CN101886179A - 从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅组分的方法 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
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(WSiO2＝22～40％)、Cu(WCu＝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匀，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(2FeO·SiO2)、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℃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1.0mm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≥90％，铜回收率≥85％，铁回收率≥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。
附图说明
图1本发明的生产工艺路线图。
具体实施方式
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℃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1.0mm以下称重40g与氢氧化钠按渣碱重量比1∶0.37混合均匀，置于马弗炉中加热至550℃，恒温3小时，待温度降至150℃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混合均匀，置于马弗炉中加热至350℃，恒温反应2小时，待温度降至150℃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混合均匀，置于马弗炉中加热至500℃，恒温3小时，待温度降至200℃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混合均匀，置于马弗炉中加热至850℃，恒温1小时，待温度降至150℃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℃，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。
Claims (5)
1.一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℃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1.0mm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Na2CO3。
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。
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