专利名称：从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法
技术领域：
本发明涉及金属冶金生产领域，特别是涉及铜冶炼渣资源化利用技术工艺方法。
背景技术：
炼铜废渣主要来源于火法冶炼工艺，如反射炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达法、艾萨 法、电炉等。据统计，我国每年铜渣产出量在800万吨以上。因生产工艺不同，铜渣的化学 成份也有一定差异，铜渣中均含有大量的有价金属元素，尤其是SiO2(Wsw2 = 22 40% )、 Cu(ffcu = 0. 5 5%和Fe(WFe22 63% )。而且铜渣中的物相主要为铁橄榄石、玻璃质、铁 氧化物、铜锍(Cu2S-FeS固熔体)长石以及极少量的金属铁和金属铜等。现有的主要处理方 法是将这些废渣直接堆放，这样即占用了土地，又造成了铜、硅、铁等资源的极大浪费及环 境污染。目前国内外铜渣处理的方法主要有火法贫化(如反射炉贫化、电炉法等)、选矿法、 湿法浸出(包括直接浸出、间接浸出和细菌浸出)和高温炭热法，仅能回收铜渣中的较少部 分Fe和Cu，回收率较低，回收成本较高，资源化利用率极低。此外，由于铜渣具有良好的物 理机械性能，少量用于生产铁质水泥、磨料工具或用作铺路材料，造成了资源严重浪费。在 我国现有资源匮乏的严峻形势下，开发铜渣资源化综合利用技术，对促进循环经济和可持 续发展及环境保护具有重要的战略意义和现实意义。目前存在的最大难点铜渣中铜、铁、硅镶嵌粒度极细且分布均勻，多种矿物互相 包裹，使其结构致密坚硬、化学性质稳定，现有技术难于分离，资源化利用率极低。另外，要 以铁硅酸盐、磁性氧化铁，铁橄榄石(2Fe0*Si02)、磁铁矿(Fe3O4)及一些脉石组成的无定形 玻璃体。弱磁性的铁橄榄石所占比例越大，磁选法分离硅无法实现，限制了其在炼铁生产中 的直接应用，从而导致了铁资源的极大浪费。再者，表面类似玻璃体，选矿药剂难以作用到 其中包裹的铜元素，致使现有选矿方法效用较低。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提出了以铜冶炼渣为原料采用热化学反 应、水浸和酸浸或常规选矿方法综合回收铜渣中的Fe、Cu、Si等，铜渣与碱按比例混合，经 加热反应、水浸、过滤、选择性分离即可，则从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法。本发明一种从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法，其特征在于以铜冶炼渣为 原料采用热化学反应、水浸和酸浸或常规选矿方法综合回收铜渣中的Fe、Cu、Si，铜渣与碱 按比例混合，经加热反应、水浸、过滤、选择性分离。具体工艺包括以下步骤将铜渣与碱按比例混合，加热反应温度控制在 350-950°C之间，渣碱比控制1 0. 37 2. 6，反应时间为0. 3-5. 0小时；而后采用水浸，经 过滤得滤液和滤渣；滤液为硅酸钠溶液，滤液通过加酸，中和控制pH = 3-6，经沉淀、过滤、 洗涤，滤渣经干燥即可得到成品白炭黑；滤液经浓缩即可制得饱和氯化钠或氯化钾/硫酸 钠或硫酸钾溶液；水浸后Fe、Cu进入滤渣，滤渣经进一步通过酸浸或常规选矿方法即可回 收铜、铁。
所述的铜渣磨碎至1. Omm以下或直接热熔。所述的铜渣与碱的碱为KOH、NaOH或Na2CO3。所述的滤液通过加酸的酸为盐酸或硫酸。本技术方法与现有技术相比具有如下特点1、本技术具有资源综合利用率高、加工成本低、工艺流程短、产品附加值高；二氧 硅回收率彡90%，铜回收率彡85%，铁回收率彡85%。2、处理过程无废水排放，工艺废水能实现零排放。3、处理过程无固体废弃物产生，固体废物综合利用率达100%。4、可有效利用排渣余热，实现节能减排。
图1本发明的生产工艺路线图。
具体实施例方式下面结合附图以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于 此。本发明主要工艺包括以下步骤将铜渣与碱(KOH、NaOH, Na2CO3)按一定比例混 合；加热反应温度控制在350-950°C之间，渣碱质量比控制1 0.37 2. 6，反应时间为 0. 3-5.0小时；而后采用水浸，经过滤得滤液和滤渣，滤液为硅酸钠(钾)溶液，Fe、Cu等进 入滤渣。滤液通过加酸(盐酸或硫酸)中和控制PH = 3-6，经沉淀、过滤，滤渣经干燥即可 得到成品白炭黑；滤液经浓缩可制得饱和氯化钠(钾)/硫酸钠(钾)溶液。水浸后得到的 滤渣经进一步通过酸浸或常规选矿方法即可回收铜、铁等。实施例1 将铜渣磨碎至1. Omm以下称重40g与氢氧化钠按渣碱重量比1 0. 37 混合均勻，置于马弗炉中加热至550°C，恒温3小时，待温度降至150°C左右时取出置于热 水(400ml)中进行水浸(2小时)，经沉淀、固液分离。滤饼洗两次后用稀硫酸进行酸浸提 铜(制得硫酸铜溶液，铜回收率为85%)；再经过滤、洗涤、烘干得氧化铁产品(铁回收率为 92% )。水浸过滤液加酸中和调节pH = 4. 5，经沉淀、固液分离，滤饼洗两次，滤饼经烘干得 成品白炭黑(硅回收率达92%)；滤液经浓缩至饱和得氯化钠饱和溶液产品。实施例2 将铜渣磨碎至0. 6mm以下称重40g，与氢氧化钠按渣碱重量比1 2. 5 混合均勻，置于马弗炉中加热至350°C，恒温反应2小时，待温度降至150°C左右时取出置于 热水(400ml)中进行水浸(1小时)，经沉淀、固液分离；滤饼洗两次后用稀硫酸进行酸浸提 铜(制得硫酸铜溶液，铜回收率为90%)，再过滤、烘干得氧化铁产品，铁回收率为95%。水 浸滤液加盐酸中和调节PH= 3，经固液分离，滤饼洗两次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回 收率达96% )；滤液经浓缩至饱和得氯化钠饱和溶液产品。实施例3 将粉状铜渣称重40g，与氢氧化钾按渣碱重量比1 0. 6混合均勻，置于 马弗炉中加热至500°C，恒温3小时，待温度降至200°C左右时取出置于热水(400ml)中进 行水浸(2小时)，经沉淀、固液分离；滤饼洗两次后用稀硫酸进行酸浸提铜(制得硫酸铜溶 液，铜回收率为88% )，再过滤、烘干得氧化铁产品铁回收率为95%。滤液加盐酸中和调节 PH值至6，经固液分离，滤饼洗两次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达94%)；滤液经浓缩至饱和得氯化钾饱和溶液产品。实施例4 将铜渣磨碎至0. 6mm以下称重40g与碳酸钠按渣碱重量比1 2. 6混 合均勻，置于马弗炉中加热至850°C，恒温1小时，待温度降至150°C左右时取出置于热水 (400ml)中进行水浸(5小时)，沉淀、固液分离。滤饼洗两次，干燥、破碎、磁选分离出氧化 铁(回收率为85% )，铜的回收率为87%;滤液中加入盐酸调节pH值至5，沉淀，固液分离， 滤饼洗两次，滤饼经烘干得白炭黑(硅回收率达95%)；滤液经浓缩至饱和得氯化钠饱和溶 液产品。实施例5 将铜渣称重40g放入反应器中加热至950°C，氢氧化钠按渣碱重量比 1 1称重加热熔化，而后将熔渣缓慢置入熔化的氢氧化钠熔池中，待反应18分种后，置于 热水(500ml)中进行水浸(3小时)，经沉淀、固液分离。滤饼洗两次后用稀硫酸进行酸浸提 铜(制得硫酸铜溶液，铜回收率为91%)，再过滤、烘干得氧化铁产品，铁回收率为96%。水 浸过滤液加硫酸中和调节PH = 4，经固液分离，滤饼洗两次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅 回收率达93% )；滤液经浓缩至饱和得硫酸钠饱和溶液产品。
权利要求
一种从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法，其特征在于以铜冶炼渣为原料采用热化学反应、水浸和酸浸或常规选矿方法综合回收铜渣中的Fe、Cu、Si，铜渣与碱按比例混合，经加热反应、水浸、过滤、选择性分离。
2.如权利要求1所述的从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法，其特征在于具体工 艺包括以下步骤将铜渣与碱按比例混合，加热反应温度控制在350-950°C之间，渣碱比控制1 0.37 2. 6，反应时间为0. 3-5. 0小时；而后采用水浸，经过滤得滤液和滤渣；滤液为硅酸钠溶液， 滤液通过加酸，中和控制PH = 3-6，经沉淀、过滤、洗涤，滤渣经干燥即可得到成品白炭黑； 滤液经浓缩即可制得饱和氯化钠或氯化钾/硫酸钠或硫酸钾溶液；水浸后Fe、Cu进入滤渣， 滤渣经进一步通过酸浸或常规选矿方法即可回收铜、铁。
3.如权利要求1所述的从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法，其特征在于所述 的铜渣磨碎至1. Omm以下或直接热熔。
4.如权利要求1所述的从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法，其特征在于所述 的铜渣与碱的碱为KOH、NaOH或Na2C03。
5.如权利要求1所述的从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法，其特征在于所述 的滤液通过加酸的酸为盐酸或硫酸。
全文摘要
本发明公开了一种从铜冶炼废渣中分离出铁、铜、硅等组分的方法。本方法以铜冶炼渣为原料采用热化学反应、水浸及酸浸或常规选矿技术综合回收铜渣中Si、Cu、Fe等，实现铜冶炼废渣资源化再利用。主要采用碱和铜冶炼废渣按一定比例混合加热反应，根据铜渣组成选定渣碱比、加热温度、热反应时间，而后经水浸、过滤、洗涤，二氧化硅以硅酸钠(钾)盐的形式进入液相首先被分离出来，硅酸盐液经进一步加酸(盐酸或硫酸)处理，经沉淀、过滤，滤渣经干燥即可得到成品白炭黑；滤液经浓缩即可制得饱和氯化钠(钾)/硫酸钠(钾)溶液(回用于制碱工业再利用)。水浸渣进一步通过酸浸或常规选矿方法进行分离即可回收铜、铁等。
文档编号C22B7/04GK101886179SQ20101022370
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月12日 优先权日2010年7月12日
发明者陈茂生, 陈锦, 韩子荣 申请人:昆明理工大学