一種微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法

2023-05-05 18:12:51 1

一種微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法
【專利摘要】本發明涉及一種微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，屬於有色金屬冶煉和二次資源綜合利用【技術領域】。首先將CuCl渣在微波條件下乾燥、破碎，將破碎後的CuCl渣在鋪薄或攪拌的條件下置於微波反應腔內；在常壓下，向微波反應腔內通入氧氣，在控制物料溫度至350℃~400℃條件下保溫30~60min；繼續持續通入氧氣，將經上述步驟一段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為430℃~450℃保溫30~60min，在此過程中Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣；將產生的Cl2煙氣採用含有過量鐵屑的氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。本發明的氯脫除率可達到96%以上，生產過程清潔無汙染。
【專利說明】一種微波-富氧處理CuCI渣提質脫氯方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，屬於有色金屬冶煉和二次資源綜合利用【技術領域】。

【背景技術】
[0002]鋅是人類需求量最大的有色金屬之一，廣泛用於航天、汽車、船舶、鋼鐵、機械、建築、電子及日用工業等行業。目前，全球80%的鋅是用溼法生產的，並且溼法煉鋅所佔比重越來越高。但是，隨著鋅資源的逐漸減少以及其成分的複雜化，加上大量的鋅二次資源被利用於溼法煉鋅，使得煉鋅原料含氯越來越高，導致鋅浸出液含氯量越來越高，而鋅電解液氯含量過高會造成陰、陽極板消耗加快，電耗上升，並且會對系統設備產生嚴重腐蝕，增加生產成本，降低電鋅質量等。
[0003]針對鋅電解液含氯過高問題，很大一部分企業採用銅渣除氯法脫出鋅浸出液中的氯，該法生產成本低，工藝操作簡單，脫除效果顯著。原理是利用銅及銅離子(Cu2+)與溶液中的氯離子(CD相互作用，生成難溶的氯化亞銅(Cu2Cl2)沉澱，從溶液中除去。但隨之而來的問題是產生了大量的氯化亞銅渣，如何高效、清潔地將氯化亞銅渣進行綜合利用卻又是非常棘手的問題。目前一種處理方法是，將分離出來的銅渣用鹼洗滌除去氯離子然後返回到除氯系統循環使用，但此法消耗大量的水資源，給後續處理帶來了難題。因此，開發一種較為理想的氯化亞銅處理方法是推進煉鋅工業發展的重要工作之一。
[0004]對於氯化亞銅渣，其主要物相為CuCl，而CuCl屬於離子晶體，它在氧氣氣氛下的反應包括熔化、揮發以及CuCl與O2發生的一系列化學反應。其中，CuCl可以與O2反應生成中間物相Cu2OCl2，最後被氧化為CuO和Cl2。並且CuCl在微波場下有較強的吸波特性，而物料其他成分的吸波性相對較弱，因此，充分利用微波選擇性內部加熱這一特性，結合通氧氣，強化氯化物的氧化反應，是一種解決氯化亞銅渣高效、快速的方法。
[0005]專利CN 102618717A《一種微波焙燒處理溼法煉鋅銅渣的除氯方法》，通過將含水率為0?8%的溼法煉鋅過程中的銅渣破碎至20目以下，在30(T50(TC下保溫4h，最後得到氯含量3%左右的含氯銅渣。該方法避免了水資源的消耗，但未考慮中間物相Cu2OCl2中氯的去除，導致最終產品氯含量仍然較高，且此方法耗時較長。另外，專利CN 102876885A《一種水蒸汽活化微波焙燒綜合回收含氯物料的方法》，通過在通空氣的基礎上加入了水蒸汽，使焙燒尾氣產生HCl氣體，並提高氯的脫除效果。但該方法需通入的空氣量較大，致使煙氣帶走的熱量增多，造成能量損失較大，並且導致在焙燒過程中不易保溫；另外，該方法在處理銅渣，要達到較好效果時，所需溫度較高且時間較長。


【發明內容】

[0006]針對上述現有技術存在的問題及不足，本發明提供一種微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法。該方法既可以緩解水處理壓力，又可以更加環保高效地回收利用CuCl渣，處理後的產物主要成分為CuO，可返回銅渣除氯流程循環使用，本發明通過以下技術方案實現。
[0007]—種微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其具體步驟如下:
(1)物料處理:首先將CuCl渣在微波條件下乾燥至CuCl渣含水率(T5wt.%，然後將乾燥後的CuCl渣破碎至粒度為0.1mnT0.3mm,將破碎後的CuCl渣在鋪薄或攪拌的條件下置於微波反應腔內；
(2)一段微波氧化焙燒:在常壓下，向微波反應腔內通入氧氣，在控制經步驟(I)處理後的物料溫度至350°C?400°C條件下保溫3(T60min，在此過程中CuCl渣氧化生成中間產物Cu2OCl2,且Cu2O全部氧化為CuO ；
(3)二段微波氧化焙燒:持續通入氧氣，將經步驟(2)—段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為430°C?450°C保溫3(T60min，在此過程中中間產物Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣；
(4)將步驟(3)中產生的Cl2煙氣採用含有過量鐵屑的氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。
[0008]所述CuCl渣主要來源於溼法煉鋅系統中電解前硫酸鋅溶液脫氯產物，其含水率為15wt.%?40wt.%，其主要物相為CuCl和Cu20。
[0009]所述步驟(2)和步驟(3)中通入氧氣的總量為CuCl渣質量的16°/Γ48%。
[0010]所述步驟(4)中的氯化亞鐵溶液可通過加入過量鐵屑循環利用，全過程無廢液、廢氣產生。
[0011]本發明的有益效果是:
1、本發明充分利用物料中的CuCl吸波性好的的特點，選擇性的脫除物料中的氯。
[0012]2、使用本發明，可以環保高效地回收利用CuCl渣，其氯脫除率最高可達96%，金屬損失少。
[0013]3、本發明操作簡單，反應時間短，在提高了 CuCl渣中的氯脫除率同時，解決尾氣問題，整個處理過程清潔無汙染，具有較大的經濟效益、環境效益和社會效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發明工藝流程圖；
圖2是本發明實施例1中乾燥後原料XRD圖；
圖3是本發明實施例1中一段微波氧化焙燒後物料XRD圖；
圖4是本發明實施例1中二段微波氧化焙燒後物料XRD圖。

【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0016]實施例1
如圖1所示，該微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其具體步驟如下:
(I)物料處理:首先將50gCuCl渣在微波條件下乾燥至CuCl渣含水率1.76wt.%，然後將乾燥後的CuCl渣破碎至粒度為0.3mm,將破碎後的CuCl渣在鋪薄厚度至3mm的條件下置於微波反應腔內，其中CuCl渣主要來源於溼法煉鋅系統中電解前硫酸鋅溶液脫氯產物，其含水率為40%，其主要物相為CuCl和Cu2O ;乾燥條件為:微波功率250W、物料厚度1mm、乾燥時間5min，乾燥後的原料XRD圖如圖2所示；
(2)一段微波富氧:在常壓下，向微波反應腔內通入4L/h的氧氣，在控制經步驟(I)處理後的物料溫度至400°C條件下保溫60min，在此過程中CuCl渣氧化生成中間產物Cu2OCl2 ；一段微波氧化焙燒後物料XRD圖如圖3所示；
(3)二段微波富氧:持續通入4L/h的氧氣，將經步驟(2) —段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為450°C保溫60min，在此過程中中間產物Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣；步驟(2)和步驟(3)中通入氧氣的總量為CuCl渣質量的20.9% ;二段微波氧化焙燒後物料XRD圖如圖4所示；
(4)將步驟(3)中產生的Cl2煙氣採用氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。
[0017]經上述步驟處理後，CuCl渣氯的脫除率97.3%。
[0018]實施例2
如圖1所示，該微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其具體步驟如下:
(1)物料處理:首先將500gCuCl渣在微波條件下乾燥至CuCl渣含水率2.81wt.%，然後將乾燥後的CuCl渣破碎至粒度為0.3mm,將破碎後的CuCl渣放入帶葉片攪拌的陶瓷坩堝中置於微波反應腔內，其中CuCl渣主要來源於溼法煉鋅系統中電解前硫酸鋅溶液脫氯產物，其含水率為15wt.%，其主要物相為CuCl和Cu2O ;乾燥條件為:微波功率密度500W、物料厚度20_、乾燥時間16min ；
(2)—段微波富氧:在常壓下，向微波反應腔內通入40L/h的氧氣，在控制經步驟(I)處理後的物料溫度至400°C條件下保溫60min，葉片攪拌速率15r/min，在此過程中CuCl渣氧化生成中間產物Cu2OCl2 ；
(3)二段微波富氧:持續通入40L/h的氧氣，將經步驟(2) —段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為450°C保溫60min，葉片攪拌速率15r/min，在此過程中中間產物Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣；步驟(2)和步驟(3)中通入氧氣的總量為CuCl渣質量的20.9% ；
(4)將步驟(3)中產生的Cl2煙氣採用氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。
[0019]經上述步驟處理後，CuCl渣氯的脫除率96.5%。
[0020]實施例3
如圖1所示，該微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其具體步驟如下:
(1)物料處理:首先將50KgCuCl渣在微波條件下乾燥至CuCl渣含水率3.21wt.%，然後將乾燥後的CuCl渣破碎至粒度為0.1mm,將破碎後的CuCl渣放入微波高溫雙螺旋攪拌反應器進行氧化焙燒，其中CuCl渣主要來源於溼法煉鋅系統中電解前硫酸鋅溶液脫氯產物，其含水率為25wt.%，其主要物相為CuCl和Cu2O ;乾燥條件為:微波功率20KW、物料厚度10mm、乾燥時間22min ；
(2)一段微波富氧:在常壓下，向微波反應腔內通入12m3/h的氧氣，在控制經步驟(I)處理後的物料溫度至400°C條件下保溫60min，雙螺旋攪拌速率5r/min，在此過程中CuCl渣氧化生成中間產物Cu2OCl2 ；
(3)二段微波富氧:持續通入12m3/h的氧氣，將經步驟(2) —段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為450°C保溫30min，雙螺旋攪拌速率5r/min，在此過程中中間產物Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣；步驟(2)和步驟(3)中通入氧氣的總量為CuCl渣質量的47.1% ；
(4)將步驟(3)中產生的Cl2煙氣採用氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。
[0021]經上述步驟處理後，CuCl渣氯的脫除率97.8%。
[0022]實施例4
如圖1所示，該微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其具體步驟如下:
(1)物料處理:首先將50KgCuCl渣在微波條件下乾燥至CuCl渣含水率Owt.%，然後將乾燥後的CuCl渣破碎至粒度為0.2mm，將破碎後的CuCl渣放入微波高溫雙螺旋攪拌反應器進行氧化焙燒，其中CuCl渣主要來源於溼法煉鋅系統中電解前硫酸鋅溶液脫氯產物，其含水率為15wt.%，其主要物相為CuCl和Cu2O ;乾燥條件為:微波功率密度50KW、物料厚度5_、乾燥時間20min ；
(2)一段微波富氧:在常壓下，向微波反應腔內通入10m3/h的氧氣，在控制經步驟(I)處理後的物料溫度至350°C條件下保溫30min，雙螺旋攪拌速率10r/min，在此過程中CuCl渣氧化生成中間產物Cu2OCl2 ；
(3)二段微波富氧:持續通入10m3/h的氧氣，將經步驟(2)—段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為430°C保溫50min，雙螺旋攪拌速率10r/min，在此過程中中間產物Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣；步驟(2)和步驟(3)中通入氧氣的總量為CuCl渣質量的34.7% ；
(4)將步驟(3)中產生的Cl2煙氣採用氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。
[0023]經上述步驟處理後，CuCl渣氯的脫除率95.8%。
[0024]實施例5
如圖1所示，該微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其具體步驟如下:
(1)物料處理:首先將50KgCuCl渣在微波條件下乾燥至CuCl渣含水率5wt.%，然後將乾燥後的CuCl渣破碎至粒度為0.2mm，將破碎後的CuCl渣放入微波高溫雙螺旋攪拌反應器進行氧化焙燒，其中CuCl渣主要來源於溼法煉鋅系統中電解前硫酸鋅溶液脫氯產物，其含水率為35wt.%，其主要物相為CuCl和Cu2O ;乾燥條件為:微波功率密度15KW、物料厚度18mm、乾燥時間30min ；
(2)一段微波富氧:在常壓下，向微波反應腔內通入7m3/h的氧氣，在控制經步驟(I)處理後的物料溫度至380°C條件下保溫30min，在此過程中CuCl渣氧化生成中間產物Cu2OCl2 ；
(3)二段微波富氧:持續通入7m3/h的氧氣，將經步驟(2) —段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為440°C保溫30min，在此過程中中間產物Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣；步驟(2)和步驟(3)中通入氧氣的總量為CuCl渣質量的18.3% ；
(4)將步驟(3)中產生的Cl2煙氣採用氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。
[0025]經上述步驟處理後，CuCl渣氯的脫除率96.5%。
[0026]上面結合附圖對本發明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其特徵在於具體步驟如下: (1)物料處理:首先將CuCl渣在微波條件下乾燥至CuCl渣含水率(T5wt.%，然後將乾燥後的CuCl渣破碎至粒徑為0.1mnT0.3mm,將破碎後的CuCl渣在鋪薄或攪拌的條件下置於微波反應腔內； (2)一段微波氧化焙燒:在常壓下，向微波反應腔內通入氧氣，在控制經步驟(I)處理後的物料溫度至350°C?400°C條件下保溫3(T60min，在此過程中CuCl渣氧化生成中間產物Cu2OCl2,且Cu2O全部氧化為CuO ； (3)二段微波氧化焙燒:持續通入氧氣，將經步驟(2)—段微波富氧處理後的CuCl渣繼續升溫至溫度為430°C?450°C保溫3(T60min，在此過程中中間產物Cu2OCl2被氧化生成產物CuO和Cl2煙氣； (4)將步驟(3)中產生的Cl2煙氣採用含有過量鐵屑的氯化亞鐵溶液吸收，CuO再次進入溼法煉鋅系統。
2.根據權利要求1所述的微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其特徵在於:所述CuCl渣主要來源於溼法煉鋅系統中電解前硫酸鋅溶液脫氯產物，其含水率為15wt.%?40wt.%，其主要物相為CuCl和Cu20。
3.根據權利要求1所述的微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其特徵在於:所述步驟(2)和步驟(3)中通入氧氣的總量為CuCl渣質量的16°/Γ48%。
4.根據權利要求1所述的微波-富氧處理CuCl渣提質脫氯方法，其特徵在於:所述步驟(4)中的氯化亞鐵溶液可通過加入過量鐵屑循環利用，全過程無廢液、廢氣產生。
【文檔編號】C22B7/04GK104313303SQ201410530267
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月10日 優先權日:2014年10月10日
【發明者】巨少華, 郭戰永, 張利波, 彭金輝, 姜峰, 劉超 申請人:昆明理工大學