一种从铜冶炼渣中回收铅、锌、砷、锑、铋以及锡的方法_3

文档序号:9919919阅读:来源:国知局
渣熔液首先经过缓冷处理,然后将经过缓冷处理的铜冶炼渣先进行活化浮选,得到铜精矿和活化浮选尾矿,然后对所述活化浮选尾矿先进行浮选,得到大部分赤铁矿和浮选尾矿,再将所述浮选尾矿进行磁选,得到残余赤铁矿和磁选尾矿,最后将所述磁选尾矿进行过滤,得到含硅产品,实现回收铜冶炼渣中铁、铜以及硅元素的过程。
[0067]利用真空蒸馏的原理进行精炼脱杂的方法,在现有技术中已经有很多。但是,现有技术中,真空蒸馏精炼脱杂所处理的对象通常是多元合金,元素多以金属单质态挥发。而本发明中的待处理对象是铜冶炼渣,是一种渣,如果将该铜冶炼渣直接放在真空环境下进行真空蒸馏精炼脱杂,杂质元素的脱除速率和脱除效果都很不理想。原因是:众所周知,渣是一种很复杂的物相,是一种矿物相,其中的杂质元素基本上不存在独立相,而是很容易和其它的主元素形成矿物相,例如:形成含有大量杂质元素的铜矿物相和铁矿物相,当真空蒸馏精炼时,该矿物相会严重阻碍其所含的杂质元素的挥发,从而严重地影响了杂质元素的挥发速率和挥发率。为此,本发明提出改进型技术方案:在真空蒸馏过程中向精炼炉I内的铜冶炼渣熔液吹送含氧气体,利用含氧气体中的氧元素将精炼炉I内的铜冶炼渣熔液中所包括的杂质元素氧化成相应的杂质元素的氧化物,将杂质元素从复杂的矿物相中解放出来,产出相应的杂质元素的氧化物,该杂质元素的氧化物能够独立存在,氧化形成的杂质元素的氧化物在真空环境下变成气态氧化物挥发脱除,在挥发过程中不再受到铜冶炼渣熔液中其它物质的阻碍,能够凭借其本身所具有的挥发特性挥发,且杂质元素包括铅、锌、砷、锑、铋和锡元素中的一种或多种或全部,上述杂质元素的氧化物均具有较低的沸点,在真空环境下挥发性很好,具有较高的脱除速率和脱除效果,以上几点结合,实现了脱除铜冶炼渣中杂质元素的过程。
[0068]现今的真空蒸馏精炼脱杂过程中,上述杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素主要以单质形态直接挥发,其次以硫化物形态直接挥发。上述单质与硫化物变成气体挥发进入精炼炉I上部的自由空间后,由于精炼炉I上部的自由空间内的温度较高,且由于铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素的硫化物在高温下不稳定易发生热分解,使得上述的硫化物的绝大部分相应地热分解为单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡和单质硫,然后热分解产生的单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡、单质硫以及一开始就以单质形态挥发的单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡随气流一块进入后续的冷凝器冷凝,由于单质硫的熔点和沸点均较低,通常不会在冷凝器中冷凝,而是继续以气态流入后续的装置,因此冷凝器中通常仅冷凝上述的单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡。由于单质铅、锌、砷、锑、铋和/或锡的熔点较低,且进一步的,冷凝过程中单质铅、锌、砷、铺、祕和/或锡相互掺混,形成包括铅、锌、砷、铺、祕和/或锡元素的多元合金,该多元合金的恪点更低,比元素铅、锌、砷、铺、祕和锡中任何一个的恪点都低,使得多元合金虽被冷凝,但冷凝后通常是液态,至多是半液态半固态,基本不可能形成不具有粘连性的固态,使得冷凝后的多元合金仍然具有流动性和粘连性,多元合金的小液滴或者是半液态半固态且具有很强粘连性的小颗粒最终汇集于冷凝器的底部,进一步被冷凝,最终很容易冷凝形成体积很大的一大坨或一大块的固态多元合金,由于体积太大,该固态多元合金很难从冷凝器原本设计的物料出口中运出,需要先将冷凝器停止工作,然后等待冷凝器内部温度降至接近室温,然后打开冷凝器,让工人进入冷凝器进行破拆大块,费时费力;且由于体积太大,该固态多元合金即使从冷凝器中运出后,还必须对其进行破拆粉碎以方便后续处理,费时费力,且由于铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素的金属单质的硬度较低,使得上述的多元合金质地较软,因此很难将该大块多元合金粉碎成颗粒状或粉末状。综上,目前的工艺使得变成气体挥发脱除的杂质元素以单质形态在冷凝器中被冷凝,很容易形成体积很大的一大块多元合金,该多元合金由于体积太大、质地较软等原因,给后续的处理带来很多的消极影响,严重降低了精炼脱杂工序的工作效率,严重影响了整个铜冶炼流程的正常生产节奏。为此,本发明中,步骤2)中,在精炼炉I内,向精炼炉I内的铜冶炼渣熔液吹送含氧气体,利用含氧气体中的氧元素将精炼炉I内的铜冶炼渣熔液中所包括的杂质元素氧化成相应的杂质元素的氧化物,氧化形成的杂质元素的氧化物在真空环境下变成气态氧化物挥发脱除;然后混合有气态的杂质元素的氧化物的气体进入与精炼炉I连通的冷凝器被冷凝,得到冷凝后的凝聚态的杂质元素的氧化物混合物,实现回收铜冶炼渣中杂质元素的过程;由于氧化物的熔点比单质的熔点要高得多,使得携带大量氧化物的气流进入冷凝器后,该氧化物直接被冷凝成基本上没有粘连性的固态颗粒或粉末,该固态颗粒或粉末在下落过程中进一步地被冷却,至冷凝器底部后彻底失去粘连性,得到一堆松散的、类似于细小沙粒的氧化物颗粒或氧化物粉末,该氧化物颗粒或氧化物粉末即为上述的氧化物混合物。显而易见地,松散的、类似于细小沙粒的氧化物颗粒或氧化物粉末很容易地从冷凝器中运出,省时省力,彻底解决了上述体积太大的多元合金难以从冷凝器中运出的问题;且该氧化物混合物本身就是颗粒状或粉末状,无需后续再进行破拆粉碎,省时省力,同时彻底解决了上述多元合金由于质地较软难以粉碎为颗粒状或粉末状,从而提高了精炼脱杂工序的工作效率,保证了整个铜冶炼流程的正常生产节奏。
[0069]本发明中,精炼脱杂处理仅是脱除铜冶炼渣熔液中的杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素,并没有改变铜冶炼渣熔液的性状;氧化处理仅是将铜冶炼渣中的各铁矿物氧化为赤铁矿,且将铜冶炼渣熔液中的各铜矿物氧化为氧化铜矿,使得含氧气体氧化后的铜冶炼渣熔液包括赤铁矿、氧化铜矿和石英矿,仅是改变所含元素的物相状态;上述步骤3)中“脱杂氧化处理结束得到脱杂且氧化后的铜冶炼渣熔液”提及的“脱杂且氧化后的铜冶炼渣熔液”仍然是铜冶炼渣熔液,是脱除了部分杂质元素的铜冶炼渣熔液,是物相状态得到了改变的铜冶炼渣熔液。
[0070]本发明中,上述含氧气体优选为空气或富氧空气,富氧空气中氧气的体积百分比为25%?95%。优选的,以氧气计量,控制氧气的吹送量为7m3/t渣?10m3/t渣。
[0071]本发明中,对于化验结果的目标设计要求,显而易见地,铅、锌、砷、锑、铋和锡这六种元素的挥发性有大有小,该六种元素不太可能同时脱除至理想值,因此,上述目标设计要求只能以上述6中元素中的某一个元素或某几个元素的含量作为目标参考,只能以对生产影响最大的某一个元素或某几个元素的含量作为目标参考,例如:铅和砷两种元素在铜精矿中含量最高,二者对生产的影响最大,因此可以以铅和砷这两种元素的含量作为上述化验结果的目标设计要求,只要取样化验的铅和砷的含量达到了目标设计要求,就意味着脱杂过程结束,则首先破除精炼炉I内的真空状态;至于其余杂质元素的脱除效果是否达到理想程度,不作深究。还可以以铜冶炼渣中氧化铜矿或赤铁矿的含量是否达到理想值作为上述化验结果的目标设计要求。
[0072 ]本发明中,上述驱动气体为氮气或氩气,优选为氮气。
[0073]本发明中,上述真空残压即指精炼炉I内空腔在真空状态下所残余的气体的压力,与名词真空度的意义一样。优选的,步骤2)中的真空残压为10Pa?lOOOPa。
[0074]本发明中,对用于盛装铜冶炼渣熔液的盛渣容器5的结构和类型不作限制,满足用于盛装铜冶炼渣熔液这个功能即可,该盛渣容器5顶面至少具有一个开口以允许精炼炉I上下升降。
[0075]本发明中,通过设置在进液管2上的驱动气体管201向进液管2内的铜冶炼渣熔液中喷吹带压的驱动气体。
[0076]本发明中,高杂质铜精矿意指铜精矿中杂质元素的含量较高,杂质元素包括铅、锌、砷、锑、铋和锡元素中的一种或多种或全部,杂质元素的含量超过行业对其含量的通用的要求范围。本发明中,实际生产中,上述铜精矿不一定包括全部的上述六种杂质元素,可能包括上述六种杂质元素的一种或几种,也可能包括全部的上述六种元素。实际生产中,即使上述铜精矿包含上述的六种杂质元素的某一种,但该杂质元素的含量可能也不超过行业通用标准,而是所含的其它某种杂质元素的含量超过行业通用标准。实际生产中,只要上述铜精矿中所含的杂质元素是上述六种杂质元素之一且该杂质元素含量超过行业通用标准,该铜精矿就为高杂质铜精矿。高杂质铜精矿经熔炼工序产出的熔炼渣一般就是高杂质熔炼渣。
[0077]本发明可处理的高杂质铜冶炼渣中可能存在的上述六种杂质元素的重量百分比的优选的上限值为:铅<5.0%、锌<10.0%、砷<5.0%、锑<3.0%、铋<5.0%、锡<1.0%。
[0078]本发明提供了一种从铜冶炼渣中回收铅、锌、砷、锑、铋以及锡的方法,显而易见地,该方法并不是只能处理高杂质铜冶炼渣,处理高杂质铜冶炼渣仅是该方法的众多功能中的比较突出的一点;既然该方法能够处理高杂质铜冶炼渣,显然,其也能够处理元素含量正常的铜冶炼渣。采用本发明提供的方法处理元素含量正常的铜冶炼渣也在本发明的保护范围内。即只要采用本发明提供的方法处理铜冶炼渣,均在本发明的保护范围内。
[0079]本发明中铜冶炼渣熔液循环流动的原理:当将设置在精炼炉I底面上的进液管2和出液管3浸入到盛渣容器5内熔液的上液面以下一定深度,然后开启与精炼炉I连通的真空栗将精炼炉I内的空腔抽成真空状态,此时在精炼炉I内真空残压与外界大气压之间的大气压差的作用下盛渣容器5中的熔液沿进液管2和出液管3的空腔通道上升流入精炼炉I的空腔内;此时的铜冶炼渣熔液并不循环流动;为使铜冶炼渣熔液循环流动,向进液管2内的熔液中喷吹带压的驱动气体,驱动气体进入进液管2内的熔液后由于受热膨胀和压力下降,弓丨起等温膨胀,在进液管2内瞬间产生大量的气泡核并迅速膨胀,膨胀的气体驱动铜冶炼渣熔液上升,在大气压差及驱动气体的带动下盛渣容器5中的熔液不断地由进液管2上升流入精炼炉I内,然后精炼炉I内的熔液再通过出液管3不断地由精炼炉I流出返回至盛渣容器5内,在盛渣容器5、进液管2、精炼炉I以及出液管3之间形成熔液的循环流动。
[0080]本发明中,上述杂质元素铅、锌、砷、锑、铋和/或锡元素以氧化物形态挥发的这个过程主要发生在盛渣容器5中的铜冶炼渣熔液的上表面附近处,当铜冶炼渣熔液上表面附近的杂质元素被脱除后,位于铜冶炼渣熔液内部和下部的杂质元素凭借扩散动力开始向上表面附近处扩散,恢复提高铜冶炼渣熔液上表面附近处的杂质元素含量
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