[發明專利]一種銅熔煉爐煙灰的資源化處理方法

無效

• 申請號: 201410766599.X
• 申請日: 2014-12-11
• 公開（公告）號: CN104451170A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 黃雪秋
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C22B7/02
• 分類號: C22B7/02;C22B25/06;C22B15/00;C22B19/30
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉曉剛

技術領域

本發明涉及廢棄物資源化處理領域，具體涉及一種銅熔煉爐煙灰的資源化處理方法。

背景技術

銅冶金工業尤其是銅火法冶金工業資源消耗大，二次資源綜合利用率較低，有相當大部分可利用資源變成污染物。銅轉爐煙灰是銅冶金工業中排放量較大，至今沒有充分利用的二次資源。從銅轉爐煙灰中回收銅、鋅、鉛等有價元素，進行資源綜合利用，具有重要的理論意義和現實意義。

雖然國內濕法提取銅近幾十年得到長足的發展，但用火法冶金技術提取的銅仍占了銅產量的大多數。在火法冶煉系統中，鋅、錫等易揮發元素隨少量銅一起進入收塵系統，形成銅熔煉爐煙灰。這部分煙灰每隔一段時間要清理出來一次，一般這部分煙灰需要單獨處理。處理這部分煙灰不僅能夠減少固體廢棄物，同時由于其中含有錫、銅、鋅等有價金屬，也能夠帶來一定的利潤。

銅熔煉爐煙灰回收研究現狀。合理處理銅轉爐煙灰不僅是環保治理的要求，同時也具有經濟和社會的雙重效益。世界各國銅熔煉爐煙灰的冶金，大致都經歷了一個由火法為主到以濕法為主的發展過程。這一發展過程，一方面是受環境保護要求日益嚴格的制約，另一方面是為了改革工藝，以提高生產效率和經濟效益。在我國60年代，開始了銅熔煉爐煙灰中回收銅鋅鉛的研究，完全采用傳統的火法流程，且處理銅轉爐煙灰的目的只是為了回收其中的鋅和鉛，其中還有大部分的有價金屬沒有綜合回收利用。其處理的主要方法有加入蘇打、硝石、螢石、石英等在反射爐中進行氧化熔煉的直接熔煉法。進入八十年代后，隨著國家對環保的重視，濕法和選礦法相繼運用到對銅熔煉爐煙灰的處理當中。國內目前主要有以下幾種處理方法：1.鼓風爐熔煉法。2.選冶聯合法。3.火法-濕法聯合法。但均存在以下缺點：火法熔煉熔煉不可避免會產生二次污染，回收產物的純度沒有達到預期效果，且有價金屬的回收率不高。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種處理銅熔煉爐煙灰的方法，本方法為全濕法流程，避免了火法熔煉熔煉帶來的二次污染，針對銅熔煉爐煙灰金屬的存在形態，采用酸溶提取銅、錫、鋅等金屬離子，保證有價金屬最大程度的被浸出，根據Sn4+水解的pH遠低于銅、鋅等離子，加入液堿在較低的pH下沉淀分離錫，得到高品位的錫原料從而回收錫，錫渣中錫的品味可達到65％以上，可作為高品位錫原料，利用鋅的活潑性遠高于銅，采用鋅粉置換銅得到銅粉，銅的回收率可達98％以上，銅粉的純度可達99％，剩余的為含鋅鹽的溶液，經過濃縮蒸發結晶得到鋅鹽晶體。

本發明采用的技術方案如下：

1.酸溶解，將煙灰與酸溶液按照固液比1:3-10混合，在50-99℃下反應1-5小時；

2.沉淀錫，將酸溶解后的濾液加入堿溶液回調pH1.0-2.5，在70-99℃下反應2-6小時后過濾，濾渣即為錫渣；

3.置換銅粉，沉淀錫后的溶液按照銅摩爾比的1.1-1.5倍加入鋅粉，在70-99℃下反應2-6小時，并維持反應的pH1.0-2.5，得到銅粉；

4.濃縮結晶，將置換銅之后的濾液經過濃縮蒸發結晶得到鋅鹽晶體。

所述的步驟1酸溶液為硫酸、鹽酸、硝酸、醋酸、高氯酸、磷酸中的至少一種，所述的酸溶液的濃度為1.5-6mol/l。

所述的步驟2堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇、氨水中的至少一種，所述的堿溶液的濃度為1-5mol/l。

所述的步驟3鋅粉的粒度為過100-250目，所述的鋅粉純度要求大于99％。

所述的步驟4將置換后的濾液濃縮蒸發至婆美度為40-55之間，冷卻結晶時間為8-12小時，冷卻降溫速率為3-6℃/h。

其主要原理如下：

在銅熔煉爐煙灰中，各種金屬主要以氧化物、硫酸鹽的形式存在，這些物質在高濃度酸的作用下被溶解出，以鹽酸為例，其發生的化學反應如下：

MO+2HCl＝MCl₂+H₂O(M為Cu、Zn)

SnO2+4HCl＝SnCl₄+2H₂O

得到含有錫、銅、鋅的溶液加入堿溶液，由于錫離子水解的pH比銅鋅離子低的多，所以可通過回調pH的方式使得錫優先水解沉淀從而回收錫并與銅鋅離子分離。得到的氫氧化錫渣錫含量可高達65％以上。

分離錫離子后的溶液中主要含有銅、鋅離子，由于鋅的活潑性遠高于銅，可采用鋅粉來置換銅，得到的銅粉可直接出售。

其發生的化學反應方程式如下：

Zn+Cu²⁺——Zn²⁺+Cu