[发明专利]一种从高砷铜冶炼烟灰中综合回收有价元素的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金、冶金废渣综合回收利用技术领域，涉及一种从高砷铜冶炼烟灰中综合回收有价元素的方法。

背景技术

目前，全球大部分铜冶炼企业都采用火法进行冶炼，在冶炼过程中，会产生一些烟灰。烟灰中除含有一些有价金属，如铜、锌、铅、锡等外，还含有砷的氧化物等。随着冶炼原料成分的不同，烟灰的成分也有很大的区别。如果烟灰不经处理，直接返回至冶炼体系，势必会加大入炉原料杂质的含量，恶化炉况，从而降低炉的处理能力，甚至影响正常生产。此外，杂质的循环累积还将影响制酸中催化剂的寿命，特别对于一些高砷物料烟灰处理尤为重要，因此，对烟灰进行合理处理很有必要。

目前，国内外对冶炼烟灰的综合处理做了大量的研究。国内大部分企业采用“湿法-火法”联合工艺(王江胜，铜转炉烟灰处理工艺，铜业工程，2005(1)：27-40)；该方法称，先用水或稀硫酸浸出烟灰中的Cu和Zn等有价金属，浸出渣经火法还原熔炼后以提取铅。但该方法存在金属综合回收率低、产品结构不尽合理等缺点，并且该方法不适用处理高砷铜冶炼烟灰。硫化钠-强碱体系氧化浸出法(周红华，高砷锑烟灰综合回收工艺研究，湖南有色金属，2005(1)：21-22)；该方法称，利用该方法可以使得95％的砷得以浸出，但该工艺的试剂消耗量大，造成处理成本偏高；且脱砷后液中As含量仍然高达15g/L，极易造成砷的累积，给后续工艺的处理带来安全隐患。因此，该工艺也同样不适用于处理高砷铜冶炼烟灰。加压浸出处理含砷冶炼烟灰(徐志锋，高铜高砷烟灰加压浸出工艺，中国有色金属学报，2008，18(1：59-63))，但所处理的物料砷含量仅为6％，是否能用于处理含砷更高的白烟灰原料尚不明确。

早在1975年，国外就对铜冶炼烟灰的综合回收进行了研究和工业应用。其中美国金属回收公司主要采用低温低压氯化法(氯化法处理冶炼烟尘，有色冶炼，1994(3)：30-34)，又称凯斯曼法。该方法是在较常温稍高温度和压力的情况下采用盐酸浸出，并通入空气使可溶性的砷生成砷酸，再加入铁使其成为砷酸铁沉淀，以达到固化砷的目的。但该方法用于处理高砷物料时，不能对可溶性的砷进行回收和利用。且砷含量很高时，还要加入一定量的铁进行沉砷，该方法经济性和合理性还有待提高。日本同和矿业公司小坂冶炼厂硫酸浸出铁氧化细菌法(张荣良，铜冶炼闪速炉烟尘氧化浸出与中和脱砷，中南大学学报，37(1)：73-78)，该方法用硫酸介质浸出烟灰，浸出液中的铁离子用细菌氧化，加入硫酸铁使溶液中的砷以砷铁渣的形式脱除，而铜则以硫化铜形式回收，由于细菌对于溶液环境及其敏感，该方法对溶液环境的要求极为严格，也未考虑可溶性砷的回收，因此，该方法存在明显不足。

近期，有人也提出采用焙烧的方式处理含砷的白烟灰(梁勇，铜闪速炉烟灰焙烧脱砷的研究，有色金属(冶炼部分)，2011(1)：9-11)，但是其要求的处理温度高达1100℃，且需要配入焦炭，虽然脱砷率高达90％以上，但是否可以经济的处理白烟灰还有待探究，且他们所处理的白烟灰砷含量仅为5％，相对偏低。

发明内容

本发明目的在于提供一种综合回收工艺，可高效、环保的从高砷铜冶炼烟灰中回收有价元素，以避免现有回收处理方法工艺复杂，有价金属直收率不高，水无法循环利用等缺点。

本发明的技术解决方案如下：

A、富氧焙烧：是将高砷铜冶炼烟灰在回转窑中在250℃-650℃下进行氧化焙烧，焙烧时所得的烟尘为氧化砷，直接进行回收；烟灰中的其他金属存在于焙烧渣中；焙烧时通入的空气，或空气和氧气的混合气，其中氧气的体积分数占到空气或混合气的21％-60％；

B、浸出：是将A步骤中的焙烧渣用硫酸溶液浸出，过滤后得到含有铜、锌的滤液和含铅、锡的滤渣(即浸出渣)，所述的滤渣可送去回收铅和锡；

C、置换：将B步中得到的滤液(即浸出液)加入铁粉进行置换，得到铜粉和含有锌、铁及砷酸根的溶液；

D、除砷：加入的硫酸亚铁并鼓入空气，用石灰调节pH值到2-3.5之间，将沉淀过滤后，得到含锌的溶液和砷铁渣。

E、萃取：将D步中得到的含锌的溶液用萃取剂进行萃取，得到含锌的有机相和萃余液。

F、反萃：是将E步骤中所得到的含锌的有机相用硫酸溶液进行反萃，得到(贫锌)有机相和硫酸锌溶液，该(贫锌)有机相送再生工序，再生有机相返回E步骤；

G、蒸发结晶：将F步骤中所得的硫酸锌溶液进行蒸发结晶，得到七水合硫酸锌晶体；

所述E步所得的萃余液和G步蒸发得到的水用于配置B步或F步所需的的硫酸溶液，进行水的循环。