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1、铜转炉烟灰处理工艺研究佟永顺( 沈阳冶炼厂, 沈阳, 110025)摘 要 本文研究了铜转炉烟灰采用全湿法工艺逐次分离有价金属, 得到七水硫酸锌、 三盐基硫酸铅两种产品及粗铜粉、 硫酸镉、 氯氧化铋三种半成品。关键词 铜 转炉 烟灰 处理沈阳冶炼厂铜鼓风炉和转炉烟灰每年达四千多吨, 其中含铜、 铅、 锌、 铋、 镉、 碲、金、 银等多种有价金属。这些金属的有效回收, 每年可为企业创效益达数百万元。七十 年代, 曾投入大量人力对该烟灰进行研究,因鼓风炉烟灰的混入而增加了处理的难度,为配合我厂铜酸改造, 现主要针对铜转炉烟 灰处理进行研究。1 试验工艺流程铜转炉烟灰中大部分金属均呈硫酸盐 或氧化物
2、状态存在, 这较鼓风炉转炉混合烟灰易于处理, 故采用逐次分离回收各种有价金属方法, 选择全湿法工艺流程( 如图1) 。2 试验条件及结果因布袋灰中鼓风炉和转炉烟灰混在一起, 小型试验只能采集转炉烟道灰作为试验原料, 该烟灰各元素含量与在烟道中烟灰采集部位有关, 而元素存在状态基本相同, 故此烟灰有一定代表性。 由烟道放灰斗取得两 种原料, 其成份见表 1。表 1 铜转炉烟道灰组成 ( % )序号CuZnCdPbBiT e11. 735. 270. 3542. 011. 620. 03322. 068. 440. 3137. 771. 650. 0352. 1 烟灰水洗铜转炉烟灰中 Cu、 Zn
3、、 Cd 等金属大部 分以硫酸盐状态存在, 易溶于水, 因而经过不同温度、 酸度、 时间的对比试验, 选择水洗条件为: 常温, S/ L= 13, 时间 2 h, 机械搅拌。各金属浸出率见表 2 。表 2 铜、 锌、 镉金属回收结果序号投料g水洗浸出率 %CuZnCdZn 粉消耗 gCu粉ZnSO47H2OCdSO4液直收率 %干重 gCu %重量 gZn %体积 L Cd g/ LCuZnCd150078. 5090. 5672. 409. 98. 589. 34160. 022. 540. 185. 2673. 7374. 9861. 08250077. 9487. 0673. 5110.
4、 08. 388. 88153. 522. 580. 214. 5871. 6272. 8562. 05380077. 4389. 4370. 5215. 913. 986. 43258. 022. 570. 305. 3772. 9076. 3464. 96注: 均使用 2#原料44有 色 矿 冶 1999 年第 1 期BiOClNaCl返铅冶炼水粗铋还原熔炼水解酸浸液酸浸渣酸浸42H SO三盐基硫酸铅合成NaOH水洗水4PbSO洗铅后液沉铅24H SO酸溶渣酸溶液酸溶3HNO水水洗处理排放转化渣转化后液转化43NH HCO水洗渣返铜冶炼返镉工段铜粉镉液七水硫酸锌溶镉浓缩置换后液稀硫酸铜镉渣
5、置换3Na CO222H OZn除铁后液粉弃铁渣除铁水洗液水水洗铜转炉烟灰图 1 铜转炉烟灰处理工艺流程2. 2 水洗液处理水洗液中主要为 Cu, Zn, Cd 的硫酸盐, 为使Cu, Zn, Cd 单独回收, 首先将三者分离处理。选择条件( 7080, H2O2氧化, 用Na2CO3调整 pH 值 4. 04. 5) 除 Fe; Zn 粉置换除 Cu, Cd, 得硫酸锌溶液, 浓缩结晶甩干即得七水硫酸锌产品, 其质量见表 3。表 3 七水硫酸锌成品分析 ( % )产品FeM nCl重金属( Pb)游离酸水不溶物主品位企标一级品0. 0050. 010. 050. 010. 050. 0299
6、企标二级品0. 010. 20. 050. 10. 0598试验 1#0.0030. 010. 00020. 0070.040. 01799. 05试验 2#0.0010. 010. 0070. 00170. 0240. 01399. 23451999年第 1 期 有 色 矿 冶Cu、 Cd 被锌粉置换得 Cu、 Cd 渣, 加稀H2SO4溶 Cd, 与 Cu 分离, 得到 CdSO4液返 回镉工段, Cu 粉返铜冶炼加以回收。 各金属回收情况见表 2。2. 3 水洗渣脱铅烟灰水洗渣中, 绝大部分为硫酸铅, Bi 含量仅为 2%左右。为将铅转化为产品, 同时富集 Bi, 采用水洗渣转化酸溶,
7、铅呈Pb( NO3)2进入溶液, Bi 则留在浸出渣中。PbSO4+ 2NH4HCO3= PbCO3+ ( NH4)2SO4+ H2O +CO2( 1)PbCO3+ 2HNO3= Pb( NO3)2+ H2O+ CO2( 2)水洗渣转化条件为: S/ L = 13, 温度3035, 时间 2h, 机械搅拌。 NH4HCO3加 入量为: NH4HCO3Pb= 11( 质量比) 。PbCO3酸溶前必须水洗, 除出SO2-4。 为确保Bi 不被浸出而 PbCO3溶解彻底, 要求控制 酸溶终点 pH 为 1. 52. 0, 使用稀 HNO3。酸溶结果见表 4。表 4 HNO3 酸溶及铅回收结果 ( 1
8、#原料)序号投料g酸浸渣Pb %Bi %T e %渣率 %渣计浸出率 %PbBiTe三盐基硫酸铅干重 gPb %铅直收率%12009. 7616. 740. 339. 497.822. 876. 098. 582. 8297. 09250011. 6112. 450. 2711. 7896.740. 093. 62242. 083. 095. 6235008. 4312. 360. 2513. 097.390. 811. 52243. 882. 4995. 7445007. 6812. 250. 2413. 097.621. 705. 45245. 282. 2996. 06515007. 8
9、312. 920. 2612. 4797.080. 571. 732. 4 三盐基硫酸铅合成烟灰中含有 40%左右的铅, 经酸溶后96%以上转入溶液, 加入适量 H2SO4, 将 Pb以 PbSO4沉淀。为使沉 Pb 后液返回酸溶PbCO3, 必须严格控制 H2SO4加入不能过 量, 否则返回使用时将增加渣含铅量。Pb(NO3)2+H2SO4=PbSO4+ 2HNO3( 3)4PbSO4+ 6NaOH= 3PbOPbSO4H2O+ 3Na2SO4+2H2O( 4)PbSO4经洗涤至中性后, 调浆, S/ L=13, 升温 5060, 缓慢加入 20% NaOH溶液, 保持 pH= 9, 搅拌
10、1 h, 过滤, 洗涤, 干 燥, 粉筛即得产品( 见表 5) 。表 5 三盐基硫酸铅成品分析(部标 HG2- 1053- 77)成 份含 量 %一级品二级品试验 1#试验 2#试验3#试验 4#PbO89. 0189. 01. 589. 2189. 4288. 8688. 64SO38. 00. 58. 017. 828. 237. 997. 84水份0. 40. 80. 250. 320. 360. 29筛余物0. 51. 00. 380. 260. 410. 3446有 色 矿 冶 1999 年第 1 期表 6 Bi 原料成份元素PbBiCdCuZnT eAgInAu含量 %8. 681
11、2. 470. 151. 514. 790. 260. 0930. 07218. 7 g /t2. 5 Bi 的提取Bi 在浸出渣中主要以 Bi2O3形态存在, 将酸溶渣集中粉碎得 Bi 原料, 成份见表 6。为确保 Bi 被浸出而 Pb 完全留在渣中, 采用 H2SO4、 NaCl 浸出, 条件为: H2SO480g/ L, NaCl 80 g/ L, S/ L= 13, 温度 80,时间 2 h, 机械搅拌。Bi2O3+ 3H2SO4+ 6NaCl= 2BiCl3+ 3N a2SO4+ 3H2O ( 5)BiCl3+ H2O= BiOCl+ 2HCl( 6)BiCl3水解得 BiOCl ,
12、 水解后液含 Bi0. 02 g/ L 左右, BiOCl 可以返一车间回收, 亦可直接还原熔炼。在烟灰水洗及酸溶时, Bi 浸出率低于2% , 即 Bi 98%以上富集在渣中, 因而 Bi 直收率为 90% 左右。 浸 Bi 渣中, 由于不断富积, 使稀贵金属含量提高, Ag 0. 1% , Au 20 g/ t, Te 0. 3%以上, 可以作为原料返回铅冶炼予以回收。表 7 Bi 提取结果序号投料g渣含 Bi%渣率%浸出率%BiOCl干重 gBi %回收率%11000. 3473. 598. 0015. 872. 5891. 9621000. 3177. 898. 0715. 476.
13、0293. 8831000. 3179. 698. 0916. 369. 9291. 403 讨 论试验原料取自转炉烟道, 因距转炉近,致使烟灰中含有转炉飞溅物, 从而影响 Cu、Zn、 Cd 浸出率, 靠近电收尘可以改善。水洗液除铁时, 可用 ZnO 取代 Na2CO3调 pH值, 以免钠盐积累影响七水硫酸锌品位, 同时解决锌含量低, 浓缩结晶能耗大问题。酸溶渣若不单独处理, 亦可返铅冶炼。更 正本刊于 1998 年第 5 期刊登的吴国元、 戴永年撰写的 微波能在冶金中的应用一文中, 因编辑校对工作失误, 在第 43 页右侧栏上数第 19 行“ 对纯矿物混合物的”后, 漏掉“ 试验表明: 加热速率直接正比于高损失矿物的” , 特此更正, 并向作者表示歉意。编 者 471999年第 1 期 有 色 矿 冶
