雜銅陽(yáng)極爐冶煉煙塵濕法處理工藝設(shè)計(jì)

□文/張海峰天津大通銅業(yè)有限公司

雜銅陽(yáng)極爐冶煉煙塵濕法處理工藝設(shè)計(jì)

Recycled Copper Anode Refi ning Furnace Dust Wet Processing Process Design

□文/張海峰
天津大通銅業(yè)有限公司

本文介紹了收塵灰采用萃取—電積工藝生產(chǎn)陰極銅的工藝流程、主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，該工程是一個(gè)節(jié)約自然資源和能源、保護(hù)環(huán)境的項(xiàng)目，它可以有效地回收利用陽(yáng)極爐煙塵中的金屬銅、鋅，減少貴金屬流失從而增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

天津某公司為一家廢雜銅冶煉加工企業(yè)，陽(yáng)極爐通過環(huán)保收塵設(shè)施每年可回收收塵灰（含Cu15%）約200噸，該物料外銷造成了公司有價(jià)金屬的流失，為了回收該部分銅增加企業(yè)效益，公司組織專人做了收塵灰的浸出試驗(yàn)，浸出液成分列于表1。萃取-電積工藝生產(chǎn)陰極銅，具有工藝流程短、投資少、生產(chǎn)費(fèi)用低、環(huán)境保護(hù)好、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，利用此技術(shù)可充分回收低品位廢礦和廢物料中的銅，提高銅資源的利用率。根據(jù)浸出液成分決定采用濕法工藝處理該物料。

一、工藝流程

根據(jù)浸出液的組分和特性，該物料決定采用如下工藝流程進(jìn)行處理，見圖1。

工藝過程屬濕法冶金范疇，整個(gè)生產(chǎn)過程閉路循環(huán)。通過萃取過程，將含銅有機(jī)相連續(xù)送到反萃工序，同時(shí)將萃余液送回浸出重新利用，通過反萃過程，將合格的硫酸銅溶液送到電積工序。通過電積過程將富銅液中的銅提取出來(lái)。

1. 萃取工藝

（1）萃取原理

萃取是通過高效銅萃取劑與浸出液的動(dòng)態(tài)接觸，使銅從溶液中分離和富集，獲得適宜電積要求的硫酸銅溶液的過程。

方程式中，RH代表高效萃取劑；R2Cu代表高效萃取劑與銅形成的絡(luò)合物。

當(dāng)浸出液與有機(jī)相混合時(shí)，反應(yīng)向右進(jìn)行，銅被有機(jī)相萃取，形成負(fù)載有機(jī)相，釋放出酸進(jìn)入浸出液，一般每萃取1Kg銅約產(chǎn)生1.54Kg硫酸。當(dāng)電積產(chǎn)生的廢電解液與含銅的負(fù)載有機(jī)相混合時(shí)，反應(yīng)向左進(jìn)行，電解液的酸被消耗，銅進(jìn)入富銅液。

（2）萃取劑的選擇

銅萃取劑的選擇是萃取工藝的關(guān)鍵之一，目前國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)廣泛應(yīng)用的萃取劑大多是進(jìn)口產(chǎn)品，主要有Lix984、Lix984N、 Lix622、M5640等產(chǎn)品，Lix984、Lix984N適合低銅濃度浸出液，Lix622、M5640適合高銅濃度浸出液。根據(jù)浸出液含銅6.74g/l的特點(diǎn)，該工藝選用M5640做銅萃取劑，滿足在萃取過程中相分離時(shí)間快，銅、鐵分離系數(shù)大，凈銅交換量大等要求。選擇260#煤油作為稀釋劑。

表1 浸出液成分表

（3）萃取流程的設(shè)計(jì)

改工藝設(shè)計(jì)采用M5640- 煤油溶劑從稀CuSO4溶液中萃取銅，料液流量為5m3/h，有機(jī)相流量為5m3/h，料液含銅6.74g/l，pH=7，有機(jī)相采用15% M5640，萃取相比為1，反萃相比為1，根據(jù)萃取相成分及有機(jī)相濃度等特點(diǎn)，確定萃取流程為一級(jí)萃取一級(jí)反萃，要求該體系混合平衡時(shí)間為3min，澄清速率為5m3/m2.h。經(jīng)過萃取反萃過后獲得含銅50g/l以上的硫酸銅溶液，自流到電解液循環(huán)槽，經(jīng)超聲波氣震及氣浮塔除油后，使硫酸銅溶液中有機(jī)物含量小于10mg/l，然后泵送至電積工序。

2. 電積工藝

（1）電積原理

為了節(jié)省投資，該設(shè)計(jì)準(zhǔn)備利用凈液一段的硅整流系統(tǒng)。電積原理如下：

與銅電解相比，銅電積的陽(yáng)極是惰性的，不發(fā)生銅的溶解，而是發(fā)生放出氧氣的反應(yīng)。故電積反應(yīng)的總的槽電壓較高，經(jīng)驗(yàn)得知總的槽電壓在2.0v左右，銅電積的電能消耗約2 100KW.h/t陰極銅。

（2）電積流程設(shè)計(jì)

由萃取送來(lái)的CuSO4溶液經(jīng)板式換熱器加熱至400℃~450℃，進(jìn)入電解槽進(jìn)行電積。陰極為薄銅片，陽(yáng)極為Pb-Ag壓延合金，電解液為下進(jìn)上出的循環(huán)方式，在直流電的作用下，控制電流密度約200A/m2，槽電壓2.0v，同極距105mm，槽溫500C，陰極析出銅周期約7天，電積銅經(jīng)洗滌，計(jì)量、包裝后入庫(kù)。

二、主要設(shè)備

根據(jù)工藝流程，該項(xiàng)目的主要設(shè)備及其尺寸列于表2。

三、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該工藝設(shè)計(jì)銅的總回收率為91.2%，其中萃取時(shí)銅萃取率為90%，電解槽進(jìn)液銅濃度為45~50g/l，出液銅濃度為35g/l，電流密度為200A/m2，電流效率90%，所產(chǎn)陰極銅純度為99.99%以上。每噸銅消耗萃取劑M5640約5Kg。

四、主要產(chǎn)品

該工藝設(shè)計(jì)的主要產(chǎn)品見表3。參考文獻(xiàn)略

圖1 煙灰濕法處理工藝流程圖

表2 工藝項(xiàng)目所需的主要設(shè)備及其尺寸

表3 工藝設(shè)計(jì)的主要產(chǎn)品