一種銅冶煉白煙塵回收有價(jià)金屬的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種銅冶煉白煙塵回 收有價(jià)金屬的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅是現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)腱的基礎(chǔ)工業(yè)原料之一，由于其具有導(dǎo)電導(dǎo)熱、抗張耐磨性能較 好，因而在電力電氣、機(jī)械制造、運(yùn)輸、建筑、能源、軍事等業(yè)領(lǐng)域得劍了廣泛應(yīng)用。
[0003]熔煉是火法煉銅最重要的冶煉過程，傳統(tǒng)熔煉方法是在鼓風(fēng)爐、反射爐和電爐內(nèi) 進(jìn)行，這種工藝的主要缺點(diǎn)是:不能充分利用爐料中硫化物氧化的化學(xué)反應(yīng)熱作為能量，礦 物燃料量或電能消耗大;產(chǎn)出so2煙氣濃度低，生產(chǎn)硫酸不經(jīng)濟(jì)，易對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因 此傳統(tǒng)熔煉工藝逐漸被高效、節(jié)能和低污染的強(qiáng)化熔煉新工藝取代。
[0004]從近期國(guó)內(nèi)幾個(gè)大廠的技術(shù)改造和新項(xiàng)目技術(shù)方案看，都已將熔煉系統(tǒng)的技術(shù)作 為重點(diǎn)，并選擇適合自身特點(diǎn)的先進(jìn)熔煉技術(shù)和設(shè)備，其中銅精礦配料一圓盤制粒一澳斯 麥特爐熔煉一轉(zhuǎn)爐吹煉一回轉(zhuǎn)式陽(yáng)極爐火法精煉一常規(guī)大極板電解精煉是目前新上銅冶 煉首選工藝。
[0005]銅冶煉白煙塵灰來源于電爐煙氣和熔煉煙氣，電爐煙氣主要成分為氮?dú)夂脱鯕猓?還含有少量的水蒸汽和二氧化硫，溫度一般在420°C左右，含塵量約30g/Nm3;熔煉煙氣主要 成分為氮?dú)狻⒍趸蚝退羝?，還含有少量的氧氣和三氧化硫，溫度高達(dá)1200°C以上，含 塵量約210g/Nm3,經(jīng)廢熱鍋爐回收顯熱后，溫度降到390°C左右，含塵量降至120g/Nm3,比重 大、粒度粗的粉塵在此聚集。從廢熱鍋爐出來的熔煉煙氣與電爐煙氣混合，混合氣溫度約 300°C、含塵量在105~110g/Nm3,經(jīng)電收塵器第一電場(chǎng)捕集的高銅煙塵一道返回熔煉系統(tǒng) 作入爐原料使用。電收塵器第二、三、四電場(chǎng)收集的煙塵由于含有較多有害的雜質(zhì)成分，不 宜返回熔煉系統(tǒng)，即為本申請(qǐng)所述的白煙塵灰。
[0006] 混合氣體中二氧化硫體積含量在11~12 %左右，適宜采用二轉(zhuǎn)二吸制酸，其對(duì)粉 塵要求小于〇.5g/Nm3,因此，僅采用電除塵器難以滿足制酸要求，水洗加動(dòng)力波除塵對(duì)氣體 進(jìn)行凈化，是冶金尾氣制酸最為常見的手段，由于氣體中含有大量有害物質(zhì)，洗滌水處理成 本高，通常采取循環(huán)洗滌方式進(jìn)行，因而其殘余酸經(jīng)累積后濃度可達(dá)5wt%左右，最后加硫 化鈉沉鉛、石灰中和、石灰脫砷進(jìn)行廢水處理。
[0007]由于銅冶煉白煙塵灰是富含有價(jià)金屬和有害元素的混合物，即是一種危險(xiǎn)固體廢 棄物，亦是可加以利用的資源，因此，廣大學(xué)者從單一有價(jià)金屬提取或多金屬回收提出了針 對(duì)性技術(shù)路線，如：
[0008]武漢工程大學(xué)的彭翠，以銅冶煉過程中產(chǎn)生的白煙灰為原料，研究了白煙灰中有 價(jià)金屬元素的浸出、分離及回收工藝，主要取得成果有：（1)通過先后采用常溫水浸、加熱酸 浸以及稀酸加熱氧化浸出；（2)對(duì)于煙灰浸出液中的銅，以N902作為萃取劑，硫酸作為反萃 劑，在優(yōu)化條件下萃取率和反萃率都可以達(dá)到99%以上；（4)采用硫化法共沉淀浸出液中的 鋅和砷，在優(yōu)化條件下，鋅和砷的沉淀率分別為100 %和99 %。
[0009]阮勝壽、路永鎖采用煙灰浸出一鼓風(fēng)爐熔煉一鉛鉍合金電解一高鉍陽(yáng)極泥低溫熔 (火法精煉)流程，綜合回收煉銅電收塵煙灰中的銅、鋅、鋪、銦、鉛、鉍、金、銀。結(jié)果表明：可 綜合回收有價(jià)金屬、環(huán)境污染小，并且技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。
[0010]江西理工大學(xué)的劉國(guó)慶，采用由工業(yè)硫酸與生產(chǎn)水配制的溶劑、廢電解液與生產(chǎn) 水配制的溶劑、廢電解液與工業(yè)廢水配制的溶劑進(jìn)行的各批次煙灰的一段一次浸出、一段 一次浸出液的二次浸出、一段二次浸出液的三次浸出的辦法來提高浸出液中的銅、鋅含量， 對(duì)減少后續(xù)置換沉積的處理量、能耗等有實(shí)際意義，浸出階段總浸出率:Cu>90%，Zn>93%， Pb<l%，Bi<l%〇
[0011] 蘭州理工大學(xué)的張琰，通過對(duì)某銅業(yè)公司銅轉(zhuǎn)爐煙灰的深入研究，將萃取工藝應(yīng) 用于銅轉(zhuǎn)爐煙灰的綜合利用，提出銅轉(zhuǎn)爐煙灰綜合利用的新工藝。銅轉(zhuǎn)爐煙灰經(jīng)過硫酸浸 出后，90%以上的銅和鋅均進(jìn)入酸浸液，大部分鉛以硫酸鉛的形式進(jìn)入酸浸渣;對(duì)煙灰酸浸 渣進(jìn)行沉淀轉(zhuǎn)化一硝酸溶解一硫酸沉鉛等工藝流程，制得硫酸鉛;煙灰酸浸液經(jīng)過鐵粉置 換得到了純度較高的海綿銅，可直接返回冰銅吹煉系統(tǒng);煙灰酸浸提銅液經(jīng)氧化、中和、水 解除鐵后，用P204對(duì)除鐵凈化液進(jìn)行三級(jí)錯(cuò)流萃取，有機(jī)相經(jīng)過一級(jí)反萃后制得了滿足電 積鋅需要的硫酸鋅溶液。
[0012] CN102517449A提出了一種冶煉煙灰有價(jià)元素綜合回收工藝，冶煉煙灰加硫酸漿 化兩次浸出后壓濾形成的鉛銀鉍渣經(jīng)過熔、熔鑄、電解、精煉、轉(zhuǎn)爐還原熔煉、得到粗鉛、冰 銅、精鉍和銀鋅渣，進(jìn)一步處理回收相應(yīng)產(chǎn)品和砒霜。
[0013] CN103643044A提供了一種銅煙灰濕法直接萃取銅、鋅工藝，其工藝流程為:浸出 -除有機(jī)物-萃銅-除鐵、鋁、鉻-萃鋅-無鋅溶液回浸出（開路20-30%)，該發(fā)明可使更 多低品位銅煙灰得以資源化再生利用，具有產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率高，附加值高的優(yōu)點(diǎn)。
[0014] CN102851707A提供了一種堿浸法從冶煉煙灰中回收生產(chǎn)電解鋅粉和鉛粉的工 藝，過程包括浸出，鉛粉脫銅，電積脫鉛一鑄錠，硫化鈉除鉛，除砷銻和電積鋅粉，其特征在 于:將氫氧化鈉液浸出劑與冶煉煙灰進(jìn)行浸出反應(yīng);在浸出液中加入電解鉛粉脫銅;脫銅液 經(jīng)過電積產(chǎn)出電解鉛粉;以硫化鈉為除鉛劑，分離沉淀脫鉛液中的余鉛;除去除鉛液中的砷 銻;經(jīng)過除砷銻后的凈化液再經(jīng)過電積產(chǎn)出鋅粉，電解廢液返回浸出工序中作堿浸出劑或 進(jìn)行凈化工序中除去廢液中雜質(zhì)離子后再返回浸出工序作堿浸出劑循環(huán)使用，該方法具有 操作簡(jiǎn)單、投資少、原料適應(yīng)性廣、環(huán)境友好等特點(diǎn)。
[0015] CN103014355A提供了一種銅冶煉煙灰多金屬綜合回收工藝，包括如下步驟：（1) 酸性浸出：采用稀酸對(duì)銅冶煉煙灰進(jìn)行浸出，得煙灰浸出液和鉛鉍渣；（2)硫化砷除銅:在煙 灰浸出液中加入硫化鈾砷渣和硫化砷除銅，制備硫化銅產(chǎn)品；（3)還原沉砷:除銅液用二氧 化硫還原得沉砷液和三氧化二砷產(chǎn)品；（4)二次除銅砷:在沉砷液中再加入硫化鈉，二次除 銅砷。該方法能將煙灰中的多種金屬浸提出來，回收率高，成本低，效益好。
[0016] CN103981369A提供了一種含砷煙塵多金屬回收工藝，通過選擇性浸出得到含 鋅、銅的浸出液和含砷、鉛的浸出渣，浸出液通過銅萃取和電積得到銅和鋅;浸出渣通過H2〇2 和Na2S2〇3混合脫砷劑浸出得到含砷浸出液和含鉛脫砷渣，含砷浸出液濃縮結(jié)晶得到砷酸 鈉，脫砷浸出渣通過火法提鉛和電解精煉得到鉛。該發(fā)明利用濕法和火法聯(lián)合冶金工藝，有 效回收了金屬銅、鋅、鉛，使砷得到資源化處理，工藝環(huán)保。
[0017]從銅冶煉煙塵灰中提取、分離有價(jià)金屬研究論文及相關(guān)專利報(bào)導(dǎo)不少，各有特點(diǎn)， 但以尾氣循環(huán)洗滌廢酸作酸浸劑，采用高液固比、常溫浸出，硫化鈉沉銅富砷，碳酸鈉沉鋅 還未有研究報(bào)導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種銅冶煉白煙塵回收 有價(jià)金屬的方法，回收銅冶煉白煙塵中的有價(jià)金屬，對(duì)砷進(jìn)行富集，以減少含砷廢渣的處理 總量，降低處置成本。本發(fā)明以銅冶煉系統(tǒng)循環(huán)洗滌廢酸作酸浸劑，不僅使廢酸中的游離酸 得到合理利用，同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)廢酸中有價(jià)金屬回收，減少系統(tǒng)廢水處理量，降低環(huán)保處理成 本。
[0019]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0020] -種銅冶煉白煙塵回收有價(jià)金屬的方法，白煙塵加酸洗循環(huán)廢酸于常溫下浸取， 將銅、砷、鋅轉(zhuǎn)入液相，鉛富集于渣相中，過濾分離，用系統(tǒng)沉鋅濾液洗滌濾餅，即得富鉛渣， 作原料自用或外售;過濾液加硫化鈉沉銅，以硫化銅形式回收銅，用作銅冶煉原料；向回收 銅后的濾液中繼續(xù)加硫化鈉沉砷，在此實(shí)現(xiàn)砷的富集；向分離砷的濾液中加硫酸鈉沉鋅，以 碳酸鋅的形式回收鋅，作原料自用或外賣。
[0021 ] -種銅冶煉白煙塵回收有價(jià)金屬的方法，其基本步驟包括如下：
[0022] (1)取第二級(jí)電除塵后的白煙塵灰1份，加來自一級(jí)動(dòng)力波的循環(huán)洗滌廢液8~10 份，在帶攪拌的反應(yīng)槽中于常溫下進(jìn)行浸提30~45min，過濾、洗滌，得金屬鉛含量大于 40wt%的富鉛渣，作原料自用或外賣；
[0023] (2)對(duì)浸出液進(jìn)行銅含量分析，加硫化沉銅理論用量的0.9~1.1倍硫化鈉進(jìn)行沉 銅，操作在常溫帶攪拌的反應(yīng)槽內(nèi)進(jìn)行，沉銅反應(yīng)時(shí)間為30min，反應(yīng)結(jié)束后栗至沉降槽靜 置分離，上清液溢流至富砷槽，沉積物栗至離心機(jī)進(jìn)行分離，濾液并入中間槽，濾餅即為金 屬銅含量大于40wt%、含砷小于7wt%的富銅渣；
[0024 ] (3)對(duì)浸出液進(jìn)行砷含量分析，加硫化沉砷理論用量的0.8~1.0倍硫化鈉進(jìn)行沉 砷，操作在帶攪拌的反應(yīng)槽內(nèi)于常溫下進(jìn)行，沉砷反應(yīng)時(shí)間為30min，反應(yīng)結(jié)束后靜置 30min，上清液直接栗入中間槽，沉積液栗至板框過濾機(jī)過濾，即可得砷含量大于35wt%的 富砷渣；
[0025] (4)在脫砷后的分離液中加碳酸鈉沉鋅，控制pH值7.5±0.5，以碳酸鋅的形式回收 鋅，過濾即得金屬鋅含量大于45%，砷含量小于5%富鋅渣。
[0026]相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：
[0027] -種銅冶煉白煙塵回收有價(jià)金屬的方法，白煙塵加酸洗循環(huán)廢酸于常溫下浸取， 將銅、砷、鋅轉(zhuǎn)入液相，鉛富集于渣相中，過濾分離，用系統(tǒng)沉鋅濾液洗滌濾餅，即得富鉛渣， 作原料自用或外售;過濾液加硫化鈉沉銅，以硫化銅形式回收銅，用作銅冶煉原料；向回收 銅后的濾液中繼續(xù)加硫化鈉沉砷，在此實(shí)現(xiàn)砷的富集；向分離砷的濾液中加硫酸鈉沉鋅，以 碳酸鋅的形式回收鋅，作原料自用或外賣。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
[0030] 實(shí)施例中均為質(zhì)量份或質(zhì)量百分含量。
[0031] 實(shí)施例1:
[0032]如圖1所示：（1)白煙塵灰、一級(jí)動(dòng)力波循環(huán)廢酸主要成分見表1、2;
[0033]表1白煙塵灰主要成分
[0034]
[0035]表2-級(jí)動(dòng)力波循環(huán)廢酸主要成分
[0036]
[0037] (2)取一級(jí)動(dòng)力波循環(huán)廢酸40噸栗入浸取槽，再