一种从铜烟灰中回收有价金属的方法与流程

本发明涉及固废处理、回收再利用技术领域，尤其涉及一种从铜烟灰中回收有价金属的方法。

背景技术：

我国精炼铜的产量逐年提高，2017年已上涨至880万吨，生产1吨铜大约能产生3-5kg铜烟灰，因此我国每年约产生4.4万吨的铜烟灰。目前，我国已将铜烟灰列为危险废弃物，传统填埋法已经不能满足要求,必须要具有相关专业技术资质的公司进行处理。同时,冶炼铜烟灰含有有价金属铅锌铜镉和大量的砷，通过资源化回收利用，可以实现铜烟灰无害化处置，还可实现有限资源的循环利用。

目前，对铜烟灰中有价金属的回收利用项目和研究已经有很多，但存在能耗过高和回收率低的局面，大多采用冶炼炉高温冶炼才能将有价金属从铜烟灰中提取出来，能耗高，并增加了回收成本。

技术实现要素：

市场对铜烟灰中有价金属的回收利用项目和研究，存在能耗过高和回收率低的局面。本发明的工艺特别适合铜烟灰中有价金属的回收利用。

本发明提供一种从铜烟灰中回收有价金属的方法，该方法包括以下步骤:

s1：酸液浸出，将待处理的铜烟灰置于硫酸溶液中进行酸浸，过滤后得到硫酸浸出液和硫酸浸出渣；

s2：沉铜，在步骤s1中得到的硫酸浸出液中加入铁屑，以置换出铜；

s3：氧化中和铁，在步骤s2中沉铜后得到的清液中加入高锰酸钾和石灰乳，经氧化中和以除铁、砷,并得到铁砷渣；

s4：沉镉，在步骤s3中得到的除铁砷清液中加入锌片，进行沉镉；

s5：锌液蒸发结晶，将步骤4中沉镉得到的清液浓缩结晶，得到七水硫酸锌晶体；

s6：碳酸化沉铅，在步骤s1中得到的硫酸浸出渣中加入碳酸钠反应得到碳酸铅和硫酸钠溶液，经蒸发结晶后得到硫酸钠晶体；

s7：硝酸溶解，将步骤s6中得到的碳酸铅滤饼加入硝酸反应，转化为可溶硝酸铅溶液；

s8：硫酸沉铅，在步骤s7中得到的硝酸铅溶液中加入硫酸反应以沉铅，并得到纯净的硫酸铅；

s9：碱液浸出，在步骤s8中得到的硫酸铅滤饼中加入氢氧化钠溶液反应，结晶得到三盐基硫酸铅。

进一步地，在步骤s1中，用于酸液浸出的硫酸浓度为0-50％，液固比为3-10，浸出温度为20-100℃，浸出时间为15-300min。

进一步地，在步骤s2中，用于沉铜的铁屑的过量系数为1.0-2.0，沉铜温度为20-100℃，沉铜时间为30-180min。

进一步地，在步骤s3中，用于氧化中和铁的石灰乳的质量浓度为10％-50％，高猛酸钾浓度为10％-50％，中和温度为35-95℃，中和时间为1-4h，石灰乳用量为理论化学反应的1-2倍,高锰酸钾用量为理论化学反应的1-2倍。

进一步地，在步骤s4中，用于沉镉的锌片的过量系数为1.0-2.0，沉镉温度为30-95℃，沉镉时间为30-180min。

进一步地，在步骤s5中，锌液蒸发结晶的温度为70-120℃。

进一步地，在步骤s6中，碳酸化沉铅的反应温度50-90℃，碳酸钠溶液质量浓度为2-10％，碳酸化时间为30-120min。

进一步地，在步骤s7中，硝酸溶解的反应温度为20-60℃，硝酸质量浓度为10-30％，硝酸化时间为1-5h。

进一步地，在步骤s8中，硫酸沉铅的的反应温度为15-60℃，硫酸质量浓度为10-30％，硫酸化时间为1-5h，ph值为0-1.0。

进一步地，在步骤s9中，碱液浸出的反应温度为50-100℃，氢氧化钠质量浓度为5-30％，碱浸时间为1-4h。

本发明的有益效果是：利用湿法浸出工艺，避免了高温冶炼提取，降低了能耗，提高了回收率，实现了无害化处置，达到节能环保、成本低廉的目的。

附图说明

图1和图2为本发明从铜烟灰中回收有价金属的方法一种具体实施方式的流程示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明具体实施方式做进一步详细的描述，但并不因此将本发明的保护范围限制在实例中。

请参考图1和图2，图1和图2为本发明从铜烟灰中回收有价金属的方法一种具体实施方式的流程示意图。

本发明提供的从铜烟灰中回收有价金属的方法，该方法包括以下步骤:

s1：酸液浸出，将待处理的铜烟灰置于硫酸溶液中进行酸浸，过滤后得到硫酸浸出液和硫酸浸出渣；

s2：沉铜，在步骤s1中得到的硫酸浸出液中加入铁屑，以置换出铜；

s3：氧化中和铁，在步骤s2中沉铜后得到的清液中加入高锰酸钾和石灰乳，经氧化中和以除铁、砷,并得到铁砷渣；

s4：沉镉，在步骤s3中得到的除铁砷清液中加入锌片，进行沉镉；

s5：锌液蒸发结晶，将步骤4中沉镉得到的清液浓缩结晶，得到七水硫酸锌晶体；

s6：碳酸化沉铅，在步骤s1中得到的硫酸浸出渣中加入碳酸钠反应得到碳酸铅和硫酸钠溶液，经蒸发结晶后得到硫酸钠晶体；

s7：硝酸溶解，将步骤s6中得到的碳酸铅滤饼加入硝酸反应，转化为可溶硝酸铅溶液；

s8：硫酸沉铅，在步骤s7中得到的硝酸铅溶液中加入硫酸反应以沉铅，并得到纯净的硫酸铅；

s9：碱液浸出，在步骤s8中得到的硫酸铅滤饼中加入氢氧化钠溶液反应，结晶得到三盐基硫酸铅。

该方法利用湿法浸出工艺，避免了高温冶炼提取，降低了能耗，提高了回收率，实现了无害化处置，达到节能环保、成本低廉的目的。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

该从铜烟灰中回收有价金属的方法包括以下步骤：

酸液浸出：配制20％的硫酸溶液500ml，取100g铜烟灰，与硫酸混合后，控制浸出温度75℃，液固比5，浸出时间60min，进行浸出反应，反应完毕后过滤分离，得到硫酸铜、硫酸铁、亚硫酸铁、硫酸砷溶液以及铅渣滤饼。

沉铜：将过量系数为1.1铁屑加入到含硫酸铜的酸浸溶液中，控制温度90℃，时间50min进行沉铜，反应完毕后过滤分离，得到海绵铜，并收集反应滤液。

氧化中和铁：配制石灰乳的质量浓度50％，高猛酸钾浓度20％，将沉铜后的滤液加入浓度为50％石灰乳，用量为理论化学反应的1.1倍，并加入20％的高猛酸钾，用量为理论化学反应的2.0倍,进行氧化中和铁，控制中和温度60℃，时间0.5h。反应完毕后过滤分离，收集含锌镉的溶液和滤饼砷酸铁。

沉镉：在含锌镉的溶液中加入过量系数为1.1的锌片，在温度90℃，时间60min进行沉镉，反应完毕后过滤分离，滤液含有硫酸锌的溶液，滤饼为海绵镉均进行收集。

锌液蒸发结晶：将含锌溶液在75℃下蒸发120min，在温度降到30℃进行结晶。结晶完毕后过滤分离，滤液循环，滤饼为七水硫酸锌晶体，收集滤饼。

碳酸化：配制质量浓度5％碳酸钠，将碳酸钠溶液加入到酸浸渣中，控制液固比5，反应温度75℃，时间120min，反应结束后进行过滤分离，得到滤饼碳酸铅，收集滤饼和滤液。

硝酸溶解：配制质量浓度20％硝酸，将硝酸加入到碳酸铅滤饼中，控制反应温度为45℃，时间90min，反应结束后进行过滤分离，得到滤饼和硝酸铅溶液，收集硝酸铅滤液。

硫酸沉铅：配制质量浓度30％硫酸，将硫酸加入到硝酸铅溶液中，控制反应温度为40℃，时间0.5h，ph在0.5，反应结束后进行过滤分离，得到硫酸铅滤饼和硝酸溶液，收集滤液和滤饼。

碱液浸出：配制质量浓度10％氢氧化钠溶液，将碱液加入到硫酸铅中，碱浸反应温度90℃，碱浸时间3h。反应结束后进行过滤分离，得到三盐基硫酸铅滤饼和硫酸钠溶液，收集滤饼，滤液则经蒸发结晶回收硫酸钠，蒸发水返回系统。

根据具体试验，得到铜烟灰中各有价金属的回收率，铅回收率94％，锌回收率92％，铜回收率93％，镉回收率99.2％，砷的去除率99.5％。

实施例2：

从铜烟灰中回收有价金属的方法包括以下步骤：

酸液浸出：配制10％的硫酸溶液800ml，取100g铜烟灰，与硫酸混合后，控制浸出温度90℃，液固比8，浸出时间85min，进行浸出反应，反应完毕后过滤分离，得到硫酸铜、硫酸铁、亚硫酸铁、硫酸砷溶液，以及铅渣滤饼。

沉铜：将过量系数为2.0铁屑加入到含硫酸铜的酸浸溶液中，控制温度50℃，时间150min进行沉铜，反应完毕后过滤分离，得到海绵铜，并收集反应滤液。

氧化中和铁：配制石灰乳的质量浓度10％，高猛酸钾浓度30％，将沉铜后的滤液加入浓度为10％石灰乳，用量为理论化学反应的2.0倍，并加入30％的高猛酸钾，用量为理论化学反应的1.1倍,进行氧化中和铁，控制中和温度50℃，时间3h。反应完毕后过滤分离，收集含锌镉的溶液和滤饼砷酸铁。

沉镉：在含锌镉的溶液中加入过量系数为1.5的锌片，在温度60℃，时间100min进行沉镉，反应完毕后过滤分离，滤液含有硫酸锌的溶液，滤饼为海绵镉均进行收集。

锌液蒸发结晶：将含锌溶液在120℃下蒸发45min，在温度降到室温进行自然结晶。结晶完毕后过滤分离，滤液循环，滤饼为七水硫酸锌晶体，收集滤饼。

碳酸化：配制质量浓度10％碳酸钠，将碳酸钠溶液加入到酸浸渣中，控制液固比4，反应温度50℃，时间90min，反应结束后进行过滤分离，得到滤饼碳酸铅，收集滤饼和滤液。

硝酸溶解：配制质量浓度15％硝酸，将硝酸加入到碳酸铅滤饼中，控制反应温度为60℃，时间120min，反应结束后进行过滤分离，得到滤饼和硝酸铅溶液，收集硝酸铅滤液。

硫酸沉铅：配制质量浓度20％硫酸，将硫酸加入到硝酸铅溶液中，控制反应温度为90℃，时间1.5h，ph在0.8，反应结束后进行过滤分离，得到硫酸铅滤饼和硝酸溶液，收集滤液和滤饼。

碱液浸出：配制质量浓度30％氢氧化钠溶液，将碱液加入到硫酸铅中，碱浸反应温度60℃，碱浸时间1.0h。反应结束后进行过滤分离，得到三盐基硫酸铅滤饼和硫酸钠溶液，收集滤饼，滤液则经蒸发结晶回收硫酸钠，蒸发水返回系统。

根据具体试验，得到铜烟灰中各有价金属的回收率，铅回收率92％，锌回收率96％，铜回收率94％，镉回收率98.5％，砷的去除率99.1％。

实施例3：

从铜烟灰中回收有价金属的方法包括以下步骤：

酸液浸出：配制30％的硫酸溶液400ml，取100g铜烟灰，与硫酸混合后，控制浸出温度45℃，液固比4，浸出时间40min，进行浸出反应，反应完毕后过滤分离，得到硫酸铜、硫酸铁、亚硫酸铁、硫酸砷溶液，以及铅渣滤饼。

沉铜：将过量系数为1.1铁屑加入到含硫酸铜的酸浸溶液中，控制温度70℃，时间100min进行沉铜，反应完毕后过滤分离，得到海绵铜，并收集反应滤液。

氧化中和铁：配制石灰乳的质量浓度30％，高猛酸钾浓度10％，将沉铜后的滤液加入浓度为30％石灰乳，用量为理论化学反应的1.5倍，并加入10％的高猛酸钾，用量为理论化学反应的1.5倍,进行氧化中和铁，控制中和温度40℃，时间2h。反应完毕后过滤分离，收集含锌镉的溶液和滤饼砷酸铁。

沉镉：在含锌镉的溶液中加入过量系数为2.0的锌片，在温度30℃，时间180min进行沉镉，反应完毕后过滤分离，滤液含有硫酸锌的溶液，滤饼为海绵镉均进行收集。

锌液蒸发结晶：将含锌溶液在95℃下蒸发100min，在温度降到室温进行自然结晶。结晶完毕后过滤分离，滤液循环，滤饼为七水硫酸锌晶体，收集滤饼。

碳酸化：配制质量浓度2.5％碳酸钠，将碳酸钠溶液加入到酸浸渣中，控制液固比6，反应温度95℃，时间180min，反应结束后进行过滤分离，得到滤饼碳酸铅，收集滤饼和滤液。

硝酸溶解：配制质量浓度30％硝酸，将硝酸加入到碳酸铅滤饼中，控制反应温度为室温，时间60min，反应结束后进行过滤分离，得到滤饼和硝酸铅溶液，收集硝酸铅滤液。

硫酸沉铅：配制质量浓度10％硫酸，将硫酸加入到硝酸铅溶液中，控制反应温度为60℃，时间2h，ph在0.4，反应结束后进行过滤分离，得到硫酸铅滤饼和硝酸溶液，收集滤液和滤饼。

碱液浸出：配制质量浓度10％氢氧化钠溶液，将碱液加入到硫酸铅中，碱浸反应温度95℃，碱浸时间2h。反应结束后进行过滤分离，得到三盐基硫酸铅滤饼和硫酸钠溶液，收集滤饼，滤液则经蒸发结晶回收硫酸钠，蒸发水返回系统。

根据具体试验，得到铜烟灰中各有价金属的回收率，铅回收率96％，锌回收率94％，铜回收率96％，镉回收率99％，砷的去除率99.4％。。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。