有色冶金煙塵處理與資源化技術
隨著環保要求的不斷提高和處理工藝的不斷改善，銅煙塵的綜合利用方法逐漸從傳統火法處理工藝向濕法處理工藝發展，全濕法工藝、濕法一火法聯合工藝和選冶聯合工藝等方法得到了廣泛的應用。
(1)火法處理銅煙塵
20世紀60年代初，主要采用全火法流程回收銅煙塵中的鋅、鉛，其他有價元素未得到有效回收利用。傳統全火法處理銅煙塵的工藝主要有反射爐熔煉、電弧爐熔煉、鼓風爐熔煉及直接回爐熔煉等，其中采用較多的是鼓風爐熔煉，主要流程為：銅煙塵先經鼓風爐還原熔煉得出鉛鉍合金，鉛鉍合金經處理后澆鑄成陽極進行電解，析出的鉛經堿性精煉后鑄成電鉛錠;鉍殘存于陽極泥中，再熔化并除銅，加堿熔鑄則得到粗鉍和含銅殘渣。粗鉍經堿法除銻、加鋅除銀、氯化除鉛鋅，最終精煉后得到精鉍。銀鋅渣用來回收銀，氯化鋅渣生產氯化鋅，氯化鉛渣回收鉛。該工藝優點在于處理量大、成本較低、鉛和鉍回收率高(回收率分別可達90%和80%)，缺點是操作環境差、會產生二次污染，且沒有對煙塵中其他有價元素進行有效回收。
(2)全濕法工藝處理銅煙塵
火法處理銅煙塵存在著回收率低，操作環境較差，會產生二次污染等問題，因此，濕法冶金技術逐漸在銅煙塵的綜合利用上得到了應用。全濕法工藝處理銅煙塵的基本流程為“浸出一置換沉銅一氧化中和除鐵—濃縮結晶”生產硫酸鋅，浸出渣則用于生產三鹽基硫酸鉛。
酸浸——碳酸銨轉化法是全濕法工藝回收銅煙塵中的有價元素。將銅煙塵酸浸之后，浸出液采用置換沉銅—氧化除鐵—濃縮結晶生產硫酸鋅有效的回收浸出液中的銅、鋅，并采用P204做萃取劑回收浸出液中的銦。鉛以硫酸鉛形式存在于浸出渣中，渣中同時還含有鉍，故先對浸出渣進行鉛、鉍分離，再采用碳酸銨轉化一硝酸溶解——硫酸沉鉛的轉化法生產三鹽基硫酸鉛。首先將浸出渣水洗去酸后，在常溫常壓下加碳酸銨使硫酸鉛轉化為碳酸鉛，其后加硝酸將碳酸鉛溶解，固液分離后，浸出液再次使用硫酸沉鉛生產三鹽基硫酸鉛，鉛的回收率可達到75%以上，浸出渣中的鉍得到有效富集和回收。
水浸——氯化浸出的全濕法工藝回收銅煙塵中的銅、鉛、銀、鋅。將煙塵進行水浸后，浸出液采用置換沉銅一中和除雜—濃縮結晶生產硫酸鋅的工藝回收銅、鋅，浸出渣用CaCl2-NaCl溶液加熱常壓浸出，將渣中的鉛浸出生產三鹽基硫酸鉛。經氯化浸出后，鉛以氯化鉛形式結晶析出，銀以海綿銀形式被置換回收。結晶析出的氯化鉛水洗去殘留Cl~后，加入硫酸，在80℃下充分攪拌使氯化鉛轉化為硫酸鉛，再將硫酸鉛水洗至中性，緩慢加入NaOH溶液生產三鹽基硫酸鉛。全濕法處理銅煙塵工藝具有污染小、操作環境好、有價元素的綜合回收率高、技術成熟等優點，但也存在流程長、操作條件復雜等缺點。
(3)濕法——火法聯合工藝處理銅煙塵
采用聯合法處理銅煙塵時，銅、鋅的回收工藝與全濕法回收銅鋅的工藝基本相同，兩種方法的主要區別在于浸出渣的處理工藝上，聯合法使用火法處理浸出渣。按浸出方式的不同，聯合法處理銅煙塵可分為水浸、酸浸、氯鹽浸出等方法，其中使用最多的是水浸和酸浸。
(4)水浸—火法工藝
銅煙塵中主金屬銅、鋅、鉛主要以硫酸鹽形式存在，鉍以氧化物形式存在，由于銅、鋅硫酸鹽易溶于水，鉛、鉍化合物難溶于水，因此，采用水浸處理銅煙塵可有效使銅、鋅與鉛、鉍分離。浸出液經處理后回收銅、鋅、銦、鎘等有價元素，浸出渣則使用反射爐或鼓風爐熔煉回收鉛、鉍等有價元素。
采用水浸——火法的工藝從含 Cu 12.73%、Pb 13.18%、Zn 8.98%、In 0.046%、Ag238g/t的銅煙塵中回收銅、鉛、鋅、銦、銀。銅煙塵經水浸后，首先對浸出液進行氧化除鐵，隨后加石灰控制 pH分離與回收銅、鋅，得到純度達96%以上的硫酸銅和純度達98%以上的硫酸鋅。In和Pb、Ag在銅煙塵的水浸過程中被富集到渣中，其后采用酸浸將In與Pb、Ag分離，浸出液用P——做萃取劑，并經反萃、置換后獲得純度達80%以上的海綿銦。銀、鉛渣采用硫脲浸出法分離銀、鉛，銀的回收率在95%以上，浸出銀后的含鉛渣用反射爐熔煉回收鉛。
以含Cu2.26%、Pb30.30%、Zn 10.79%的銅煙塵為原料回收銅、鉛、鋅。煙塵在液固比為5的條件下加水進行常溫攪拌浸出40min，銅、鋅的浸出率可達85%以上，浸出液進行銅、鋅分離后生產海綿銅和硫酸鋅。浸出渣中鉛含量升高到57.5%，經鼓風爐熔煉回收粗鉛，鉛回收率可達75%以上。該工藝流程短，設備簡單，廢液可循環使用，二次污染小，銅、鉛、鋅三種金屬的回收率高。水浸——火法處理銅煙塵因浸出過程中不加酸，對設備的腐蝕較小，且浸出液中游離酸較少，更利于對溶液中銅與鋅的回收。
(5)酸浸——火法處理銅煙塵
酸浸法處理銅煙塵，流程與水浸法基本相同，但更有利于銅、鋅等有價元素的浸出。日本佐賀關冶煉廠采用“硫酸浸出——加鐵鹽除砷——控制 pH除鋅——砷酸鐵沉淀硫酸浸出——浸出液加氫氧化鈉脫砷——濾液中和回收其他金屬”的工藝處理銅煙塵，鉛筆造經鼓風爐熔煉回收鉛和鉍，鋅以氫氧化鋅形式回收并作為鋅冶體廠原料使用，砷形成穩定硫化物進行回收，其余殘渣返回銅冶煉廠處理。
酸浸一鼓風爐熔煉的工藝處理銅煙塵回收其中的銅、鋅、鎘、銦、鉛、鉍。銅煙塵酸浸液用P—萃取回收銦，銦的回收率可達95%。萃余液加鐵置換回收銅得到品位為55%的海綿銅，其后將溶液氧化除鐵，加鋅粉置換回收溶液中的鎘經濃縮結晶回收其中的鋅。酸浸渣采用鼓風爐熔煉一鉛鉍合金電解——高鉍陽極泥熔煉的工藝回收鉛、鉍。濕法一火法聯合工藝處理銅煙塵雖然部分解決了砷和鋁的污染問題，但仍然存在工藝流程長、操作條件復雜和環境污染大的缺點。
(6)選冶聯合法處理銅煙塵
近年來，選冶聯合工藝在銅煙塵的綜合利用上也得到了應用。銅煙塵經浸出和固液分離后，浸出液經置換法回收銅、沉淀法除砷鐵后，溶液進行蒸發、濃縮生產硫酸鋅，浸出渣通過浮選或重選產出鉛精礦及銅精礦，進一步簡化了工藝流程。含有1.45% Cu、35.50% Pb、10.20% Zn、0.86% Cd、2.06% Bi、1.03% As 0.038% In、2.40% Fe和12.90% S的銅煙塵在120~130℃、硫酸濃度74~98g/L、液固比為3~5的條件下加壓酸浸2~3h，煙塵中80%的砷進入溶液，銅的浸出率小于液固比10%，實現了銅和砷的有效分離。將浸出液中的砷、鐵除去后，采用常規濕法冶金的方法回收鋅、鎘、銦，分別產出硫酸鋅、海綿鎘和海綿銦，溶解的砷和鐵以砷酸鐵的形式沉淀入渣。浸出渣中的鉍采用H，SO4-NaCl溶液浸出，鉍浸出率為93%，浸出液用鐵粉置換得到海綿鉍。浸出鉍后的浸出渣采用浮選方法回收銅和鉛，分別得到銅精礦和鉛精礦。
銅煙塵先用水浸，然后通過固液分離、浸出液置換沉銅、調節 pH 除鐵、砷，除鐵、砷后的浸出液濃縮結晶生產七水硫酸鋅，浸出渣采用重選分離出銅精礦、次精礦、中礦和尾礦，銅大部分富集于精礦和次精礦中，銅的回收率達98%，可直接返回銅熔煉工序，渣中砷則富集于尾礦。該工藝銅的總回收率可達98.15%，且實現了雜質開路，大大減輕了后續工藝除雜的壓力。選冶聯合工藝的分離成本低、污染小，具有良好的應用價值，同時可以實現砷在尾礦中的富集，便于集中處理。
與傳統火法回收工藝相比，全濕法工藝、濕法—火法聯合工藝和選冶聯合工藝由于污染小、金屬回收率高、勞動條件好等優點，將在銅煙塵的綜合利用過程中具有明顯的應用前景。同時，在選擇銅煙塵處理工藝時，應從原料成分和性質出發，選擇合適的處理工藝，以降低生產成本，使效益最大化。
針對成分如表6-18所示的含錫煉銅煙塵，采用浸出———置換—沉淀的全濕法工藝綜合回收其中的鉛、錫、鉍、銅、鋅和銀，分別產出鉛渣、海綿銅、海綿鉍、
鋅渣和錫渣，銀富集在鉍渣中，砷以穩定性比較好的砷酸鐵的形式進入渣中。原則工藝流程如圖6-6所示。
各產物的主要成分為：鉛渣 >70% Pb、海綿鉍 >45% Bi、Ag >500 g/t、海綿銅 >30% Cu、錫渣 >20% Sn、鋅渣 >30% Zn。各有價金屬的回收率為鉛>90%、鉍>96%、銅>90%、鋅>90%、銀>98%、錫>95%?？梢?，銅煙塵中的鉛、錫、鉍、銅、鋅、銀等有價金屬都得到了較好的回收，砷得到了無害化處理。
(7)鉛煙塵的處理方法
國內煉鉛企業通常將鉛煙塵返回與原料混合后繼續冶煉，以回收利用煙塵。由于近年煉鉛原礦的鉛品位下滑，導致煙塵中鋅、鎘、銅等重金屬增多，返回冶煉會降低精礦品位且嚴重影響爐況。近年來對煙塵的綜合利用開展了大量研究，如用硫酸浸出法將煙塵中的鉛富集到浸出渣中，而其他大量金屬進入溶液中，再用氯化鈉溶液浸出鉛;用濃硫酸焙燒—水浸法提取煙塵中的大量金屬，用氨浸法由煙塵制取ZnO等。
428
0 
分享 0
舉報 0
收藏 0
反對 0
點贊 0
中冶有色技術平臺
換一批
評論 （0條）