一种铜熔炼炉烟灰的处理方法
【专利摘要】本发明提出的一种铜熔炼炉烟灰的处理方法，它包括以下步骤：（1）酸溶解，将烟灰与酸溶液按照固液比1:3-10混合，在50-99℃下反应1-5小时；（2）沉淀锡，将酸溶解后的滤液加入碱溶液回调pH1.0-2.5，在70-99℃下反应2-6小时后过滤，滤渣即为高品位锡渣；（3）置换铜粉，沉淀锡后的溶液加入锌粉，在70-99℃下反应2-6小时，并维持反应的pH1.0-2.5，得到铜含量大于98%以上的铜粉经过熔炼后电解精炼得到电解铜；（4）浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发结晶得到锌盐晶体。本方法处理铜熔炼炉烟灰，能够实现金属的综合利用且回收率高，工艺简单，成本低，适合产业化。
【专利说明】一种铜熔炼炉烟灰的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及废弃物资源化处理领域，具体涉及一种铜熔炼炉烟灰的处理方法。
【背景技术】
[0002]铜冶金工业尤其是铜火法冶金工业资源消耗大，二次资源综合利用率较低，有相当大部分可利用资源变成污染物。铜转炉烟灰是铜冶金工业中排放量较大，至今没有充分利用的二次资源。从铜转炉烟灰中回收铜、锌、铅等有价元素，进行资源综合利用，具有重要的理论意义和现实意义。
[0003]虽然国内湿法提取铜近几十年得到长足的发展，但用火法冶金技术提取的铜仍占了铜产量的大多数。在火法冶炼系统中，锌、锡等易挥发元素随少量铜一起进入收尘系统，形成铜熔炼炉烟灰。这部分烟灰每隔一段时间要清理出来一次，一般这部分烟灰需要单独处理。处理这部分烟灰不仅能够减少固体废弃物，同时由于其中含有锡、铜、锌等有价金属，也能够带来一定的利润。
[0004]铜熔炼炉烟灰回收研究现状。合理处理铜转炉烟灰不仅是环保治理的要求，同时也具有经济和社会的双重效益。世界各国铜熔炼炉烟灰的冶金，大致都经历了一个由火法为主到以湿法为主的发展过程。这一发展过程，一方面是受环境保护要求日益严格的制约，另一方面是为了改革工艺，以提高生产效率和经济效益。在我国6 O年代，开始了铜熔炼炉烟灰中回收铜锌铅的研究，完全采用传统的火法流程，且处理铜转炉烟灰的目的只是为了回收其中的锌和铅，其中还有大部分的有价金属没有综合回收利用。其处理的主要方法有加入苏打、硝石、萤石、石英等在反射炉中进行氧化熔炼的直接熔炼法。进入八十年代后，随着国家对环保的重视，湿法和选矿法相继运用到对铜熔炼炉烟灰的处理当中。国内目前主要有以下几种处理方法:1.鼓风炉熔炼法。2.选冶联合法。3.火法-湿法联合法。但均存在以下缺点:火法熔炼熔炼不可避免会产生二次污染，回收产物的纯度没有达到预期效果，且有价金属的回收率不高。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种处理铜熔炼炉烟灰的方法，本方法为全湿法流程，避免了火法熔炼熔炼带来的二次污染。
[0006]本发明采用的技术方案如下:
1.酸溶解，将烟灰与酸溶液按照固液比1:3-10混合，在50-99°C下反应1_5小时；
2.沉淀锡，将酸溶解后的滤液加入碱溶液回调pHl.0-2.5，在70-99°C下反应2_6小时后过滤，滤洛即为锡洛；
3.置换铜粉，沉淀锡后的溶液按照铜摩尔比的1.1-1.5倍加入锌粉，在70-99°C下反应2-6小时，并维持反应的pHl.0-2.5，得到铜粉；
4.浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发结晶得到锌盐晶体。
[0007]所述的步骤I酸溶液为硫酸、盐酸、硝酸、醋酸、高氯酸、磷酸中的至少一种，所述的酸溶液的浓度为1.5-6mol/l。
[0008]所述的步骤2碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水中的至少一种，所述的碱溶液的浓度为l-5mol/l。
[0009]所述的步骤3锌粉的粒度为过100-250目，所述的锌粉纯度要求大于99%。
[0010]所述的步骤4将置换后的滤液浓缩蒸发至婆美度为40-55之间，冷却结晶时间为8-12小时，冷却降温速率为3-6°C /h。
[0011]本发明主要原理如下:
在铜熔炼炉烟灰中，各种金属主要以氧化物、硫酸盐的形式存在，这些物质在高浓度酸的作用下被溶解出，以盐酸为例，其发生的化学反应如下:
M0+2HC1=MC12+H20 (Μ 为 Cu、Zn)
Sn02+4HCl=SnCl4+2H20
得到含有锡、铜、锌的溶液加入碱溶液，由于锡离子水解的PH比铜锌离子低的多，所以可通过回调PH的方式使得锡优先水解沉淀从而回收锡并与铜锌离子分离。得到的氢氧化锡渣锡含量可高达65%以上。
[0012]分离锡离子后的溶液中主要含有铜、锌离子，由于锌的活泼性远高于铜，可采用锌粉来置换铜，得到的铜粉可直接出售。
[0013]其发生的化学反应方程式如下:
Zn+Cu2+-Zn2++Cu
最终溶液中主要含有锌离子，可采用浓缩蒸发结晶得到锌盐晶体。
[0014]本方法为全湿法流程，避免了火法熔炼熔炼带来的二次污染。
[0015]针对铜熔炼炉烟灰金属的存在形态，采用酸溶提取铜、锡、锌等金属离子，保证有价金属最大程度的被浸出，根据Sn4+水解的pH远低于铜、锌等离子，加入液碱在较低的pH下沉淀分离锡，得到高品位的锡原料从而回收锡，锡渣中锡的品味可达到65%以上，可作为高品位锡原料，利用锌的活泼性远高于铜，采用锌粉置换铜得到铜粉，铜的回收率可达98%以上，铜粉的纯度可达99%，剩余的为含锌盐的溶液，经过浓缩蒸发结晶得到锌盐晶体。
[0016]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:本发明能够能够实现金属的综合利用且回收率高，全湿法处理流程避免了火法带来的二次污染，工艺简单，成本低，适合产业化。
【具体实施方式】
[0017]以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
[0018]实施例1
1.酸溶解，将烟灰与3mol/l盐酸溶液按照固液比1:5混合，在80°C下反应3小时；
2.沉淀锡，将盐酸溶解后的滤液加入3mol/l氢氧化钠溶液回调pH2.0，在85°C下反应4小时后过滤,滤洛即为锡洛；
3.置换铜粉，沉淀锡后的溶液按照铜摩尔比的1.25倍加入200目锌粉，锌粉纯度为99.2%，在85°C下反应4小时，并维持反应的pHl.5，得到铜粉； 4.浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发至婆美度为42，然后降温冷却，降温速率为4°C /h，冷却结晶10小时，结晶得到氯化锌晶体。
[0019]最终锡、铜、锌的回收率分别为99%、97.5%、98%。锡渣中锡的含量为68.9%，铜粉的纯度为99.3%，氯化锌晶体的纯度为99.1%。
[0020]实施例2
1.酸溶解，将烟灰与4mol/l盐酸溶液按照固液比1:5混合，在80°C下反应3小时；
2.沉淀锡，将盐酸溶解后的滤液加入3mol/l氢氧化钠溶液回调pH2.5，在85°C下反应4小时后过滤,滤洛即为锡洛；
3.置换铜粉，沉淀锡后的溶液按照铜摩尔比的1.25倍加入200目锌粉，锌粉纯度为99.2%，在85°C下反应4小时，并维持反应的pHl.5，得到铜粉；
4.浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发至婆美度为42，然后降温冷却，降温速率为4°C /h，冷却结晶8小时，结晶得到氯化锌晶体。
[0021]最终锡、铜、锌的回收率分别为99%、98%、98%。锡渣中锡的含量为69%，铜粉的纯度为99.1%，氯化锌晶体的纯度为99.1%。
[0022]实施例3
1.酸溶解，将烟灰与4mol/l硫酸溶液按照固液比1:4混合，在80°C下反应3小时；
2.沉淀锡，将盐酸溶解后的滤液加入3mol/l氨水溶液回调pHl.5，在85°C下反应4小时后过滤，滤洛即为锡洛；
3.置换铜粉，沉淀锡后的溶液按照铜摩尔比的1.25倍加入150目锌粉，锌粉纯度为99.2%，在85°C下反应4小时，并维持反应的pHl.5，得到铜粉；
4.浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发至婆美度为50，然后降温冷却，降温速率为4°C /h,冷却结晶8小时，结晶得到硫酸锋晶体。
[0023]最终锡、铜、锌的回收率分别为99%、98%、99%。锡渣中锡的含量为70.2%，铜粉的纯度为99.1%，硫酸锌晶体的纯度为99.0%。
[0024]实施例4
1.酸溶解，将烟灰与4mol/l硫酸溶液按照固液比1:4混合，在80°C下反应3小时；
2.沉淀锡，将盐酸溶解后的滤液加入3mol/l氨水溶液回调pHl.5，在85°C下反应4小时后过滤，滤洛即为锡洛；
3.置换铜粉，沉淀锡后的溶液按照铜摩尔比的1.35倍加入150目锌粉，锌粉纯度为99.2%，在75°C下反应4小时，并维持反应的pHl.5，得到铜粉；
4.浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发至婆美度为45，然后降温冷却，降温速率为6°C /h，冷却结晶12小时，结晶得到硫酸锌晶体。
[0025]最终锡、铜、锌的回收率分别为99%、98.1%、99%。锡渣中锡的含量为70.2%，铜粉的纯度为99.0%，硫酸锌晶体的纯度为99.3%。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种铜熔炼炉烟灰的处理方法，其特征在于，包括以下步骤: 酸溶解，将烟灰与酸溶液按照固液比1:3-10混合，在50-99°C下反应1-5小时； 沉淀锡，将酸溶解后的滤液加入碱溶液回调pHl.0-2.5,在70-99°C下反应2_6小时后过滤，滤洛即为锡洛； 置换铜粉，沉淀锡后的溶液按照铜摩尔比的1.1-1.5倍加入锌粉，在70-99°C下反应2-6小时，并维持反应的pHl.0-2.5，得到铜粉； (4)浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发结晶得到锌盐晶体。
2.根据权利要求1所述的铜熔炼炉烟灰的处理方法，其特征在于，所述的步骤(I)酸溶液为硫酸、盐酸、硝酸、醋酸、高氯酸、磷酸中的至少一种，所述的酸溶液的浓度为1.5-6mol/L.
3.根据权利要求1所述的铜熔炼炉烟灰的处理方法，其特征在于:所述的步骤(2)碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水中的至少一种，所述的碱溶液的浓度为l_5mol/L.
4.根据权利要求1所述的铜熔炼炉烟灰的处理方法，其特征在于:所述的步骤(3)锌粉的粒度为过100-250目，所述的锌粉纯度要求大于99%。
5.根据权利要求1所述的铜熔炼炉烟灰的处理方法，其特征在于:所述的步骤(4)将置换后的滤液浓缩蒸发至波美度为40-55之间，冷却结晶时间为8-12小时，冷却降温速率为 3-6。。 /h。
【文档编号】C22B7/02GK104388686SQ201410712891
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月2日 优先权日:2014年12月2日
【发明者】吴彩莹 申请人:广西大学