從吹煉轉(zhuǎn)爐渣中回收銅的試驗(yàn)研究

何光深 ，李雨耕，周 嫻 ，趙 云，楊筱筱 ，曹瑞珂，雷華志，包崇軍

(1.共伴生有色金屬資源加壓濕法冶金技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650503；2.云南永昌鉛鋅股份有限公司，云南 龍陵 678307;3.昆明冶金研究院，云南 昆明 650031)

從吹煉轉(zhuǎn)爐渣中回收銅的試驗(yàn)研究

何光深1，2，李雨耕1，3，周 嫻1，3，趙 云1，3，楊筱筱1，3，曹瑞珂1，3，雷華志1，3，包崇軍1，3

(1.共伴生有色金屬資源加壓濕法冶金技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650503；2.云南永昌鉛鋅股份有限公司，云南 龍陵 678307;3.昆明冶金研究院，云南 昆明 650031)

研究了采用加壓酸浸法從吹煉轉(zhuǎn)爐渣中浸出銅，考察了硫酸濃度、浸出溫度、浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:吹煉轉(zhuǎn)爐渣細(xì)磨后，在硫酸初始質(zhì)量濃度150 g/L、浸出溫度70 ℃、浸出時(shí)間4～5 h條件下，銅浸出率達(dá)97%以上，渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于3%，浸出效果較好。

吹煉轉(zhuǎn)爐渣；銅；硫酸；浸出

采用反射爐熔煉—真空精煉—轉(zhuǎn)爐吹煉—電解工藝從鉛陽(yáng)極泥中回收金、銀、鉛、鉍、銻等金屬時(shí)，會(huì)在轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程中產(chǎn)出大量含銅轉(zhuǎn)爐渣，每生產(chǎn)1 t銀產(chǎn)生1.5 t轉(zhuǎn)爐渣[1-7]。轉(zhuǎn)爐渣中富含多種有價(jià)金屬元素，如果得不到有效回收，不僅浪費(fèi)資源，也會(huì)給環(huán)境帶來(lái)污染隱患。試驗(yàn)以貴州鉛冶煉廠吹煉轉(zhuǎn)爐渣為對(duì)象，研究了在酸性體系中采用加壓酸浸技術(shù)浸出銅[8-10]，實(shí)現(xiàn)銅與其他金屬的有效分離。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)物料與設(shè)備

吹煉轉(zhuǎn)爐渣分別用鄂式破碎機(jī)破碎后再用碟磨機(jī)細(xì)磨，碟磨粗料用棒磨機(jī)再進(jìn)行細(xì)磨至物料粒度為200目。細(xì)磨樣品的光譜分析結(jié)果見(jiàn)表1，渣中主要金屬為銅、銀、鉛和銻。

表1 吹煉轉(zhuǎn)爐渣樣品的光譜分析結(jié)果 %

試劑：硫酸，96%～98%，分析純；瓶裝無(wú)水空氣。

試驗(yàn)設(shè)備：GM/EP-100×60環(huán)保型鄂式破碎機(jī)(出料粒度3～10 mm，主軸轉(zhuǎn)速340 r/min，生產(chǎn)能力500 kg/h，XPF-φ150B圓盤粉碎機(jī)(即碟磨機(jī)，出料粒度80～200目，生產(chǎn)效率1 000～30 g/min，給料粒度<6 mm，功率1.1 kW，轉(zhuǎn)速1 050 r/min)，棒磨機(jī)(φ200 mm×250 mm，內(nèi)空尺寸φ180 mm×235 mm，充填率30.73%)，WM-2B型無(wú)油氣體壓縮機(jī)，電熱恒溫水浴鍋，JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器，F(xiàn)YX-2型鎬式壓力反應(yīng)釜，溫度采用FDK型精密控制器和水冷控制，SHZ-95B型循環(huán)水式多用真空泵，濾瓶和濾斗。

1.2 試驗(yàn)原理與方法

試驗(yàn)采用的工藝流程如圖1所示。每次試驗(yàn)吹煉轉(zhuǎn)爐渣質(zhì)量150 g，與硫酸溶液一起加入鋯質(zhì)加壓釜膽內(nèi)，通入無(wú)水空氣，并同時(shí)啟動(dòng)攪拌，待溫度達(dá)到浸出反應(yīng)溫度時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，達(dá)到反應(yīng)時(shí)間后，停止通無(wú)水空氣，冷卻后排出釜內(nèi)剩余氣體，打開(kāi)加壓釜，取出料漿，過(guò)濾、洗滌。濾液與洗液合并，濾渣干燥后計(jì)量并分析金屬質(zhì)量分?jǐn)?shù)，計(jì)算金屬浸出率。

以硫酸為浸出劑，氧氣為氧化劑，浸出過(guò)程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)為：

(1)

(2)

(3)

(4)

圖1 吹煉轉(zhuǎn)爐渣處理工藝流程

由反應(yīng)式(1)～(4)計(jì)算出，150 g轉(zhuǎn)爐渣理論消耗硫酸為45 g。轉(zhuǎn)爐渣中的鉛以硫酸鹽形式存在，消耗硫酸極少；銀不消耗硫酸，富集于浸出渣中返回冶煉系統(tǒng)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 硫酸質(zhì)量濃度對(duì)銅浸出率的影響

細(xì)磨3 h的轉(zhuǎn)爐渣158 g，液固體積質(zhì)量比3.16∶1，浸出溫度80 ℃，浸出時(shí)間5 h，壓縮空氣流量0.2 Nm3/h，壓力為0.6 MPa，水浴加熱，初始硫酸質(zhì)量濃度對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。可以看出：常壓下，隨初始硫酸質(zhì)量濃度提高，銅浸出率提高；初始硫酸質(zhì)量濃度為150 g/L時(shí)，銅浸出率為97.94%，渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.1%，終酸質(zhì)量濃度59.6 g/L；再繼續(xù)提高初始硫酸質(zhì)量濃度，銅浸出率變化不大。綜合考慮，確定初始硫酸質(zhì)量濃度以150 g/L為宜。

表2 硫酸質(zhì)量濃度對(duì)轉(zhuǎn)爐渣浸出的影響試驗(yàn)結(jié)果

2.2 溫度對(duì)銅浸出率的影響

細(xì)磨3 h轉(zhuǎn)爐渣質(zhì)量158 g，液固體積質(zhì)量比3.16∶1，浸出時(shí)間5 h，壓縮空氣流量0.2 Nm3/h，初始硫酸質(zhì)量濃度150 g/L，壓力0.6 MPa，溫度對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 浸出溫度對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果

從表3看出:浸出溫度對(duì)銅浸出率影響較大：浸出溫度為60 ℃時(shí)，銅浸出率為93.82%，渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.22%；浸出溫度為70 ℃以上時(shí)，銅浸出率在97%以上，渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.61%。結(jié)合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)條件及經(jīng)濟(jì)因素，確定浸出溫度以70 ℃為宜。

2.3 浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響

細(xì)磨3 h轉(zhuǎn)爐渣質(zhì)量158 g，液固體積質(zhì)量比3.16∶1，壓縮空氣流量0.2 Nm3/h，初始硫酸質(zhì)量濃度150 g/L，浸出溫度70 ℃，壓力0.6 MPa，浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果

從表4看出：隨浸出時(shí)間延長(zhǎng)，銅浸出率有所提高；浸出時(shí)間為4 h時(shí)，銅浸出率達(dá)97%以上。綜合考慮，確定浸出時(shí)間為4～5 h為宜。

3 其他元素走向

1)原料中鐵的走向。原料中的鐵在加壓酸浸過(guò)程中大部分與砷結(jié)合，以砷酸鐵形式生成沉淀進(jìn)入到浸出渣中。進(jìn)入到渣中的鐵占原料中鐵的70%，剩下的小部分鐵以二價(jià)鐵離子形式進(jìn)入到浸出液中。

2)原料中砷的走向。原料中的砷在加壓酸浸過(guò)程中大部分與鐵結(jié)合，以砷酸鐵形式生成沉淀進(jìn)入到浸出渣中，占90%，余下極少部分進(jìn)入到浸出液中。

3)原料中鈉的走向。原料中的鈉90%進(jìn)入到浸出液中，少量進(jìn)入到浸出渣中。

4)原料中鉛的走向。原料中的鉛100%進(jìn)入浸出渣中。

4 結(jié)論

以加壓酸浸法從吹煉轉(zhuǎn)爐渣中回收銅是可行的。適宜條件下，銅浸出率達(dá)97%以上，渣中銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%。此法對(duì)貴州鉛冶煉廠吹煉轉(zhuǎn)爐渣的開(kāi)發(fā)利用有借鑒意義。

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Recovering of Copper From Converter Slag

HE Guangshen1，2，LI Yugeng1，3，ZHOU Xian1，3，ZHAO Yun1，3，YANG Xiaoxiao1，3，CAO Ruike1，3，LEI Huazhi1，3，BAO Chongjun1，3

(1.StateKeyLaboratoryofPressureHydrometallurgicalTechnologyofAssociatedNonferrousMetalResources,Kunming650503,China;2.YunnanYongchangLeadandZincCo.,Ltd.,Longling678307,China;3.KunmingMetallurgicalResearchInstitute,Kunming650031,China)

Leaching of copper from the converter slag using sulfuric acid by pressure was studied.The influences of sulfuric acid concentration，leaching temperature and leaching time on leaching rate of copper were examined.The results show that leaching rate of copper is above 97%，copper in leaching residue is less than 3% under the optimum leaching conditions of leaching temperature of 70 ℃，sulfuric acid concentration of 150 g/L and leaching time of 4-5 hours.

converter slag；copper；sulfuric acid；leaching

2016-04-21

何光深(1972-)，男，云南保山人，碩士，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殂U鋅冶煉。

TF811;X705

A

1009-2617(2017)01-0038-03

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.01.009