CN113564374A - 一种铜铋渣生产粗铜粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，属于冶金技术领域，具体包括以下步骤：1）前处理：将原料铜铋渣球磨备用；2）酸性浸出，得硫酸铜浸出液和脱铜渣；3）置换：将步骤2）得到的硫酸铜浸出液，加入锌粉反应，得到粗铜粉和硫酸锌溶液。本发明将铜铋渣在硫酸中进行酸性浸出，Cu2O在硫酸浸出时会发生歧化反应，并通入臭氧，使得歧化反应生成的铜可以继续被氧化为氧化铜，从而被硫酸浸出，此外，氧化亚铜同样会被氧化为氧化铜而被浸出，最后，通过投入锌粉，与硫酸铜溶液发生置换反应，生成铜粉和硫酸锌溶液，从而直接获取粗铜粉，工艺短流程，铜的浸出率高，流程物料能够有效回收，快速将铜铋渣有价金属回收。
Description
技术领域
本发明属于有色金属冶金技术领域，具体的说，涉及一种铜铋渣生产粗铜粉的方法。
背景技术
贵金属采用火法工艺处理铅阳极泥，在氧化吹炼贵铅的后期会产出一种主要含铋和铜的分银炉渣，又叫铜铋渣。公知的处理铜铋渣的方法是：1）直接生产精铋法：直接作为粗铋生产的原料，按比例配入无烟煤、纯碱等还原熔炼生产粗铋；2）转炉法：返回转炉熔炼生产贵铅，回收其中的铅银。
公知的铜渣生产硫酸铜方法优缺点
| 序号 | 工艺流程 | 优点 | 缺点 |
| 1 | 直接生产粗铋法 | 工艺流程短，可以富集铋生产粗铋。 | 铜产出冰铜，处理困难，难于有效回收。 |
| 2 | 转炉法 | 工艺流程短，可以生产贵铅，回收其中的铅银。 | 铜铋难于有效回收。 |
上述方法均无法对铜铋渣中的铜进行有效回收。
申请号201510138800.4的专利“一种铜铋渣生产硫酸铜的方法”，包括破碎研磨、氧压浸出、除铁、除钙镁和浓缩结晶生产五水硫酸铜产品。该技术虽能对铜进行回收，但回收的产品是五水硫酸铜，无法回收粗铜粉。
申请号201610990078.1的专利“一种从高铜铋渣中选择性高效提取铜、铋的工艺”，包括破碎研磨、高压氧浸、浸出液旋流电解生产电铜，浸出渣浓盐酸浸出分离铋，经电沉积得海绵铋，海绵铋精炼后得产品精铋。该技术也能对铜进行回收，但产品是电铜和精铋，而不是粗铜粉。
上述专利公开的工艺流程较长、而且最终均无法直接获取粗铜粉，成本较高，无法快速将铜铋渣中的有价金属铜回收变现。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，可直接获取粗铜粉，工艺短流程，铜的浸出率高，流程物料能够有效回收，快速将铜铋渣有价金属回收。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，具体包括以下步骤：
1）前处理：将原料铜铋渣球磨备用；
2）酸性浸出：将步骤1）得到的铜铋渣加入液固体积比4～6倍的硫酸溶液，常压下温度50～60℃下，通入臭氧反应8～24h，压滤进行液固分离得硫酸铜浸出液和脱铜渣；
3）置换：将步骤2）得到的硫酸铜浸出液，常压下温度70～90℃下，加入锌粉反应0.5～2h，置换终点pH值4～5，稳定0.5～1h后，离心过滤进行液固分离得到粗铜粉和硫酸锌溶液。
进一步，步骤1）中，铜铋渣含铜15～45%，含铋15～20%，含砷1～3%，含银4～7%，含铅20～30%。
进一步，步骤1）中，铜铋渣球磨粒度小于100目。
进一步，步骤2）中，臭氧由臭氧发生器供给，供给量20～50g/h，浓度70～100mg/L。
进一步，步骤2）中，硫酸含量≥98%，硫酸溶液硫酸含量为100～150g/L。
进一步，步骤3）中，锌粉规格：全锌≥98%，金属锌≥96%，锌粉粒度50～80目，锌粉用量为理论值1.1～1.3倍。
本发明的有益效果：
本发明将铜铋渣在硫酸中进行酸性浸出，Cu2O在硫酸浸出时会发生歧化反应，并通入臭氧，使得歧化反应生成的铜可以继续被氧化为氧化铜，从而被硫酸浸出，此外，氧化亚铜同样会被氧化为氧化铜而被浸出，最后，通过投入锌粉，与硫酸铜溶液发生置换反应，生成铜粉和硫酸锌溶液，从而直接获取粗铜粉，工艺短流程，铜的浸出率高，可达到80～90%，流程物料能够有效回收，快速将铜铋渣有价金属回收。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，具体包括以下步骤：
1）前处理：将原料铜铋渣球磨备用，原料铜铋渣含铜15～45%，含铋15～20%，含砷1～3%，含银4～7%，含铅20～30%，铜铋渣球磨粒度小于100目。
2）酸性浸出：将步骤1）得到的铜铋渣加入液固体积比4～6倍的硫酸溶液，其中，硫酸含量≥98%，硫酸溶液硫酸含量为100～150g/L。在常压下温度50～60℃下，通入臭氧反应8～24h，臭氧由臭氧发生器供给，供给量20～50g/h，浓度70～100mg/L，铜铋渣内的铜主要以氧化亚铜形式存在，通入上述参数量的臭氧，臭氧的相对密度为氧的1.5倍，在水中的溶解度比氧气大10倍，反应活性强，性质比氧活泼，反应时间是氧气的50%，能够节约反应时间，大幅提升效率，从而降低生产成本，同时，臭氧反应时放出大量热量，能够减少加热的能耗，而且，臭氧制备工艺简单，一般就地生产使用，不需要存储，比较方便，能够使得铜的浸出率达到最大化。最后压滤进行液固分离得硫酸铜浸出液和脱铜渣；
3）置换：将步骤2）得到的硫酸铜浸出液，常压下温度70～90℃下，加入锌粉反应0.5～2h，其中，锌粉规格：全锌≥98%，金属锌≥96%，锌粉粒度50～80目，锌粉用量为理论值1.1～1.3倍，置换终点pH值4～5，稳定0.5～1h后，离心过滤进行液固分离得到粗铜粉和硫酸锌溶液。
本发明的工作机理：
铜铋渣是在贵铅氧化吹炼后期产生的，在高温吹炼时，铜被氧化为Cu2O。Cu2O在硫酸浸出时会发生歧化反应，如式（1）所示，而生成金属铜在没有氧化剂存在的情况下不与稀硫酸反应，此外反应生成的铜包裹在矿物表面还会阻碍铜铋渣的浸出。在通入臭氧的情况下，歧化反应生成的铜可以继续被氧化为氧化铜，从而被硫酸浸出，如式（2）和（3）所示；此外，氧化亚铜同样会被氧化为氧化铜而被浸出，如（4）和（5）所示，最后，通过投入锌粉，与硫酸铜溶液发生置换反应，生成铜粉和硫酸锌溶液，如（6）所示。
Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O （1）
3Cu+O3=3CuO （2）
Cu+H2SO4=CuSO4+H2O （3）
2Cu2O+O3=4CuO （4）
CuO+H2SO4=CuSO4+H2O （5）
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu （6）
结果：所得粗铜粉成分为：含铜90～95%，含铋200～400g/t，含砷0.1～0.3%，含银400～800g/t，含铅1.5～2%。
所得硫酸锌溶液成分为：含锌70～90g/L，含铜0.3～0.5mg/L，含铋0.1～0.3mg/L，含砷10～30mg/L，含银0.1～0.3mg/L，含铅50～60mg/L。
铜的浸出率：80～90%。
实施例1
1）前处理：将原料铜铋渣球磨备用，原料铜铋渣含铜15%，含铋20%，含砷3%，含银7%，含铅30%，铜铋渣球磨粒度小于100目。
2）酸性浸出：将步骤1）得到的铜铋渣加入液固体积比6倍的硫酸溶液，其中，硫酸含量≥98%，硫酸溶液硫酸含量为150g/L。在常压下温度60℃下，通入臭氧反应8h，臭氧由臭氧发生器供给，供给量50g/h，浓度100mg/L。最后压滤进行液固分离得硫酸铜浸出液和脱铜渣。
3）置换：将步骤2）得到的硫酸铜浸出液，常压下温度90℃下，加入锌粉反应0.5h，其中，锌粉规格：全锌≥98%，金属锌≥96%，锌粉粒度80目，锌粉用量为理论值1.1倍，置换终点pH值4，稳定0.5h后，离心过滤进行液固分离得到粗铜粉和硫酸锌溶液。
结果：
粗铜粉成分为：含铜90%，含铋400g/t，含砷0.3%，含银800g/t，含铅2%。
硫酸锌溶液成分为：含锌70g/L，含铜0.3mg/L，含铋0.03mg/L，含砷30mg/L，含银0.03mg/L，含铅60mg/L。
铜的浸出率为： 80%。
实施例2
1）前处理：将原料铜铋渣球磨备用，铜铋渣含铜30%，含铋17.5%，含砷2%，含银5.5%，含铅25%，铜铋渣球磨粒度小于100目。
2）酸性浸出：将步骤1）得到的铜铋渣加入液固体积比5倍的硫酸溶液，其中，硫酸含量≥98%，硫酸溶液硫酸含量为125g/L。在常压下温度55℃下，通入臭氧反应16h，臭氧由臭氧发生器供给，供给量35g/h，浓度85mg/L。压滤进行液固分离得硫酸铜浸出液和脱铜渣。
3）置换：将步骤2）得到的硫酸铜浸出液，常压下温度80℃下，加入锌粉反应1.25h，锌粉规格：全锌≥98%，金属锌≥96%，锌粉粒度65目，锌粉用量为理论值1.2倍。置换终点pH值4.5，稳定0.75h后，离心过滤进行液固分离得到粗铜粉和硫酸锌溶液。
结果：
粗铜粉成分为：含铜92.5%，含铋300g/t，含砷0.2%，含银600g/t，含铅1.75%。
硫酸锌溶液成分为：含锌80g/L，含铜0.4mg/L，含铋0.02mg/L，含砷20mg/L，含银0.02mg/L，含铅55mg/L。
铜的浸出率为： 85%。
实施例3
1）前处理：将原料铜铋渣球磨备用，铜铋渣含铜45%，含铋15%，含砷1%，含银4%，含铅20%，铜铋渣球磨粒度小于100目。
2）酸性浸出：将步骤1）得到的铜铋渣加入液固体积比4倍的硫酸溶液，其中，硫酸含量≥98%，硫酸溶液硫酸含量为100g/L。常压下温度50℃下，通入臭氧反应24h，臭氧由臭氧发生器供给，供给量20g/h，浓度70mg/L。压滤进行液固分离得硫酸铜浸出液和脱铜渣。
3）置换：将步骤2）得到的硫酸铜浸出液，常压下温度70℃下，加入锌粉反应2h，锌粉规格：全锌≥98%，金属锌≥96%，锌粉粒度50目，锌粉用量为理论值1.3倍。置换终点pH值5，稳定1h后，离心过滤进行液固分离得到粗铜粉和硫酸锌溶液。
结果：
粗铜粉成分为：含铜95%，含铋200g/t，含砷0.1%，含银400g/t，含铅1.5%。
硫酸锌溶液成分为：含锌90g/L，含铜0.5mg/L，含铋0.01mg/L，含砷20mg/L，含银0.01mg/L，含铅50mg/L。
铜的浸出率为： 90%。
最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1）前处理：将原料铜铋渣球磨备用；
2）酸性浸出：将步骤1）得到的铜铋渣加入液固体积比4～6倍的硫酸溶液，常压下温度50～60℃下，通入臭氧反应8～24h，压滤进行液固分离得硫酸铜浸出液和脱铜渣；
3）置换：将步骤2）得到的硫酸铜浸出液，常压下温度70～90℃下，加入锌粉反应0.5～2h，置换终点pH值4～5，稳定0.5～1h后，离心过滤进行液固分离得到粗铜粉和硫酸锌溶液。
2.根据权利要求1所述的一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，其特征在于：步骤1）中，铜铋渣含铜15～45%，含铋15～20%，含砷1～3%，含银4～7%，含铅20～30%。
3.根据权利要求1或2所述的一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，其特征在于：步骤1）中，铜铋渣球磨粒度小于100目。
4.根据权利要求1所述的一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，其特征在于：步骤2）中，臭氧由臭氧发生器供给，供给量20～50g/h，浓度70～100mg/L。
5.根据权利要求1或4所述的一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，其特征在于：步骤2）中，硫酸含量≥98%，硫酸溶液硫酸含量为100～150g/L。
6.根据权利要求1所述的一种铜铋渣生产粗铜粉的方法，其特征在于：步骤3）中，锌粉规格：全锌≥98%，金属锌≥96%，锌粉粒度50～80目，锌粉用量为理论值1.1～1.3倍。
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