[发明专利]一种铜熔炼炉烟灰的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及废弃物资源化处理领域，具体涉及一种铜熔炼炉烟灰的处理方法。

背景技术

铜冶金工业尤其是铜火法冶金工业资源消耗大，二次资源综合利用率较低， 有相当大部分可利用资源变成污染物。铜转炉烟灰是铜冶金工业中排放量较大， 至今没有充分利用的二次资源。从铜转炉烟灰中回收铜、锌、铅等有价元素，进行资源综合利用，具有重要的理论意义和现实意义。

虽然国内湿法提取铜近几十年得到长足的发展，但用火法冶金技术提取的铜仍占了铜产量的大多数。在火法冶炼系统中，锌、锡等易挥发元素随少量铜一起进入收尘系统，形成铜熔炼炉烟灰。这部分烟灰每隔一段时间要清理出来一次，一般这部分烟灰需要单独处理。处理这部分烟灰不仅能够减少固体废弃物，同时由于其中含有锡、铜、锌等有价金属，也能够带来一定的利润。

铜熔炼炉烟灰回收研究现状。合理处理铜转炉烟灰不仅是环保治理的要求，同时也具有经济和社会的双重效益。世界各国铜熔炼炉烟灰的冶金，大致都经历了一个由火法为主到以湿法为主的发展过程。这一发展过程，一方面是受环境保护要求日益严格的制约，另一方面是为了改革工艺，以提高生产效率和经济效益。在我国６０年代，开始了铜熔炼炉烟灰中回收铜锌铅的研究，完全采用传统的火法流程，且处理铜转炉烟灰的目的只是为了回收其中的锌和铅，其中还有大部分的有价金属没有综合回收利用。其处理的主要方法有加入苏打、硝石、萤石、石英等在反射炉中进行氧化熔炼的直接熔炼法。进入八十年代后，随着国家对环保的重视，湿法和选矿法相继运用到对铜熔炼炉烟灰的处理当中。国内目前主要有以下几种处理方法：1.鼓风炉熔炼法。2.选冶联合法。3.火法-湿法联合法。但均存在以下缺点：火法熔炼熔炼不可避免会产生二次污染，回收产物的纯度没有达到预期效果，且有价金属的回收率不高。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种处理铜熔炼炉烟灰的方法，本方法为全湿法流程，避免了火法熔炼熔炼带来的二次污染。

本发明采用的技术方案如下：

    1.酸溶解，将烟灰与酸溶液按照固液比1:3-10混合，在50-99℃下反应1-5小时；

    2.沉淀锡，将酸溶解后的滤液加入碱溶液回调pH1.0-2.5，在70-99℃下反应2-6小时后过滤，滤渣即为锡渣；

    3.置换铜粉，沉淀锡后的溶液按照铜摩尔比的1.1-1.5倍加入锌粉，在70-99℃下反应2-6小时，并维持反应的pH1.0-2.5，得到铜粉；

    4.浓缩结晶，将置换铜之后的滤液经过浓缩蒸发结晶得到锌盐晶体。

   所述的步骤1酸溶液为硫酸、盐酸、硝酸、醋酸、高氯酸、磷酸中的至少一种，所述的酸溶液的浓度为1.5-6mol/l。

    所述的步骤2碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氨水中的至少一种，所述的碱溶液的浓度为1-5mol/l。

    所述的步骤3锌粉的粒度为过100-250目，所述的锌粉纯度要求大于99%。

    所述的步骤4将置换后的滤液浓缩蒸发至婆美度为40-55之间，冷却结晶时间为8-12小时，冷却降温速率为3-6℃/h。

本发明主要原理如下：

在铜熔炼炉烟灰中，各种金属主要以氧化物、硫酸盐的形式存在，这些物质在高浓度酸的作用下被溶解出，以盐酸为例，其发生的化学反应如下：

MO+2HCl=MCl₂+H₂O（M为Cu、Zn)

SnO2+4HCl=SnCl₄+2H₂O

得到含有锡、铜、锌的溶液加入碱溶液，由于锡离子水解的pH比铜锌离子低的多，所以可通过回调pH的方式使得锡优先水解沉淀从而回收锡并与铜锌离子分离。得到的氢氧化锡渣锡含量可高达65%以上。

分离锡离子后的溶液中主要含有铜、锌离子，由于锌的活泼性远高于铜，可采用锌粉来置换铜，得到的铜粉可直接出售。

其发生的化学反应方程式如下：

Zn+Cu²⁺——Zn²⁺+Cu

最终溶液中主要含有锌离子，可采用浓缩蒸发结晶得到锌盐晶体。

本方法为全湿法流程，避免了火法熔炼熔炼带来的二次污染。