从铜渣中提取铜、铁、锌和铅的综合回收方法与流程

本发明涉及有色金属冶金和二次资源回收领域，具体涉及一种从铜渣中提取铜、铁、锌、铅的综合回收方法。

背景技术：

铜渣是铜冶炼、锌冶炼、镉冶炼等过程中产生的炉渣。它是一种有色金属矿渣。以火法炼铜为主的我国铜生产中，每生产1吨铜，就会产生2～3吨炉渣。现代铜冶炼技术的重点是提高生产效率。铜渣中残余铜等有价金属含量增加，常含有铁、铜、锌、铅、钴、镍等多种有价金属及少量贵金属。铜渣中的主要矿物为含铁矿物，多为含铁橄榄石和磁性氧化铁矿物。在铜冶炼过程中，pb、zn、ni易与Fe、SiO2反应，富集在铁橄榄石矿物（me(pb,zn,ni)）中。例如，熔炼吹炼铜工艺采用吹渣返回工艺时，铅、锌在铁橄榄石矿物中显着富集，很容易富集成铅、锌含量较高的铁橄榄石矿物相，如：循环次数增加。铁橄榄石中含有有价金属的有价金属分离回收的关键问题是破坏铁橄榄石包裹结构。

国内外对铜渣处理方法的研究较多，主要集中在三个方面，一是提取有价金属，二是用作建筑材料，三是用作催化剂或改良剂。对于含有铅、锌、镍、钴等有价金属的铜渣，有价金属的提取是主要任务。但由于铜渣中有价金属元素赋存状态复杂且共生关系密切，回收难度较大，特别是有价金属与含铁硅酸盐矿物之间关系密切，常规方法难以实现有效回收。

目前，从铜渣中提取有价金属的研究方法主要有两种。一种是选矿法获得精矿，另一种是还原法获得金属和合金。其中，选矿方法主要是利用铜渣中各种氧化物物理性质的差异。选矿效果与铜渣的冷却方式密切相关，对无磁铁橄榄石适应性较差。专利“从铜冶炼转炉渣中回收铜的磁浮联合选矿方法（）”采用磁选-浮选联合工艺处理铜渣。虽然铜回收率可以达到96.69%，但还没有达到有价值的含铁橄榄石。金属元素的分离与回收。用还原剂在高温下还原铜渣，可以获得富含其他金属元素的金属铁或铁合金，但能耗较高，且易产生有害气体。同时，铜渣中的铅、锌等会以单质蒸气的形式进入烟气。金属元素二次回收问题突出。专利“铜渣处理系统和方法（）”通过铜渣还原焙烧获得金属化球团。收集焙烧烟灰后，虽然采用湿法回收逸出的铅锌蒸气，但在此过程中并没有生成金属化铅锌球团。不能有效地与铜分离。

综上所述，针对铜渣中硅酸铁矿物包裹的有价金属元素难以分离回收的问题，寻求一种节能、高效、环境污染低、资源利用率高的方法具有重要意义。方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种从铜渣中提取铜、铁、锌、铅的综合回收方法，实现铜渣中铜、铁、铅、锌有价金属的综合回收利用。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从铜渣中提取铜、铁、锌、铅的综合回收方法。该综合恢复方法包括以下步骤：s1．研磨分级步骤，将铜渣破碎、研磨、筛分，分离出难磨物料，得到初级原料； s2。预碱浸步骤，用碱性溶液处理原生物料进行预浸并过滤，得到预浸渣和预浸液； s3。初级熔碱步骤中，将预浸渣用熔碱浸出，同时采用微波照射强化熔碱浸出，得到熔碱浆液； s4。二次碱浆在浸出步骤中，将熔融碱浆用水稀释后进行二次碱浸，并将二次碱浸渣和二次碱浸液过滤； s5。有价金属回收步骤； s51。提取铜和铁的步骤，得到二次碱浸液。碱浸渣经还原焙烧、磁选分离，得到铜产品和铁产品； s52。在提取铅和锌的步骤中，将预浸液和二次碱浸液合并，并添加铅沉淀剂，使铅产品和后浸液分离。将沉淀铅溶液电解，制备锌产品和电解液； s6。电解液采用吸附或沉淀脱硅，脱硅液蒸发结晶，结晶颗粒为烧碱；结晶得到的烧碱返回预碱浸步骤循环利用。

进一步地，采用微波照射强化熔碱浸出，包括：将预浸渣与烧碱混合均匀后在微波场中焙烧，控制焙烧升温速率，达到预定温度后将烧碱熔化。。预浸渣中的硅酸铁结构受熔融碱腐蚀破坏，预浸渣中的碱溶性物质与碱发生反应，露出非碱溶性成分。

进一步的，所述一次熔碱步骤具体包括：将预浸渣与烧碱按质量比1:0.5~3混合均匀，然后在输出功率1~75kw、微波频率1的微波条件下进行焙烧。：1、控制升温速度。以5～50℃/min的速度，升温至320～400℃后，保温1～4小时，得到熔融碱浆。

进一步地，所述铜渣含有以下质量百分比成分：cu0.1～30％、pb0～20％、Zn0～20％、Fe15～50％、～40％。

进一步的，所述研磨分级步骤中的分级为0.2mm筛分分级，所述难研磨物料为研磨5分钟后粒径大于0.2mm的物料。

进一步地，在第二碱浸步骤中，将熔融碱浆液用水稀释至烧碱浓度为10%~20%，第二碱浸时间为1~3小时。

进一步地，使用碱溶液的预碱浸步骤和二次碱浸步骤中的浸出温度为室温至90℃。

与现有技术相比，本发明方法充分利用铜渣中各组分碱溶特性的差异，采用微波强化和熔碱强化碱溶反应，极大地破坏了硅酸铁矿物。铜渣中的包裹结构。碱溶性物料与碱不溶性物料充分分离。铅、锌元素被碱溶解浸出到碱浸液中。铜、铁充分暴露并保留在渣相中，实现了铜渣中有价金属元素的逐步回收。该方法具有绿色环保、工艺流程短、性能稳定、对冶炼渣适应性强等优点。

附图说明

构成本申请一部分的说明书及附图用来提供对本发明的进一步理解。本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例综合回收铜渣中有价金属的工艺流程示意图。

详细方式

需要说明的是，只要不冲突，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明的铜渣中有价金属综合回收方法对火法铜冶炼渣具有更广泛的适应性，可以实现铜渣中铜、铁、铅、锌等有价金属的综合回收利用。

根据本发明的一个典型实施例，提供了一种综合回收铜渣中有价金属的方法。该方法包括以下步骤：研磨分级步骤，将铜渣破碎、研磨、筛分，分离出难磨物料，得到初级原料。熔碱步骤，用熔碱浸出初级材料，同时使用微波辐射。经过强化熔碱浸出，得到熔碱浆液；二次碱浸步骤中，将熔融碱浆用水稀释后进行二次碱浸，过滤得到二次碱浸渣和二次碱浸液；回收步骤中，分别回收二次碱浸液和二次碱浸渣中的有价金属。

在本发明的一个优选实施例中，采用微波照射强化熔碱浸包括：将主料与烧碱混合均匀后在微波场中焙烧，控制焙烧升温速率，达到一定温度后将烧碱熔化。预定温度。硅酸铁结构受熔融碱腐蚀破坏，原生料中的碱溶性物质与碱发生反应，露出非碱溶性成分。

优选地，在对原生料进行熔碱步骤之前，还包括采用碱溶液进行预碱浸步骤，过滤得到预浸渣和预浸液，预浸渣进行使用用作熔碱浸出的原料。预碱浸过程中，筛下铜渣（预浸渣）的粒径小于0.2mm。使用碱溶液的预碱浸步骤中使用的烧碱溶液的烧碱浓度为10~20%。碱溶性物质是暴露在表面的铅和锌。通过过滤分离碱浸浆液。滤液是含有铅和锌的预浸液。难溶于碱的硅酸铁涂层材料浓缩在预浸渣中。

在本发明的一个优选实施例中，有价金属回收步骤具体包括：将二次碱浸渣通过还原焙烧和磁选分离，得到铜产品和铁产品；将预浸液与二次碱浸液合并。加入沉淀铅剂进行分离，得到铅产品和沉淀铅后的溶液。将沉淀后的溶液进行电解，制备锌产品和电解后的溶液。

根据本发明的一个典型实施例，电解后的溶液通过吸附或沉淀进行脱硅，脱硅后的溶液进行蒸发结晶，结晶颗粒为烧碱；优选的，将结晶得到的烧碱返回预碱浸泡步骤循环利用。

优选的，所述熔碱浸出步骤具体包括：将铜渣和烧碱按质量比1:0.5~3混合均匀，然后在输出功率为1~75kw、微波频率为的微波条件下进行焙烧，并控制升温速率为5～50℃/min，温度达到320～400℃后，保温1～4小时，得到熔融碱浆。熔融碱浆包括碱溶性好的含铅、锌的碱熔体和含铜的非碱溶性碱溶液。铁基碱渣。微波烘焙功率与处理物料的量有很大的相关性。对于多种材料，采用高功率，基本呈线性相关。微波烘焙加热速率与微波功率和材料的吸波性能有很大的相关性。本领域技术人员可以根据实际情况调整微波烘焙功率。在上述优选范围内选择。

根据本发明的一个典型实施方式，铜渣含有以下质量百分比成分：cu0.1～30％、pb0～20％、Zn0～20％、fe15～50％和～40％。

根据本发明的一个典型实施方式，研磨分级步骤中的分级为0.2mm筛分分级。难磨物料为研磨5分钟后粒径大于0.2mm的物料。难磨材料是延展性好的材料。，如铜等。

优选地，第二次碱浸步骤中，将熔融碱浆液用水稀释至烧碱浓度为10%~20%，第二次碱浸时间为1~3小时。二次碱浸渣为非碱溶性铜铁氧化物或氢氧化物，二次碱浸液为铅锌浸出液。

优选地，所述预碱浸步骤和使用碱溶液的二次碱浸步骤中的浸出温度为室温至90℃。

[0019] 在本发明的一个优选实施例中，微波焙烧-熔融碱浸铜渣的方法如下：

(1)铜渣破碎磨细后，进行筛分分级，将难磨料与原生料分离。铜渣中难以分离的有价金属部分集中在原生料中；

(2)对初级原料进行预碱浸步骤。碱液预浸，以提取易被碱浸出的成分。将碱液中的预浸浆液过滤分离，得到难以碱浸的预浸渣和预浸液；

(3)将预浸渣与烧碱混合均匀，对混合料进行微波焙烧-熔融碱浸，将难碱浸料在微波辐照焙烧条件下在熔融碱环境中腐蚀溶解，得到熔融碱浸料。碱浆；

(4)熔融碱浆冷却后，用水稀释成一定浓度的碱溶液，进行二次碱溶液溶解碱溶物，过滤得到二次碱浸渣和二次碱浸出液；

(5)二次碱浸渣为碱不溶性含铜、铁物质。二次碱浸渣经稀碱溶液洗涤过滤后，分离铜、铁，得到铜产品和铁产品；

(6)步骤(2)的预浸液和步骤(4)的二次碱浸液为含铅和锌的碱浸液。将两者合并成碱浸液。碱浸液将铅和锌分离，得到铅产品和锌产品。 ;

(7)提取铅锌后的碱性溶液预先通过吸附或沉淀进行脱硅。回收脱硅的固体以制造硅产品。脱硅后，溶液蒸发并结晶。结晶颗粒为苛性钠并返回至步骤(4)。结晶后，碱溶液返回预碱浸泡步骤(2)。

下面结合实施例进一步说明本发明的有益效果。

实施例1

将含有3％铜、6％铅、3％锌、20％铁、％的某铜冶炼渣先粉碎至2mm，然后用球磨机研磨5分钟。研磨细度为-0.074mm，占90％，研磨产物用15％NaOH溶液以液固比5：1在90℃下预碱浸3小时。过滤后铜含量3.6%，铅含量6.2%，锌含量3.1%，铁含量24%，碱预浸渣含0.6%，收率83.3%。将预浸渣与烧碱颗粒按质量比1:1.5，在微波功率5kw下加热焙烧。以6℃/min升温至350℃后，在微波照射条件下保温搅拌浸出3小时，冷却熔碱浆液。然后加水稀释至碱质量浓度10%，室温搅拌洗涤浸出2小时。浸出完成后，过滤得到二次碱浸渣和二次碱浸液。其中，二次碱浸渣含铜12%、铁52%、铅0.02%、锌0.01%。铜、铁回收率分别达到98.6%和94.2%。将预浸液与二次碱浸液合并为碱浸液，铅、锌的综合浸出率达到99％以上。

实施例2

如图1所示，铜、铅、锌、铁含量分别为20.3%、12.5%、2.8%、22.6%。铜渣物相分析表明，铅和锌基本存在于硅铁中。在矿物中，15%的铜存在于硅酸盐矿物中。吹铜渣经破碎、研磨后，用0.2mm的筛子进行筛选分级，分离出35%的难磨铜料。 -0.2mm材料在90℃下以液固比3:1的12% NaOH溶液处理。搅拌下进行预碱浸4小时，过滤后，预碱浸渣含铜15.6%，铅16%，锌3.6%，铁24%，0.6%，收率86%获得了。将预浸渣与烧碱颗粒按质量比1:2.5加热焙烧，微波功率6kw。以8℃/min升温至400℃后，在微波照射条件下保温搅拌浸出4小时，得到熔碱浆液。冷却后加水稀释至碱质量浓度15%，然后在60℃下搅拌、洗涤、浸取2小时。将浸出浆过滤，得到二次碱浸渣和二次碱浸液。二次碱浸渣中铅含量为0.4%，锌含量为0.5%。铅、锌残留量小于1%。炉渣中铜和铁的回收率分别达到99.2%和87.2%。二次浸渣经还原焙烧、磁选后，得到铜品位95%、铜回收率99%的铜产品、铁品位64%、铁回收率的铁产品获得85%；将铅与碱浸液混合浸泡得到硫酸铅产品，铅沉淀碱性含锌溶液电解得到锌产品。

实施例3

某含铜0.3%、铅0.6%、锌0.6%、铁40%、%的铜冶炼渣，先经过破碎、磨细、磁选，得到铜、铅、锌、铁、二氧化硅含量为0.8%分别为 1.2%、1.2%、11.3% 和 35.6%。将磁选尾矿用10%氢氧化钠溶液按液固比4:1在90℃下预碱浸泡2小时。过滤后得到SiO2含量为11.3%的碱预浸渣。将预浸渣与烧碱颗粒按质量比1:0.8，在6kw微波功率下加热焙烧。以3℃/min升温至320℃，保温搅拌2小时浸出熔融碱。待熔融碱浆冷却后，加水稀释至碱质量。浓度为10%溶液，室温搅拌、洗涤、浸取2小时。二次碱浸渣中富集了98%的铜和95%的铁，99%的铅和锌进入碱浸液。

这种高铁含量的铜冶炼渣是另一种微波处理方法。将预浸渣与烧碱颗粒按质量比1：0.8，在微波功率60kw下加热焙烧。以40°C/min的速度快速升温至350°C，然后以6kw的低微波功率保温。将熔融碱浸搅拌3小时。熔融碱浆冷却后，99%的铜和99%的铁富集在二次碱浸渣中，99%以上的铅和锌进入碱浸液。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种修改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特点：

1、一种从铜渣中提取铜、铁、锌、铅的综合回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1。研磨分级步骤：将铜渣破碎、研磨、筛分，分离出难磨物料，得到初级原料；

s2。预碱浸步骤，用碱溶液对初级物料进行预浸，过滤得到预浸渣和预浸液；

s3。初级熔碱步骤中，对预浸渣进行熔碱浸出，同时采用微波照射强化熔碱浸出，得到熔碱浆液；

s4。二次碱浸步骤：将熔融碱浆液用水稀释后进行二次碱浸，过滤得到二次碱浸渣和二次碱浸液；

s5。有价金属回收步骤；

s51。在提取铜和铁的步骤中，将二次碱浸渣经还原焙烧和磁选分离，得到铜产品和铁产品；

s52。提取铅和锌的步骤是将预浸液和二次碱浸液合并，并添加铅沉淀剂，使铅产品和铅沉淀后溶液分离。电解制备铅沉淀后溶液，得到锌产品和电解后溶液。解决方案;

s6。电解液采用吸附或沉淀脱硅，脱硅液蒸发结晶，结晶颗粒为烧碱；结晶得到的烧碱返回预碱浸泡工序循环利用。

2.根据权利要求1所述的综合回收方法，其特征在于，采用微波照射强化熔碱浸出，包括：将预浸渣与烧碱混合均匀后置于微波场中焙烧，控制烘烤。升温速率达到预定温度后，烧碱熔化，预浸渣中的硅酸铁结构受到熔融碱腐蚀的破坏，预浸渣中的碱溶性物质与碱发生反应，露出非碱溶性成分。

3.根据权利要求1-2任一项所述的综合回收方法，其特征在于，所述一次熔碱步骤具体包括：将预浸渣与烧碱按质量比1:0.5~3混合均匀后，在微波条件下烘烤，输出功率为1~75kw，微波频率为0。加热速率控制在5~50℃/min。温度达到320～400℃后，保温1～4小时，得到熔碱。泥浆。

4.根据权利要求1所述的综合回收方法，其特征在于，所述铜渣含有以下质量百分比成分：cu0.1～30％、pb0～20％、Zn0～20％、Fe15～50％、～40％。

5.根据权利要求1所述的综合回收方法，其特征在于，所述研磨分级步骤中的分级为0.2mm筛分分级，所述难磨物料为研磨5次后粒径大于0.2mm的物料。分钟。。

6.根据权利要求1所述的综合回收方法，其特征在于，所述第二次碱浸步骤中，所述熔融碱浆用水稀释后的烧碱浓度为10~20%，第二次碱浸的浓度为10%。 -20%。时间为1~3小时。

7.根据权利要求1所述的综合回收方法，其特征在于，所述使用碱溶液的预碱浸步骤和二次碱浸步骤中的浸出温度为室温至90℃。

技术概要

本发明公开了一种从铜渣中提取铜、铁、锌、铅的综合回收方法。该方法包括以下步骤：磨矿分级步骤，将铜渣破碎、磨碎、筛分，分离出难磨物料，得到初级原料。熔碱浸出步骤，用熔碱浸出初级原料，同时使用微波辐射。经过强化熔碱浸出，得到熔碱浆液；二次碱浸步骤中，将熔融碱浆用水稀释后进行二次碱浸，过滤得到二次碱浸渣和二次碱浸液；回收步骤中，分别回收二次碱浸液和二次碱浸渣中的有价金属。该方法具有绿色环保、工艺流程短、性能稳定、对冶炼渣适应性强等优点。

技术研发人员：康金兴；宋蕾; 于传兵; 郭苏红; 刘志国; 王传龙; 王亚云; 王欣

受保护技术使用者：中国恩菲工程技术有限公司

技术研发日：2020.03.12

技术公告日期：2020年04月24日