[发明专利]一种铜冶炼烟灰与污酸联合处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有色冶金领域中湿法冶金过程，特别是采用控电位氧化浸出和控电位氧化硫化及还原硫化相结合方式分离并回收铜冶炼烟灰和污酸中有价金属的湿法冶金方法。

背景技术

铜是一种玫瑰红色重有色金属，其优异的物理化学性能，被广泛的应用于电气、国防工业、轻工、机械制造和建筑等各个领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。目前铜的用途比例大致情况为：电气工业48～49%、通信行业19～20%、建筑14~16%、运输7～10%、家电与其他7～9%。2014年我国十种有色金属产量4417万吨，其中电解铝2438万吨，精炼铜796万吨，铅422万吨和锌583万吨。虽然世界铜产量在不断增加，但由于全球经济增长，对铜的需求量大幅增加，世界产量和消费量基本持平，但中国市场的铜供给的缺口仍然很大。

自然界具有工业应用价值的铜矿物仅20余种，主要有硫化矿和氧化矿两大类，有经济价值的硫化铜原矿主要包括辉铜矿（Cu₂S）、铜蓝（CuS）、斑铜矿（Cu₅FeS₄）、砷黝铜矿（Cu₁₂As₄S₁₃）、黝铜矿（Cu₂As₄S₁₃）和黄铜矿（CuFeS₂）。有开采价值的氧化铜原矿主要包括赤铜矿（Cu₂O）、黑铜矿（CuO）、蓝铜矿（2CuCO₃·Cu(OH)₂）、孔雀石（CuCO₃·Cu(OH)₂）、硅孔雀石（CuSiO₃·2H₂O）和胆矾（CuCO₃ 4H₂O）。铜矿的组成对冶炼工艺的选择极为重要，硫化铜可选性好、易于富集，经过浮选过程产出的含铜20～30%的硫化铜精矿采用火法冶炼工艺处理，而氧化铜矿可浮选性差、难以选矿富集，宜直接采用湿法冶金工艺处理。

目前，大约80%以上的矿产铜则是硫化铜精矿经过火法熔炼工艺生产的，即铜精矿经过造锍熔炼产出铜锍，铜锍依次经过转炉吹炼和火法精炼产出粗铜，粗铜在硫酸体系中电解精炼产出阴极铜。在铜的造锍熔炼过程中，铜精矿中存在的Pb、Zn、As、Bi和Sb等易挥发金属挥发进入烟气，这些金属在后续烟气收尘和淋洗过程分别产出铜烟灰和污酸，两者所含的元素种类大致相同，但元素含量差别较大。另外，由于各企业使用的铜精矿中挥发组分不同和熔炼参数不同，各炼铜企业的铜烟灰和污酸成分不尽相同。近年来，铜矿石中的富矿减少，使得铜精矿的品位降低且杂质含量增加，使得铜烟灰和污酸的成分变得更加复杂。

为了生产的连续性和综合回收有价金属，国内企业大多将铜烟灰直接返回造锍熔炼过程，但是带来一系列的问题，首先降低了熔炼炉的处理能力，影响正常的操作制度；其次铜烟灰中Pb、As和Zn等杂质含量的增加，不仅造成炉况恶化，而且有害元素的积累影响阴极铜产品质量，再次有害元素砷等导致后续制酸工序触媒寿命降低，因此，随着铜精矿中有害元素含量的增加，有必要对铜烟灰进行开路处理。当酸度和杂质超过一定的范围时，铜冶炼污酸需要净化处理。目前文献报道的污酸处理的方法主要是中和法、沉淀法、硫化法、生物法和膜分离方法等，污酸经过处理后排放。