一種溼法煉鋅淨化銅渣提取金屬銅的方法與流程

2023-05-27 12:33:31 1

本發明涉及一種溼法煉鋅淨化銅渣提取金屬銅的方法，屬於冶金資源綜合利用技術領域。

背景技術：

為了得到高純度的精煉鋅，利用鋅粉從進出液中置換並除去金屬活性次於zn的重金屬離子是硫酸鋅溶液淨化的主要手段。據溼法煉鋅企業統計，每產出1t精煉鋅就副產銅鎘渣80～100kg（幹基），一個年產電積鋅10萬t的溼法煉鋅企業，每年將副產銅鎘渣8000～10000t。銅鎘渣的主要成分是單質態的金屬zn和夾雜的結晶硫酸鋅，以及從溶液中置換出來的細顆粒cu和cd，並含有in、ag、pb、hg、ti、fe和f、cl、as、sb等多種對鋅電積不利的元素，其中cd5～15%、cu2～10%、zn40～50%。zn和cd具有較好的微酸返溶能力，現階段大部分煉鋅企業都採用常壓高溫微酸浸出的方式將銅鎘渣中zn和cd再浸出，用於提升系統zn綜合回收率並回收部分金屬cd，但是銅鎘渣回收zn、cd後的浸出渣中仍含有較高的cd和其他危害環境的元素。銅鎘渣浸出回收zn、cd後的浸出尾渣又稱淨化銅渣，其中cu40～60%、cd1～3%、zn1～5%，屬於危險固體廢物（危廢編號：hw48），產率約為銅鎘渣的30%。以2015年我國鋅產量計算，我國副產淨化銅渣為15～20萬t/年，其中雲南省副產淨化銅渣為2.5～3.5萬t/年。淨化銅渣中金屬銅品位較高，經濟價值高，但目前尚缺少合理的回收工藝。

在溼法煉鋅企業普遍都建立了in、cd回收系統，能夠回收部分in、cd，但是對銅鎘渣回收zn、cd的程度不同。在產能相同的情況下，淨化銅渣中cu的品位越低，淨化銅渣的量越大。各企業產出的淨化銅渣普遍能夠達到含cu>40%，zn<3%，cd<2%等指標，並夾雜各種其他易浸出的元素，如：ni、co、fe、f、cl、as、sb等。根據分離過程中各金屬的物理化學性質及其回收工藝流程的不同，從銅鎘渣中回收有價金屬的工藝主要分為兩種，即火法工藝和溼法工藝，目前淨化銅渣主要採用火法處理，少部分淨化銅渣在大型煉鋅廠或火法煉銅企業內處理，大部分淨化銅渣在小型冶煉廠進行反射爐火法熔煉。淨化銅渣顆粒較細、含水量較高、其中夾渣硫份較高，因此火法處理涉及煙塵回收、煙氣酸霧治理等多個環節，需要大型銅冶煉企業才能處理。然而，採用溼法冶煉技術處理淨化銅渣既能將其中的有價金屬cu轉化為陰極銅，也能在現有的鋅冶煉系統中回收淨化銅渣中其他有價金屬zn、cd、in等，但是簡單的浸出-淨化/萃取-板槽式電沉積工藝難以直接處理淨化銅渣。淨化銅渣中cu的品位在40%以上，浸出液中cu離子濃度可達到50g/l以上，因此從高含銅溶液中除去影響板槽電積陰極銅的其它雜質元素難度較大，此外浸出液中含有cl也極大的影響陰極銅的產品質量。針對淨化銅渣中有價金屬的綜合回收，急需探索一種高效率、短流程、低成本的新工藝，克服現有工藝存在的不足。

湍流電積技術是根據各金屬離子從電解液中析出的理論電位的差異，只要目標金屬與溶液中其他金屬離子存在一定的析出電位差，電位較正的金屬就能優先在陰極上析出，並且可以通過電解液的快速流動來消除濃差極化、離子濃度、ph值、超電位、析出電位等多種不利因素對電積的影響，利用簡單的生產操作技術條件就能得到高純度的金屬產品。不同於傳統的板槽式電沉積設備，湍流電積過程陰極電流密度可達1000a/m2，陽極劇烈發生oh-放電，產出大量o2並形成氣泡，電解質溶液始終處於酸霧過飽和狀態，酸霧經分離、吸收後達標排放，能夠改善現場操作工人的工作環境，降低酸霧無序排放對冶煉廠周邊環境的影響。

技術實現要素：

針對溼法煉鋅廠產出的淨化銅渣火法處理煙塵率高，汙染大，傳統溼法處理cl離子及其他金屬雜質難於去除等問題，本發明提供了一種溼法煉鋅淨化銅渣提取金屬銅的方法。本發明採用全溼法硫酸/雙氧水氧化酸浸-活性銅粉調製-湍流電積工藝提取金屬銅的方法。該法有效回收了淨化銅渣中的有價金屬銅，提銅後的含鋅富鎘液可返回溼法煉鋅系統回收鋅和鎘，同時該工藝基本不產生廢液，對環境汙染小。另外，該法金屬回收率高，流程短，效率高，產品金屬銅純度高。本發明通過以下技術方案實現。

一種溼法煉鋅淨化銅渣提取金屬銅的方法，其包括以下具體步驟：

（1）首先將淨化銅渣在100℃溫度下乾燥深度脫水、細磨，然後加入到硫酸溶液中，再加入過氧化氫進行酸性氧化浸出，浸出結束後過濾，濾渣鉛銀渣回收鉛銀，濾液中加入活性銅粉，去除溶液中雙氧水殘留並採用cucl沉澱法沉澱部分cl後，過濾後獲得富銅液；

（2）將步驟（1）得到的富銅液進行湍流電積，電積完成後在陰極產出金屬銅，電積後剩餘的溶液為含有zn、cd的貧銅液；

（3）將步驟（2）得到的貧銅液一部分可返回步驟（1）酸性氧化浸出工序作為浸出劑，另一部分採用湍流電積貧化銅，獲得高濃度cd、zn尾液，供鋅冶煉鎘回收工序回收cd和zn。

所述步驟（1）中淨化銅渣細磨至粒度為100目～200目，酸性氧化浸出過程中硫酸溶液與淨化銅渣的液固比為4～6：1ml/g，浸出溫度為60～80℃，浸出時間為20～30min，攪拌轉速為200r/min，硫酸溶液的濃度為0.8～1.0mol/l，過氧化氫加入量為10ml/l硫酸溶液。

所述步驟（1）中活性銅粉加入量為3～5g/l硫酸溶液。

所述步驟（2）中湍流電積控制的陰極電流密度為600～800a/m2、溶液循環流量為0.8～1.0m3/h，在陰極可產出純度高達99.98%的國標陰極銅。

所述步驟（3）中湍流電積貧化銅過程中，陰極電流密度為900～950a/m2、溶液循環流量為0.5～0.7m3/h，可將cu離子濃度貧化至1～2g/l，並保證cd和zn仍不參與貧化電積，產出含銅≤2g/l的含鋅富鎘液，供鋅冶煉鎘回收工序回收cd和zn。

上述活性銅粉通過市場購買或者現有技術製備得到。

上述過氧化氫為分析純試劑。

本發明的有益效果是：

（1）有效回收了淨化銅渣中有價金屬銅及其他有價金屬，解決了淨化銅渣傳統火溼法難以處理的問題，實現了淨化銅渣資源化與無害化。

（2）產出了滿足國標的標準陰極銅，工藝過程中「三廢」排放較少，具有良好的經濟效益和環境效益。

（3）工藝流程短，電流效率高，試劑消耗量低，金屬回收率高。

附圖說明

圖1是本發明工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明作進一步說明。

實施例1