣a、铅冰铜b和粗铅c；
B、氧压酸浸处理：将铅冰铜b磨细，加入硫酸溶液在高温高压下进行酸浸，分离得到浸出液d和渣料e；
C、后处理：浸出液d经电积得到阴极铜和废电解液，废电解液返回酸浸步骤循环使用；渣料e经浮选得到单质硫和尾渣，尾渣返回炼铅系统；熔炼过程中收集的烟尘和分层得到的渣a、粗铅c均返回炼铅系统循环使用。
本发明是针对目前处理铜浮渣的工艺中存在能耗高、环境污染重、安全性低等技术的不足，提供一种高效清洁处理铜浮渣的方法。解决了目前铜浮渣处理工艺及方法中存在能耗高、环境污染重、铜铅分离不彻底等问题，该工艺可实现一步将铜和铅有效分离，具有流程短、工艺简单、清洁高效、安全性好和投资省等优点。
本发明的铜浮渣回收处理工艺包括火法处理、氧压酸浸处理和后续处理，具体步骤包括：
（1）火法处理：将掺入还原剂的铜浮渣在950-1400℃条件下进行熔炼，保温0.5-1.5h，冷却后将熔融产物分为三层，最上层为渣、中间层为铅冰铜，最下层为粗铅；熔炼完毕冷却后，熔融产物自动分离为三层，上层渣层为黑色碎屑状，中间铅冰铜为银色金属状，最下层即为粗铅层。在熔炼的过程中不添加苏打和铁屑，熔炼设备为中频炉，中频炉的炉胆为黏土、碳化硅或石墨黏土等无电磁感应材质；
（2）氧压酸浸处理：将步骤（1）中得到的中间层铅冰铜磨细，加入硫酸溶液在高温高压条件下酸浸，分离渣液得到浸出液和渣料；
（3）后续处理：浸出液电积得到阴极铜，废电解液返回酸浸步骤循环使用；渣料经浮选得到单质硫，尾渣返回炼铅系统；熔炼过程收尘得到的烟尘、上层渣层和下层粗铅层均返回炼铅系统循环使用。
为进一步实现发明目的，所述还原剂为碳粉或煤粉，加入量为铜浮渣的0.1-5%。本发明涉及的计量配比均为质量百分比。
为进一步实现发明目的，所述铜浮渣为粗铅精炼除铜过程中产生的含铜渣料，成分含量铜3-25%、铅40-85%。
为进一步实现发明目的，所述铅冰铜磨细的粒度为80目~540目。
为进一步实现发明目的，所述氧压酸浸所用的硫酸溶液浓度为80-180g/L，液固比为2:1-5:1。
为进一步实现发明目的，所述酸浸温度为70-180℃、压力为0.4-1.8MPa，反应时间60-210min。
本发明的有益效果为：采用火法工艺与湿法工艺相结合处理铜浮渣的新方法，火法工艺能高效富集金属铅以及铜和铅的化合物，并能实现分离金属铅与铜、化合物以及铅的硫化物和氧化物的分离，减少后序处理中不必要处理的物质所带来的能量和物质的消耗。分离出的铅冰铜层经过粉碎磨细后，直接进入加压釜进行通氧气酸浸，酸浸浸出温度高，用硫酸溶液直接浸出铜浮渣中的铜，工艺流程简化，过程强化，实现铜浮渣中铜的高效直接浸出，铅铜分离彻底。相对于现行的湿法处理铜浮渣工艺，加压酸浸可以在较高的浸出温度，在较短的时间内，快速实现铜浮渣浸出铜过程，铜的回收率高，渣含铜低。
附图说明
图1为本发明铜浮渣回收处理方法的工艺流程示意图。
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的回收处理方法包括火法处理、氧压酸浸处理和后处理步骤，具体包括：
A、火法处理：将铜浮渣中加入还原剂在温度950~1400℃下进行熔炼0.5~1.5h，冷却后将熔融产物分层得到渣a、铅冰铜b和粗铅c；
B、氧压酸浸处理：将铅冰铜b磨细，加入硫酸溶液在高温高压下进行酸浸，分离得到浸出液d和渣料e；
C、后处理：浸出液d经电积得到阴极铜和废电解液，废电解液返回酸浸步骤循环使用；渣料e经浮选得到单质硫和尾渣，尾渣返回炼铅系统；熔炼过程中收集的烟尘和分层得到的渣a、粗铅c均返回炼铅系统循环使用。
所述的铜浮渣为粗铅精炼除铜过程中产生的含铜渣料。
A步骤中所述的还原剂为碳粉或煤粉。
所述的还原剂的加入量为铜浮渣质量的0.1~5%。
B步骤中所述的将铅冰铜b磨细的粒度为80~540目。
B步骤中所述的硫酸溶液的浓度为80~180g/L。
所述的硫酸溶液与铅冰铜b的液固体积比为2:1~5:1。
B步骤中酸浸的温度为70~180℃。
B步骤中酸浸的压力为0.4~1.8MPa。
B步骤中酸浸的时间为60~210min。
下面以具体实施案例对本发明做进一步说明：
实施例1
（1）火法处理：将50.00Kg原料含铜为3%，含铅为85%铜浮渣与0.5%碎煤或焦炭混合均匀后，倒入中频炉中，中频炉炉胆为黏土材质；通电熔炼，待温度达到950℃后，保温0.5h后，倒入坩埚冷却。在熔炼的同时用收尘系统收集烟尘。将冷却后的熔融产物从坩埚中取出，由于密度不同该产物可分离为三层，最上面的是的渣层，中间是铅冰铜层，最下面的是粗铅层。
（2）氧压酸浸：将分离出的铅冰铜层破碎磨细至80目后与浓度为80g/L的硫酸溶液，按液固比为2:1的比例置入高压釜中，在80℃下通入氧气并控制氧气压力为0.6MPa，带反应到达预定温度后开始计时，浸出时间为60min料浆，取料浆进行渣液分离得到浸出液和料渣，铅冰铜中铜的浸出率为85.1%。浸出铜的量占原料中总铜量为85%。
（3）后续处理：浸出液进行电积生产阴极铜，废电解液返酸浸步骤；浸出渣含铅较高，经过浮选分离出单质硫后，尾渣返炼铅系统；熔融过程中产生的烟尘和熔融产物分离出的渣层含铜较少，含铅的氧化物较多，作为炼铅原料返回炼铅系统；粗铅层含金属铅多，含铜少，进入粗铅精炼系统处理，进一步回收铅、银等有价金属。
实施例2
（1）火法处理：将原料含铜为8%，含铅为75%铜浮渣与1%碎煤或焦炭混合均匀后，倒入中频炉中，中频炉炉胆为石墨黏土材质；通电熔炼，待温度达到1000℃后，保温0.75h后，倒入坩埚冷却。在熔炼的同时用收尘系统收集烟尘。将冷却后的熔融产物从坩埚中取出，由于密度不同该产物可分离为三层，最上面的是的渣层，中间是铅冰铜层，最下面的是粗铅层。
（2）氧压酸浸：将分离出的铅冰铜层破碎磨细至120目后与浓度为100g/L的硫酸溶液，按液固比为2.5:1的比例置入高压釜中，在100℃下通入氧气并控制氧气压力为0.9MPa，带反应到达预定温度后开始计时，浸出时间为100min料浆，取料浆进行渣液分离得到浸出液和料渣，铅冰铜中铜的浸出率为89.1%，浸出铜的量占原料中总铜量为85%。
（3）后续处理：浸出液进行电积生产阴极铜，废电解液返酸浸步骤，浸出渣含铅较高，经过浮选分离出单质硫后，返铅系统进一步回收铅、银等有价金属。熔融过程中产生的烟尘和熔融产物分离出的渣层含铜较少，含铅的氧化物较多作为炼铅原料返回炼铅系统，粗铅层含金属铅多，含铜少，直接进入粗铅精炼系统处理。
实施例3
（1）火法处理：将原料含铜为14%，含铅为65%铜浮渣与2.5%碎煤或焦炭混合均匀后，倒入中频炉中，中频炉炉胆为石墨黏土材质；通电熔炼，待温度达到1150℃后，保温15h后，倒入坩埚冷却。在熔炼的同时用收尘系统收集烟尘。将冷却后的熔融产物从坩埚中取出，由于密度不同该产物可分离为三层，最上面的是的渣层，中间是铅冰铜层，最下面的是粗铅层。
（2）氧压酸浸：将分离出的铅冰铜层破碎磨细至200目后与浓度为120g/L的硫酸溶液，按液固比为3:1的比例置入高压釜中，在120℃下通入氧气并控制氧气压力为1.2MPa，带反应到达预定温度后开始计时，浸出时间为120min料浆，取料浆进行渣液分离得到浸出液和料渣，铅冰铜中铜的浸出率为94.1%，浸出铜的量占原料中总铜量为91%。
（3）后续处理：浸出液进行电积生产阴极铜，废电解液返酸浸步骤，浸出渣含铅较高，经过浮选分离出单质硫后，返铅系统进一步回收铅、银等有价金属。熔融过程中产生的烟尘和熔融产物分离出的渣层含铜较少，含铅的氧化物较多作为炼铅原料返回炼铅系统，粗铅层含金属铅多，含铜少，直接进入粗铅精炼系统处理。
实施例4
（1）火法处理：将原料含铜为18%，含铅为55%铜浮渣与3.5%碎煤或焦炭混合均匀后，倒入中频炉中，中频炉炉胆为碳化硅材质；通电熔炼，待温度达到1300℃后，保温1.25h后，倒入坩埚冷却。在熔炼的同时用收尘系统收集烟尘。将冷却后的熔融产物从坩埚中取出，由于密度不同该产物可分离为三层，最上面的是的渣层，中间是铅冰铜层，最下面的是粗铅层。
（2）氧压酸浸：将分离出的铅冰铜层破碎磨细至320目后与浓度为150g/L的硫酸溶液，按液固比为4:1的比例置入高压釜中，在140℃下通入氧气并控制氧气压力为1.5MPa，带反应到达预定温度后开始计时，浸出时间为150min料浆，取料浆进行渣液分离得到浸出液和料渣，铅冰铜中铜的浸出率为97.4%，浸出铜的量占原料中总铜量为93%。
（3）后续处理：浸出液进行电积生产阴极铜，废电解液返酸浸步骤，浸出渣含铅较高，经过浮选分离出单质硫后，返铅系统进一步回收铅、银等有价金属。熔融过程中产生的烟尘和熔融产物分离出的渣层含铜较少，含铅的氧化物较多作为炼铅原料返回炼铅系统，粗铅层含金属铅多，含铜少，直接进入粗铅精炼系统处理。
实施例5
（1）火法处理：将原料含铜为25%，含铅为50%铜浮渣与5%碎煤或焦炭混合均匀后，倒入中频炉中，中频炉炉胆为碳化硅材质；通电熔炼，待温度达到1400℃后，保温1.5h后，倒入坩埚冷却。在熔炼的同时用收尘系统收集烟尘。将冷却后的熔融产物从坩埚中取出，由于密度不同该产物可分离为三层，最上面的是的渣层，中间是铅冰铜层，最下面的是粗铅层。
（2）氧压酸浸：将分离出的铅冰铜层破碎磨细至400目后与浓度为180g/L的硫酸溶液，按液固比为5:1的比例置入高压釜中，在180℃下通入氧气并控制氧气压力为1.8MPa，带反应到达预定温度后开始计时，浸出时间为180min料浆，取料浆进行渣液分离得到浸出液和料渣，铅冰铜中铜的浸出率为99.1%，浸出铜的量占原料中总铜量为95%。
（3）后续处理：浸出液进行电积生产阴极铜，废电解液返酸浸步骤，浸出渣含铅较高，经过浮选分离出单质硫后，返铅系统进一步回收铅、银等有价金属。熔融过程中产生的烟尘和熔融产物分离出的渣层含铜较少，含铅的氧化物较多作为炼铅原料返回炼铅系统，粗铅层含金属铅多，含铜少，直接进入粗铅精炼系统处理。
Claims (10)
1.一种铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，所述的铜浮渣的回收处理方法包括火法处理、氧压酸浸处理和后处理步骤，具体包括：
A、火法处理：将铜浮渣中加入还原剂在温度950~1400℃下进行熔炼0.5~1.5h，冷却后将熔融产物分层得到渣a、铅冰铜b和粗铅c；
B、氧压酸浸处理：将铅冰铜b磨细，加入硫酸溶液在高温高压下进行酸浸，分离得到浸出液d和渣料e；
C、后处理：浸出液d经电积得到阴极铜和废电解液，废电解液返回酸浸步骤循环使用；渣料e经浮选得到单质硫和尾渣，尾渣返回炼铅系统；熔炼过程中收集的烟尘和分层得到的渣a、粗铅c均返回炼铅系统循环使用。
2.根据权利要求1所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，所述的铜浮渣为粗铅精炼除铜过程中产生的含铜渣料。
3.根据权利要求1所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，A步骤中所述的还原剂为碳粉或煤粉。
4.根据权利要求1或3所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于， 所述的还原剂的加入量为铜浮渣质量的0.1~5%。
5.根据权利要求1所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，B步骤中所述的将铅冰铜b磨细的粒度为80~540目。
6.根据权利要求1所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，B步骤中所述的硫酸溶液的浓度为80~180g/L。
7.根据权利要求1或6所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，所述的硫酸溶液与铅冰铜b的液固体积比为2:1~5:1。
8.根据权利要求1所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，B步骤中酸浸的温度为70~180℃。
9.根据权利要求1所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，B步骤中酸浸的压力为0.4~1.8MPa。
10.根据权利要求1所述的铜浮渣的回收处理方法，其特征在于，B步骤中酸浸的时间为60~210min。
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