CN114592129A - 一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，属于湿法冶金综合回收技术领域。通过采用加压浸出、两段脱铜、中和除杂、沉锌等核心工序实现铜冶炼烟尘中铜、锌、镉等有价金属的高效综合回收，铜以阴极铜、海绵铜的形式回收，锌以碱式碳酸锌产品形式回收，砷与铅、铁、银、铋、锡、锑一起富集于铅渣中，铅渣采用火法冶炼工艺处理后实现其中有价金属的综合回收，砷与铁转化为砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用。
Description
技术领域
本发明属于湿法冶金技术领域，具体的说，涉及一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法。
背景技术
火法炼铜过程中约产出炼铜原料量2～8％的铜冶炼烟尘。铜冶炼烟尘是火法炼铜过程中金属杂质开路的主要途径，其中含有数量可观的铜、锌、铅、银、镉等有价金属以及有害杂质砷。通常，采用以湿法冶炼工艺为主的方法实现铜冶炼烟尘中铜及其它有价金属的综合回收。
目前，铜冶炼烟尘的浸出分为常压酸性浸出和加压酸性浸出两大类。这两种方法都更多关注了铜、锌等有价金属的浸出率并未对砷的浸出加以控制，产出的含铜、锌浸出液具有砷高、酸高、有价金属离子浓度低等特点，采用金属置换法或电积法回收浸出液中的铜时产生砷化氢剧毒气体，而且铜、锌产品受砷污染严重。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本发明提供了一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，以火法炼铜企业产出的高含铜冶炼烟尘为处理对象，在加压反应釜内同时实现烟尘中铜、锌等有价金属的高效浸出和烟尘中砷的高效同步脱出，得到有利于后续回收铜、锌的低砷、低酸以及高有价金属离子浓度的浸出液，浸出液分别经电积法-铁粉置换法脱铜、中和除杂、沉锌等工序处理后，其中的铜、锌、镉分别以阴极铜、海绵铜、海绵镉、碱式碳酸锌的形式回收，砷与铅、铁、银、铋、锡、锑一起富集于铅渣中，铅渣采用火法冶炼工艺处理后实现其中有价金属的综合回收，砷与铁转化为砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
所述的综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法包括以下步骤：
（1）调浆：将铜冶炼烟尘、分散剂、中和除杂渣与酸液按固液比1:2.5～5 kg:L调浆后预热。
（2）加压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为110～160℃、氧分压0.1～0.6MPa，反应1～3h后将反应矿浆进行液固分离，得到加压浸出液和加压浸出渣。
（3）一段脱铜：将步骤（2）产出的加压浸出液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为1000～5000 mg/L，反应结束得到阴极铜和一段脱铜后液。
（4）二段脱铜：将步骤（3）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度50～90℃，反应时间0.5～1.5h，反应结束后进行液固分离得到二段脱铜后液和海绵铜。
（5）中和除杂：将步骤（4）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入富氧空气、氧气或双氧水，加入次氧化锌粉，控制反应温度50～90℃、反应时间1～3h、反应矿浆终点pH 2.5～5.2，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和除杂后液，中和除杂渣返回步骤（1）调浆工序。
（6）沉锌：将步骤（5）产出的除杂后液不断加入到含有饱和碳酸钠或碳酸氢铵溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到碱式碳酸锌产品。
进一步的，步骤（1）所述的高含铜冶炼烟尘含铜5～15%。
进一步的，将步骤（2）产出的加压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:1～3混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣，洗水返回步骤（1）。
进一步的，步骤（1）所述的酸液为所述洗水和浓硫酸配置的混合溶液。
进一步的，所得的铅渣采用火法冶炼工艺处理后，铅、铁、银、锡、铋等有价金属分别回收，砷与铁转化为砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用。
进一步的，步骤（4）中控制铁粉加入量，使二段脱铜后液中残留铜离子浓度为5～10mg/L。
进一步的，步骤（5）控制富氧空气、氧气、双氧水、次氧化锌粉用量，使中和除杂后液残留铁离子浓度为50～100 mg/L。
进一步的，当步骤（5）产出的中和除杂后液锰或镉含量过高时，分别采用深度氧化中和除杂工序或深度置换除杂工序进行锰或镉的深度脱出。
本发明的有益效果：
本发明的技术方案能同时实现烟尘中铜、锌等有价金属的高效浸出和烟尘中砷的高效同步脱出，得到低砷、低酸的加压浸出液，含砷仅为20～200 mg/L，远低于现工业铜冶炼烟尘浸出液含砷4000～15000 mg/L的水平，为后续采用电积法-铁粉置换法回收铜、中和沉淀法生产合格碱式碳酸锌产品提供了重要的操作支撑。对铜冶炼烟尘中的锌、铜等有价金属均得到高效综合回收，并减少危废渣的排放。砷与铁、铅、银、铋、锡、锑一起富集于铅渣中，铅渣采用火法冶炼工艺处理后实现其中有价金属的综合回收，砷与铁转化为砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程简图。
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。
（1）调浆：将火法炼铜过程产出的含铜5～15%的炼烟尘、木质素、中和除杂渣等固体物料与洗水和浓酸的混合酸液按固液比1:2.5～5 kg:L比例调浆后预热至60～90℃。
（2）加压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为110～160℃、氧分压0.1～0.6MPa，反应1～3h后将反应矿浆进行液固分离，得到含铜15000～60000 mg/L、砷20～200 mg/L、硫酸10～30 g/L的加压浸出液和加压浸出渣，加压浸出液进入一段脱铜工序。
加压浸实现高含铜冶炼烟尘中铜、锌复杂化合物的高效溶解，砷溶解进入溶液后与铁发生反应，实现砷的二次沉淀脱出。
通过控制浸出体系中的铁和酸可以将砷沉淀的比较彻底，使浸出液含砷较低，对浸出液中铜、锌等的进一步分离回收不造成影响。
（3）浆化洗渣：将步骤（2）产出的加压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:1～3混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣。所得铅渣采用火法冶炼工艺处理后，其中的铅、银、铋、锡、锑等有价金属分别得以综合回收，砷与铁转化为含砷35～40%、含铁50～60%的砷铁合金产品实现砷的稳定固化并资源化利用；洗水返回步骤（1）。
（4）一段脱铜：将步骤（2）产出的加压浸出液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为1000～5000 mg/L，反应结束得到阴极铜和一段脱铜后液。
（5）二段脱铜：将步骤（4）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度50～90℃，反应时间0.5～1.5h，反应结束后进行液固分离得到残留铜离子浓度为5～10mg/L的二段脱铜后液和海绵铜。
采用电积法-铁粉置换法的两段脱铜的目的有两方面：其一是先用电积法将溶液中90%的铜脱出并以品质较高的阴极铜（含铜90～99%）形式回收，以达到降低电积脱铜电能消耗并提高阴极铜产品质量目的，其二是采用铁粉置换法将电积脱铜后液中的铜深度脱出，降低铁粉消耗，避免危废铁渣的产生。采用一段电积脱铜-二段置换脱铜的联合工艺浸出液中铜的回收率达99%以上。
由于在加压浸出过程中实现了砷的高效脱出，浸出液含砷20～200 mg/L、硫酸10～30 g/L，所以在采用电积法脱铜或铁粉置换沉铜时均不会产生砷化氢剧毒气体，铁粉也不会与酸发生溶解反应，为加压浸出液中铜的安全、低成本回收奠定了基础。
（6）中和除杂：将步骤（5）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入富氧空气、氧气或双氧水，加入次氧化锌粉，控制反应温度50～90℃、反应时间1～3h、反应矿浆终点pH2.5～5.2，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和残留铁浓度为50～100 mg/L的除杂后液，中和除杂渣返回步骤（1）调浆工序，中和除杂后液进入沉锌。
中和除杂过程中，不断向体系中通入富氧空气、氧气或双氧水使亚铁氧化成高价铁，同时，加入次氧化锌粉等中和剂进一步降低体系酸度，直至体系酸度达到pH 2.5～5.2时，三价铁及其它杂质发生水解共沉淀。
当中和除杂后液锰或镉含量过高时，分别采用深度氧化中和除杂工序或深度置换除杂工序进行锰或镉的深度脱出。将中和除杂后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内加入高锰酸钾和次氧化锌粉，使深度氧化除杂后液含锰小于200 mg/L；将中和除杂后液或深度氧化除杂后液送入常压搅拌反应槽内，不断加入锌粉，使深度置换除杂后液含镉小于50mg/L。
（9）沉锌：将步骤（6）产出的除杂后液不断加入到含有饱和碳酸钠或碳酸氢铵溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到碱式碳酸锌合格品。
实施例1
一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，具体步骤如下：
（1）调浆：将高含铜冶炼烟尘（干基成分：铜14.95%、锌5.54%、铅20.67%、砷6.02%）、木质素、中和除杂渣等固体物料与洗水和浓酸的混合酸液按固液比1:2.5（kg:L）调浆后预热至90℃。
（2）加压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为160℃、氧分压0.2MPa，反应2h后将反应矿浆进行液固分离，得到含铜57200 mg/L、锌21270 mg/L、砷20 mg/L、硫酸10.51 g/L的加压浸出液和加压浸出渣。
（3）浆化洗渣：将步骤（2）产出的加压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:3.0 （kg:L）混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣。所得铅渣采用火法冶炼工艺处理后，其中的铅、银、铋、锡、锑等有价金属分别得以综合回收，砷与铁转化为含砷35%、铁60%的砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用，洗水返回步骤（1）。
（4）一段脱铜：将步骤（2）产出的加压浸出液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为3000 mg/L，反应结束得到含铜99%的阴极铜和一段脱铜后液，一段脱铜后液进入二段脱铜工序。
（5）二段脱铜：将步骤（4）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度70℃，反应时间1.0h，反应结束后进行液固分离得到残留铜离子浓度为7mg/L的二段脱铜后液和含铜78%的海绵铜。
（6）中和除杂：将步骤（5）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入富氧空气，加入次氧化锌粉，控制反应温度90℃、反应时间2h、反应矿浆终点pH 5.2，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和中和后液，中和后液含铁50 mg/L、锰180mg/L、镉220mg/L，中和除杂渣返回步骤（1）调浆工序。
（7）深度置换除杂：将步骤（6）产出的中和除杂后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入锌粉，控制反应温度80℃，反应时间1.5h，反应结束后进行液固分离得到含铜1mg/L、铁30mg/L、锰120 mg/L、镉40mg/L、砷1mg/L的深度除杂后液和含镉25%的海绵镉。
（9）沉锌：将步骤（7）产出的深度除杂后液不断加入到含有饱和碳酸钠溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到合格品级工业碱式碳酸锌（HG/T 2523-2016）。
采用本实施例处理高含铜冶炼烟尘后，加压浸出工序的铜浸出率98.35%、锌浸出率为98.91%、砷脱出率99.30%；加压浸出液含铜57200 mg/L、锌21270 mg/L、砷20 mg/L、硫酸10.51 g/L。深度置换除杂后液含铁铜1mg/L、铁30mg/L、锰120 mg/L、镉40mg/L、砷1mg/L。
对比例1（不返回中和除杂渣）
一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，具体步骤如下：
（1）调浆：将高含铜冶炼烟尘（干基成分：铜14.95%、锌5.54%、铅20.67%、砷6.02%）、木质素与洗水和浓酸的混合酸液按固液比1:2.5（kg:L）调浆后预热至90℃。
（2）加压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为160℃、氧分压0.2MPa，反应2h后将反应矿浆进行液固分离，得到加压浸出液含铜50100 mg/L、锌17460 mg/L、砷20000 mg/L、硫酸9.56 g/L的加压浸出液和加压浸出渣。
（3）加压除砷：将步骤（2）产出的加压浸出液、硫酸亚铁调浆预热后由加料泵送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为160℃、氧分压0.2MPa，反应2h后将反应矿浆进行液固分离，得到加压除砷后液和砷酸铁渣，加压除砷后液含砷1020 mg/L，加压除砷后液进入一段脱铜工序，砷酸铁渣无害化处理后堆存。
（4）浆化洗渣：将步骤（2）产出的加压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:3.0 （kg:L）混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣。所得铅渣采用火法冶炼工艺处理后，其中的铅、银、铋、锡、锑等有价金属分别得以综合回收，洗水返回步骤（1）。
（5）一段脱铜：将步骤（3）产出的加压除砷后液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为3000 mg/L，反应结束得到含铜97.4%的阴极铜和一段脱铜后液，一段脱铜后液进入二段脱铜工序。
（6）二段脱铜：将步骤（5）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度70℃，反应时间1.0h，反应结束后进行液固分离得到残留铜离子浓度为7 mg/L的二段脱铜后液和含铜75%的海绵铜。
（7）中和除杂：将步骤（6）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入富氧空气，加入次氧化锌粉，控制反应温度90℃、反应时间2h、反应矿浆终点pH 5.2，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和中和后液，中和后液含铁45 mg/L、锰160mg/L、镉210mg/L。
（8）深度置换除杂：将步骤（7）产出的中和除杂后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入锌粉，控制反应温度80℃，反应时间1.5h，反应结束后进行液固分离得到含铜1mg/L、铁28mg/L、锰120 mg/L、镉40mg/L、砷1mg/L的深度除杂后液和含镉28%的海绵镉。
（9）沉锌：将步骤（8）产出的深度除杂后液不断加入到含有饱和碳酸钠溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到合格品级工业碱式碳酸锌（HG/T 2523-2016）。
采用本实施例处理高含铜冶炼烟尘，加压浸出工序的铜浸出率85.36%、锌浸出率为87.83%、砷脱出率18.42%；加压浸出液含铜50100 mg/L、锌17460 mg/L、砷20000 mg/L、硫酸9.56 g/L；加压除砷后液含砷1020mg/L；深度置换除杂后液含铜1mg/L、铁28mg/L、锰120mg/L、镉40mg/L、砷1mg/L。
需要说明的是在高含铜冶炼烟尘加压浸出过程中不加入铁源，铜、锌浸出率分别下降12.99%和11.08%，砷脱出率下降80.88%，砷得不到沉淀，浸出液含砷20000 mg/L，采用加压、加铁脱砷工艺处理后，加压脱砷后液残留砷浓度1020mg/L。在没有进一步深度脱砷前采用本发明流程中的铁粉置换脱铜、锌粉置换深度除杂工艺处理该加压脱砷后液时存在重大砷化氢中毒安全隐患，工业生产上明令禁止。而且加压脱砷过程产出的砷酸铁渣属于危险固体废弃物，需进一步无害化处理，将增加高含铜冶炼烟尘的处理成本。
实施例2
一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，具体步骤如下：
（1）调浆：将高含铜冶炼烟尘（干基成分：铜5.05%、锌8.99%、铅25.42%、砷8.21%）、木质素、中和除杂渣等固体物料与洗水和浓酸的混合酸液按固液比1:3（kg:L）比例调浆后预热至60℃。
（2）加压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为110℃、氧分压0.6MPa，反应3h后将反应矿浆进行液固分离，得到含铜15760 mg/L、锌25050 mg/L、砷200 mg/L、硫酸30.08 g/L的加压浸出液和加压浸出渣。
（3）浆化洗渣：将步骤（2）产出的加压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:1混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣。所得铅渣采用火法冶炼工艺处理后，其中的铅、银、铋、锡、锑等有价金属分别得以综合回收，砷与铁转化为含砷37%、铁54%的砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用，洗水返回步骤（1）。
（4）一段脱铜：将步骤（2）产出的加压浸出液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为5000 mg/L，反应结束得到含铜85%的阴极铜和一段脱铜后液。
（5）二段脱铜：将步骤（4）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度90℃，反应时间0.5 h，反应结束后进行液固分离得到残留铜离子浓度为100 mg/L的二段脱铜后液和含铜72%的海绵铜。
（6）中和除杂：将步骤（5）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入双氧水，加入次氧化锌粉，控制反应温度80℃、反应时间3h、反应矿浆终点pH 2.5，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和中和除杂后液，中和除杂后液含铁100 mg/L、锰80mg/L、镉30mg/L，中和除杂渣返回步骤（1）调浆工序。
（7）沉锌：往步骤（7）产出的除杂后液不断加入含有碳酸氢铵溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到合格品级工业碱式碳酸锌（HG/T 2523-2016）。
采用本实施例处理高含铜冶炼烟尘，加压浸出工序的铜浸出率97.90%、锌浸出率为98.63%、砷脱出率99.06%；加压浸出液含铜15760 mg/L、锌25050 mg/L、砷200 mg/L、硫酸30.08 g/L；中和除杂后液含铁100 mg/L、锰80mg/L、镉30mg/L、砷10 mg/L。
对比例2（加压浸出换为常压浸出）
一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，具体步骤如下：
（1）调浆：将高含铜冶炼烟尘（干基成分：铜5.05%、锌8.99%、铅25.42%、砷8.21%）、木质素、中和除杂渣等固体物料与洗水和浓酸的混合酸液按固液比1:3（kg:L）比例调浆后预热至60℃。
（2）常压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入常压搅拌反应槽内，同时往釜内通入蒸汽，控制反应温度为85℃，反应3h后将反应矿浆进行液固分离，得到含铜9760 mg/L、锌19210 mg/L、砷23080 mg/L、硫酸27.42 g/L的常压浸出液和常压浸出渣，常压浸出液进入脱砷工序。
（3）浆化洗渣：将步骤（2）产出的常压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:1混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣。所得铅渣采用火法冶炼工艺处理后，其中的铅、银、铋、锡、锑等有价金属分别得以综合回收，洗水返回步骤（1）。
（4）脱砷：将步骤（2）产出的常压浸出液送入常压密闭反应槽内，不断加入硫酸亚铁、石灰乳，并通入氧气，控制反应矿浆残留砷浓度小于200 mg/L后，将反应矿浆进行液固分离，得到脱砷后液和砷酸铁、砷酸钙危废砷渣。
（5）一段脱铜：将步骤（4）产出的脱砷后液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为5070 mg/L，反应结束得到含铜90%的阴极铜和一段脱铜后液，一段脱铜后液进入二段脱铜工序。
（6）二段脱铜：将步骤（5）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度90℃，反应时间0.5 h，反应结束后进行液固分离得到残留铜离子浓度为100 mg/L的二段脱铜后液和含铜72%的海绵铜，二段脱铜后液进入中和除杂工序。
（7）中和除杂：将步骤（6）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入双氧水，加入次氧化锌粉，控制反应温度80℃、反应时间3h、反应矿浆终点pH 2.5，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和中和除杂后液，中和除杂后液含铁90 mg/L、锰70mg/L、镉45mg/L，中和除杂渣返回步骤（1）调浆工序。残留铁离子浓度为500 mg/L的除杂后液，中和除杂后液进入沉锌工序。
（10）沉锌：将步骤（7）产出的深度除杂后液不断加入到含有碳酸氢铵溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到合格品级工业碱式碳酸锌（HG/T 2523-2016）。
采用本实施例处理高含铜冶炼烟尘，常压浸出工序的铜浸出率59.81%、锌浸出率为75.70%、砷脱出率14.38%；常压浸出液含铜9760 mg/L、锌19210 mg/L、砷23080 mg/L、硫酸27.42 g/L；中和除杂后液含铁90 mg/L、锰70mg/L、镉45mg/L，砷1.5 mg/L。
需要说明的是用常压浸出替换加压浸出后，铜、锌浸出率分别降低38.09%和22.93%，烟尘中85.62%的砷溶解进入浸出液，浸出液含砷23080 mg/L，在没有深度脱砷前采用本发明流程中的一段电积脱铜-二段铁粉置换脱铜工艺处理该高砷浸出液将存在重大砷化氢中毒安全隐患，工业生产上明令禁止。且脱砷过程产出的砷酸铁、砷酸钙渣属于危险固体废弃物，需进一步无害化处理，将增加高含铜冶炼烟尘的处理成本。
实施例3
一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，具体步骤如下：
（1）调浆：将高含铜冶炼烟尘（干基成分：铜9.67%、锌5.05%、铅15.72%、砷10.68%）、木质素、中和除杂渣等固体物料与洗水和浓酸的混合酸液按固液比1:5（kg:L）比例调浆后预热至70℃。
（2）加压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为130℃、氧分压0.1MPa，反应1h后将反应矿浆进行液固分离，得到含铜18890 mg/L、锌9540 mg/L、砷150 mg/L、硫酸20.22 g/L的加压浸出液和加压浸出渣，加压浸出液进入一段脱铜工序。
（3）浆化洗渣：将步骤（2）产出的加压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:3混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣。所得铅渣采用火法冶炼工艺处理后，其中的铅、银、铋、锡、锑等有价金属分别得以综合回收，砷与铁转化为含砷40%、铁50%的砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用，洗水返回步骤（1）。
（4）一段脱铜：将步骤（2）产出的加压浸出液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为1000 mg/L，反应结束得到含铜95%的阴极铜和一段脱铜后液，一段脱铜后液进入二段脱铜工序。
（5）二段脱铜：将步骤（4）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度50℃，反应时间1.5h，反应结束后进行液固分离得到残留铜离子浓度为50mg/L的二段脱铜后液和含铜60%的海绵铜，二段脱铜后液中和除杂工序。
（6）中和除杂：将步骤（5）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入氧气，加入次氧化锌粉，控制反应温度50℃、反应时间1h、反应矿浆终点pH 4.0，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和中和后液，中和除杂渣返回步骤（1）调浆工序，中和后液含铁65 mg/L、锰260mg/L、镉30mg/L，除杂后液进入深度氧化中和除杂工序。
（7）深度氧化中和除杂：将步骤（6）产出的中和除杂后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内加入高锰酸钾和次氧化锌粉，控制反应温度60℃、反应时间3h、终点pH 5.0，反应结束后进行液固分离得到含铁10 mg/L、锰140mg/L、镉26mg/L，砷1mg/L的深度除杂后液和深度除杂渣。
（8）沉锌：将步骤（7）产出的深度除杂后液不断加入到含有饱和碳酸钠溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到合格品级工业碱式碳酸锌（HG/T 2523-2016）。
采用本实施例处理高含铜冶炼烟尘，加压浸出工序的铜浸出率98.74%、锌浸出率为98.65%、砷脱出率99.31%；加压浸出液含铜18890 mg/L、锌9540 mg/L、砷150 mg/L、硫酸20.22 g/L；深度置换除杂后液含铁10 mg/L、锰140mg/L、镉26mg/L，砷1mg/L。
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 (8)
1.一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）调浆：将铜冶炼烟尘、分散剂、中和除杂渣与酸液按固液比1:2.5～5 kg:L调浆后预热；
（2）加压浸出：将步骤（1）的预热矿浆送入压力反应釜内，同时往釜内通入蒸汽、氧气，控制反应温度为110～160℃、氧分压0.1～0.6MPa，反应1～3h后将反应矿浆进行液固分离，得到加压浸出液和加压浸出渣；
（3）一段脱铜：将步骤（2）产出的加压浸出液送入电解槽内进行电积脱铜，控制电积脱铜后液残留铜离子浓度为1000～5000 mg/L，反应结束得到阴极铜和一段脱铜后液；
（4）二段脱铜：将步骤（3）产出的一段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内不断加入铁粉，控制反应温度50～90℃，反应时间0.5～1.5h，反应结束后进行液固分离得到二段脱铜后液和海绵铜；
（5）中和除杂：将步骤（4）产出的二段脱铜后液送入常压搅拌反应槽内，往反应槽内通入富氧空气、氧气或双氧水，加入次氧化锌粉，控制反应温度50～90℃、反应时间1～3h、反应矿浆终点pH 2.5～5.2，反应结束后进行液固分离得到中和除杂渣和除杂后液，中和除杂渣返回步骤（1）调浆工序；
（6）沉锌：将步骤（5）产出的除杂后液不断加入到含有饱和碳酸钠或碳酸氢铵溶液中，使溶液中的锌以碱式碳酸锌沉淀形式不断析出，反应结束后对反应矿浆进行液固分离，得到沉淀物和沉锌后液，沉淀物经洗涤、干燥后得到碱式碳酸锌产品。
2.根据权利要求1所述的一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：步骤（1）所述的高含铜冶炼烟尘含铜5～15%。
3.根据权利要求1所述的一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：将步骤（2）产出的加压浸出渣与弱酸性溶液按固液比1:1～3混合，在常压搅拌反应槽内进行浆化洗涤，浆化洗涤后进行液固分离，得到洗水和铅渣，洗水返回步骤（1）。
4.根据权利要求3所述的一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：步骤（1）所述的酸液为所述洗水和浓硫酸配置的混合溶液。
5.根据权利要求3所述的一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：所得的铅渣采用火法冶炼工艺处理后，铅、银、锡、铋等有价金属分别回收，砷与铁转化为砷铁合金产品实现稳定固化及资源化利用。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：步骤（4）中控制铁粉加入量，使二段脱铜后液中残留铜离子浓度为5～10 mg/L。
7.根据权利要求1至5任一项所述的一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：步骤（5）控制富氧空气、氧气、双氧水、次氧化锌粉用量，使中和除杂后液残留铁离子浓度为50～100 mg/L。
8.根据权利要求1至5任一项所述的一种综合回收高含铜冶炼烟尘中有价金属的方法，其特征在于：当步骤（5）产出的中和除杂后液锰或镉含量过高时，分别采用深度氧化中和除杂工序或深度置换除杂工序进行锰或镉的深度脱出。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US4244734A (en) * | 1979-07-19 | 1981-01-13 | Hazen Research, Inc. | Process for recovering metal values from materials containing arsenic |
| CN112359213A (zh) * | 2020-10-12 | 2021-02-12 | 矿冶科技集团有限公司 | 一种铜冶炼危险废物协同处置及有价金属综合回收的方法 |
| CN113897491A (zh) * | 2021-09-16 | 2022-01-07 | 昆明理工大学 | 一种综合高效处理锌浸出渣的方法 |
-
2022
- 2022-03-14 CN CN202210245286.4A patent/CN114592129A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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| CN114990341A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-09-02 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种氧化锌与铜白烟尘混合浸出的方法 |
| CN114990341B (zh) * | 2022-06-14 | 2023-09-26 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种氧化锌与铜白烟尘混合浸出的方法 |
| CN114990351B (zh) * | 2022-06-14 | 2024-01-30 | 长沙有色冶金设计研究院有限公司 | 一种锌精矿与铜白烟尘协同处理的方法 |
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