本發(fā)明屬于有色金屬提取領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及處理銅渣的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

銅渣是煉銅過程中產(chǎn)生的渣，冶煉1噸精銅的同時會產(chǎn)生2.2噸銅渣。我國煉銅爐渣產(chǎn)量大，年產(chǎn)150萬噸左右。銅渣大量堆積會帶來嚴(yán)重的水體污染和土壤污染，因此加強銅渣的綜合利用非常重要。銅渣中含有大量的鐵金屬資源，目前的研究中，轉(zhuǎn)底爐直接還原對銅渣中鐵的回收效果比較好。在轉(zhuǎn)底爐直接還原冶煉過程中，銅渣中的鋅和鉛等會以單質(zhì)蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中再次被空氣冷卻氧化后形成煙道灰?；瘜W(xué)成分和物相分析表明，煙道灰里面的主要有價成分為氧化鋅(40～70％)和硫酸鉛(10～20％)，還有少量的鐵、氧化鎂、二氧化硅、氧化鉀和氧化鈉等雜質(zhì)成份。

目前，對于這種銅渣直接還原轉(zhuǎn)底爐煙道灰的利用鮮有文獻(xiàn)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種處理銅渣的系統(tǒng)和方法，采用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理銅渣的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述系統(tǒng)包括：

還原裝置，所述還原裝置具有銅渣入口、還原煤入口、金屬化球團(tuán)出口以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口；

酸浸分離裝置，所述酸浸分離裝置具有物料入口、酸液入口、含鋅浸出液出口和鉛渣出口，所述物料入口與所述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口相連；

氧化焙燒裝置，所述氧化焙燒裝置具有空氣入口、鉛渣入口、含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物出口和含有二氧化硫的煙氣出口，所述鉛渣入口與所述鉛渣出口相連；

除鐵裝置，所述除鐵裝置具有含鋅浸出液入口、雙氧水入口、第一酸度調(diào)節(jié)劑入口、除鐵含鋅浸出液出口和鐵渣出口，所述含鋅浸出液入口與所述含鋅浸出液出口相連；

沉鋅處理裝置，所述沉鋅處理裝置具有除鐵含鋅浸出液入口、石灰乳入口、第二酸度調(diào)節(jié)劑入口、堿式硫酸鋅產(chǎn)品出口和提鋅廢液出口，所述除鐵含鋅浸出液入口與所述除鐵含鋅浸出液出口相連。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的系統(tǒng)通過將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以單質(zhì)蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻氧化后形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。然后將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰供給至酸浸分離裝置中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。接著將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。含鋅浸出液在雙氧水的作用下，其中的鐵全部氧化為三價鐵，通過添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。由此，采用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理銅渣的系統(tǒng)，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，所述還原裝置為轉(zhuǎn)底爐。由此，可以顯著提高銅渣中鉛和鋅的回收率。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種采用上述處理銅渣的系統(tǒng)處理銅渣的方法，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：

(1)將銅渣、還原煤供給至所述還原裝置中進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰；

(2)將所述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至所述酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，以便得到含鋅浸出液和鉛渣；

(3)將鉛渣和空氣供給至所述氧化焙燒裝置中進(jìn)行氧化焙燒處理，以便得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣；

(4)將所述含鋅浸出液、雙氧水和第一酸度調(diào)節(jié)劑供給至所述除鐵裝置中進(jìn)行除鐵處理，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣；

(5)將所述除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至所述沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，以便得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液。

由此，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的方法通過將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以單質(zhì)蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻氧化后形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。然后將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰供給至酸浸分離裝置中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。接著將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。含鋅浸出液在雙氧水的作用下，其中的鐵全部氧化為三價鐵，通過添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。由此，采用該方法可以實現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的處理銅渣的方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述酸液為選自硫酸、硝酸和鹽酸中的至少一種，優(yōu)選硫酸。由此，可顯著提高鉛的回收率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(2)中，所述硫酸的體積濃度為5～30％。由此，可進(jìn)一步提高鉛的回收率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(3)中，所述氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度。由此，可進(jìn)一步提高鉛的回收率。

在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(4)是按照下列步驟進(jìn)行的：(4-1)將所述含鋅浸出液與雙氧水混合，以便將所述含鋅浸出液中的鐵氧化為三價鐵；(4-2)采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整步驟(4-1)得到混合液的pH，在溫度80～100攝氏度的條件下，使得混合液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；(4-3)將步驟(4-2)所得溶液進(jìn)行過濾，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。由此，可顯著提高堿式硫酸鋅的純度。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(4-2)中，采用所述第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整步驟(4-1)得到混合液的pH為3～5。由此，可進(jìn)一步提高堿式硫酸鋅的純度。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(5)中，采用所述第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH為6～10。由此，可顯著提高鋅的回收率。

在本發(fā)明的一些實施例中，在步驟(5)中，所述沉鋅處理的時間為0.5～1小時。由此，可進(jìn)一步提高鋅的回收率。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理銅渣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的處理銅渣的方法流程示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明再一個實施例的處理銅渣的方法流程示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明又一個實施例的處理銅渣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種處理銅渣的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：還原裝置100、酸浸分離裝置200、氧化焙燒裝置300、除鐵裝置400和沉鋅處理裝置500。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，還原裝置100具有銅渣入口101、還原煤入口102、金屬化球團(tuán)出口103以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口104，且適于將銅渣、還原煤進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，銅渣和還原煤的比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，銅渣和還原煤的比例可以為質(zhì)量比100：(20～30)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，還原煤配入量過少會導(dǎo)致銅渣還原效果不好，鋅和鉛揮發(fā)不充分；而還原煤配入量過多時不但不會提高銅渣還原效果，大量的殘留灰分還會阻礙銅渣還原反應(yīng)的進(jìn)行。需要說明是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對還原處理的條件進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還原裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，還原裝置可以為轉(zhuǎn)底爐。由此，可顯著提高銅渣中鉛和鋅的回收率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，酸浸分離裝置200具有物料入口201、酸液入口202、含鋅浸出液出口203和鉛渣出口204，物料入口201與含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口104相連，且適于將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液進(jìn)行酸浸分離處理，以便得到含鋅浸出液和鉛渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將酸液加入含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，酸液的類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，酸液可以為選自硫酸、硝酸和鹽酸中的至少一種，優(yōu)選硫酸。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于酸液的選擇，選擇標(biāo)準(zhǔn)是：對于鋅而言可形成可溶性鋅金屬鹽，而對于鉛而言卻形成不可溶性鉛金屬鹽，因此，硫酸、硝酸和鹽酸均可。但由于含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中含有的是硫酸鉛，考慮到不引入其他雜質(zhì)陰離子，所以優(yōu)選硫酸。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，硫酸的體積濃度為5～30％。發(fā)明人通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，硫酸的體積濃度超出此范圍時均會影響氧化鋅的浸出速率，從而影響鉛渣的品位。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，氧化焙燒裝置300具有空氣入口301、鉛渣入口302、含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物出口303和含有二氧化硫的煙氣出口304，鉛渣入口302與鉛渣出口204相連，且適于將鉛渣和空氣進(jìn)行氧化焙燒處理，以便得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過低時，鉛渣中的不可溶性鉛金屬鹽無法分解；而當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過高時，不可溶性鉛金屬鹽被氧化形成的氧化鉛會嚴(yán)重?fù)p失。綜上，氧化焙燒處理的溫度過高過低都會降低鉛的回收率。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，除鐵裝置400具有含鋅浸出液入口401、雙氧水入口402、第一酸度調(diào)節(jié)劑入口403、除鐵含鋅浸出液出口404和鐵渣出口405，含鋅浸出液入口401與含鋅浸出液出口203相連，且適于將含鋅浸出液、雙氧水和第一酸度調(diào)節(jié)劑進(jìn)行除鐵處理，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，含鋅浸出液在雙氧水的作用下，含鋅浸出液中的鐵全部氧化為三價鐵，通過添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。需要說明的是，如果不除去鐵，那么在后續(xù)沉鋅處理過程中鐵會以氫氧化鐵的形式沉淀，從而污染最終堿式硫酸鋅產(chǎn)品，降低堿式硫酸鋅的品位。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在除鐵裝置中進(jìn)行除鐵處理是按照下列步驟進(jìn)行的：將含鋅浸出液與雙氧水混合，以便將含鋅浸出液中的鐵氧化為三價鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述所得混合液的pH，在溫度80～100攝氏度的條件下，使得混合液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過濾，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。由此，可顯著提高堿式硫酸鋅的純度。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，在采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH，所得混合液的pH值并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH可以為3～5。由此，可進(jìn)一步提高堿式硫酸鋅的純度。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對第一酸度調(diào)節(jié)劑的具體類型進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的實施例，沉鋅處理裝置500具有除鐵含鋅浸出液入口501、石灰乳入口502、第二酸度調(diào)節(jié)劑入口503、堿式硫酸鋅產(chǎn)品出口504和提鋅廢液出口505，除鐵含鋅浸出液入口501與除鐵含鋅浸出液出口404相連，且適于將除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑進(jìn)行沉鋅處理，以便得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH可以為6～10。由此，可顯著提高鋅的回收率。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對第二酸度調(diào)節(jié)劑的具體類型進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，沉鋅處理的時間并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，沉鋅處理的時間可以為0.5～1小時。由此，可進(jìn)一步提高鋅的回收率。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的系統(tǒng)通過將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。然后將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰供給至酸浸分離裝置中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。接著將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。含鋅浸出液在雙氧水的作用下，其中的鐵全部氧化為三價鐵，通過添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。由此，采用該系統(tǒng)可以實現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。

如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的系統(tǒng)可具有選自下列的優(yōu)點至少之一：

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的系統(tǒng)可以實現(xiàn)從含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中回收寶貴的鉛和鋅資源；

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的系統(tǒng)鉛的回收率可達(dá)99％以上，鋅的回收率可達(dá)98％以上；

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的系統(tǒng)采用該系統(tǒng)對含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰進(jìn)行處理以回收其中的鉛、鋅資源，工藝流程簡單，操作方便，且所得的含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和堿式硫酸鋅經(jīng)濟(jì)價值較高。

在本發(fā)明的再一個方面，本發(fā)明提出了一種利用上述處理銅渣的系統(tǒng)處理銅渣的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，參考圖2，該方法包括：

S100：將銅渣、還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理

該步驟中，將銅渣、還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，銅渣和還原煤的比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，銅渣和還原煤的比例可以為質(zhì)量比100：(20～30)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，還原煤配入量過少會導(dǎo)致銅渣還原效果不好，鋅和鉛揮發(fā)不充分；而還原煤配入量過多時不但不會提高銅渣還原效果，大量的殘留灰分還會阻礙銅渣還原反應(yīng)的進(jìn)行。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還原裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，還原裝置可以為轉(zhuǎn)底爐。由此，可顯著提高銅渣中鉛和鋅的回收率。

S200：將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理

該步驟中，將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，以便得到含鋅浸出液和鉛渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將酸液加入含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，酸液的類型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，酸液可以為選自硫酸、硝酸和鹽酸中的至少一種，優(yōu)選硫酸。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對于酸液的選擇，選擇標(biāo)準(zhǔn)是：對于鋅而言可形成可溶性鋅金屬鹽，而對于鉛而言卻形成不可溶性鉛金屬鹽，因此，硫酸、硝酸和鹽酸均可。但由于含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中含有的是硫酸鉛，考慮到不引入其他雜質(zhì)陰離子，所以優(yōu)選硫酸。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，硫酸的體積濃度為5～30％。發(fā)明人通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，硫酸的體積濃度超出此范圍時均會影響氧化鋅的浸出速率，從而影響鉛渣的品位。

S300：將鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置中進(jìn)行氧化焙燒處理

該步驟中，將鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置中進(jìn)行氧化焙燒處理，以便得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過低時，鉛渣中的不可溶性鉛金屬鹽無法分解；而當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過高時，不可溶性鉛金屬鹽被氧化形成的氧化鉛會嚴(yán)重?fù)p失。綜上，氧化焙燒處理的溫度過高過低都會降低鉛的回收率。

S400：將含鋅浸出液、雙氧水和第一酸度調(diào)節(jié)劑供給至除鐵裝置中進(jìn)行除鐵處理

該步驟中，將含鋅浸出液、雙氧水和第一酸度調(diào)節(jié)劑供給至除鐵裝置中進(jìn)行除鐵處理，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，含鋅浸出液在雙氧水的作用下，含鋅浸出液中的鐵全部氧化為三價鐵，通過添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。需要說明的是，如果不除去鐵，那么在后續(xù)沉鋅處理過程中鐵會以氫氧化鐵的形式沉淀，從而污染最終堿式硫酸鋅產(chǎn)品，降低堿式硫酸鋅的品位。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，參考圖3，S400可按照下列步驟進(jìn)行：

S41：將含鋅浸出液與雙氧水混合，以便將含鋅浸出液中的鐵氧化為三價鐵；

S42：采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整步驟S41得到混合液的pH，在溫度80～100攝氏度的條件下，使得混合液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；

S43：將步驟S42所得溶液進(jìn)行過濾，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。

由此，可顯著提高堿式硫酸鋅的純度。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，在采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH，所得混合液的pH值并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH可以為3～5。由此，可進(jìn)一步提高堿式硫酸鋅的純度。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對第一酸度調(diào)節(jié)劑的具體類型進(jìn)行選擇。

S500：將除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理

該步驟中，將除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，以便得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH可以為6～10。由此，可顯著提高鋅的回收率。需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對第二酸度調(diào)節(jié)劑的具體類型進(jìn)行選擇。

根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，沉鋅處理的時間并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，沉鋅處理的時間可以為0.5～1小時。由此，可進(jìn)一步提高鋅的回收率。

根據(jù)本發(fā)明實施例的處理銅渣的方法通過將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。然后將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰供給至酸浸分離裝置中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。接著將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。含鋅浸出液在雙氧水的作用下，其中的鐵全部氧化為三價鐵，通過添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。由此，采用該方法可以實現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。

下面參考具體實施例，對本發(fā)明進(jìn)行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。

實施例中所提到的回收率的計算方法為，產(chǎn)品中有價元素的質(zhì)量與含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中該元素質(zhì)量的比例。以鉛為例，鉛的回收率＝含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的質(zhì)量(g)/含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中鉛的質(zhì)量(g)×100％。

實施例1

參考圖4，將銅渣、還原煤按質(zhì)量比100:20供給至還原裝置(轉(zhuǎn)底爐)中進(jìn)行還原處理，得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰；將上述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，得到含鋅浸出液和鉛渣，其中酸液為稀硫酸，其體積濃度為5％；將上述鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置(焙燒爐)中進(jìn)行氧化焙燒處理，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度，得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣，其中，在含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的回收率為99％；將上述含鋅浸出液與雙氧水混合，含鋅浸出液中的鐵氧化為三價鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述得到混合液的pH，使其pH＝3.0，在80攝氏度的溫度條件下，含鋅浸出液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過濾，得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣；將上述除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH＝6.0，沉鋅處理的時間為0.5小時，得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液，其中，在堿式硫酸鋅中鋅的回收率為98％。

實施例2

參考圖4，將銅渣、還原煤按質(zhì)量比100:25供給至還原裝置(轉(zhuǎn)底爐)中進(jìn)行還原處理，得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰；將上述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，得到含鋅浸出液和鉛渣，其中酸液為稀硫酸，其體積濃度為20％；將上述鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置(焙燒爐)中進(jìn)行氧化焙燒處理，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度，得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣，其中，在含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的回收率為99％；將上述含鋅浸出液與雙氧水混合，含鋅浸出液中的鐵氧化為三價鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述得到混合液的pH，使其pH＝4.0，在90攝氏度的溫度條件下，含鋅浸出液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過濾，得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣；將上述除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH＝7.5，沉鋅處理的時間為1小時，得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液，其中，在堿式硫酸鋅中鋅的回收率為99％。

實施例3

參考圖4，將銅渣、還原煤按質(zhì)量比100:30供給至還原裝置(轉(zhuǎn)底爐)中進(jìn)行還原處理，得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰；將上述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，得到含鋅浸出液和鉛渣，其中酸液為稀硫酸，其體積濃度為30％；將上述鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置(焙燒爐)中進(jìn)行氧化焙燒處理，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度，得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣，其中，在含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的回收率為99.5％；將上述含鋅浸出液與雙氧水混合，含鋅浸出液中的鐵氧化為三價鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述得到混合液的pH，使其pH＝5.0，在100攝氏度的溫度條件下，含鋅浸出液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過濾，得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣；將上述除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH＝10.0，沉鋅處理的時間為0.5小時，得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液，其中，在堿式硫酸鋅中鋅的回收率為99.5％。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。