專(zhuān)利名稱(chēng)：從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、二氧硅三種組分的方法，特別是一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法。屬濕法化學(xué)冶金技術(shù)。

背景技術(shù)：
煉銅廢渣主要來(lái)源于火法治煉工藝，如反射爐熔煉、閃速爐熔煉、諾蘭達(dá)法、艾薩法等。據(jù)統(tǒng)據(jù)，我國(guó)每年銅渣產(chǎn)出量在150萬(wàn)噸以上，目前銅渣累計(jì)量已超過(guò)2500萬(wàn)噸。由于生產(chǎn)工藝的不同，銅渣的化學(xué)成份也有一定的差異，銅渣中均含有大量的有價(jià)金屬元素，尤其是Cu(Wcu＝0.35~4.6％)和Fe(WFe22~63％)。而且銅渣中的物相主要有鐵硅酸鹽、鐵氧化物、銅锍(Cu2S-FeS固熔體)長(zhǎng)石以及極少量的金屬鐵和金屬銅等，其中WCu約有60％以硫化銅形式存在。SiO2含量一般在22-39％左右。傳統(tǒng)的處理方法是將這些廢渣直接堆放，這樣即占用了土地，又造成了銅、硅和鐵資源的極大浪費(fèi)及環(huán)境污染。目前國(guó)內(nèi)外銅渣處理的方法主要有火法貧化(如反射爐貧化、電爐法等)、選礦法、濕法浸出(包括直接浸出、間接浸出和細(xì)菌浸出)和高溫炭熱法，僅能回收銅渣中的較少部分Fe和Cu，回收率較低，回收成本較高，綜合回收利用率不高；選礦所得鐵精礦產(chǎn)率低、含硅量嚴(yán)重偏高、成本高、質(zhì)量差、限制了其在煉鐵生產(chǎn)中的直接應(yīng)用。此外，由于銅渣具有良好的物理機(jī)械性能，少量用于生產(chǎn)銅渣水泥、磨料工具或用作鋪路材料(因礦渣的活性低、比重較大、親水性差，應(yīng)用于生產(chǎn)水泥和混凝土帶來(lái)很大難度；再因渣中含有較多鐵元素，故水泥廠(chǎng)現(xiàn)只將其用做鐵質(zhì)校正劑，但添加量很小，只占水泥重量的3％，市場(chǎng)無(wú)法大量消化，不可能從根本上解決問(wèn)題)，但資源利用效率不高且有限，不能從根本上解決問(wèn)題。因此開(kāi)發(fā)銅渣綜合利用，對(duì)資源循環(huán)利用和環(huán)境保護(hù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
目前存在的最大難點(diǎn)有銅渣中銅、鐵、硅鑲嵌粒度極細(xì)且分布均勻，多種礦物互相包裹，使其結(jié)構(gòu)致密堅(jiān)硬、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，現(xiàn)有技術(shù)難于分離，資源化利用率較低；銅渣主要以鐵硅酸鹽、磁性氧化鐵，鐵橄欖石(2FeO.SiO2)、磁鐵礦(Fe3O4)及一些脈石組成的無(wú)定形玻璃體，弱磁性的鐵橄欖石所占比例越大，磁選法降硅較困難，限制了其在煉鐵生產(chǎn)中的直接應(yīng)用；銅渣表面類(lèi)似玻璃體，選礦藥劑難以作用到其中包裹的銅元素，致使現(xiàn)有選礦方法效用較低。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了以銅冶煉渣為原料采用濕法化學(xué)冶金技術(shù)綜合回收銅渣中Fe、Cu、SiO2的方法。具有資源綜合利用率高、加工成本低、工藝流程短、產(chǎn)品附加值高；二氧硅回收率≥75％，銅回收率≥76％，鐵回收率≥85％；處理過(guò)程無(wú)廢水排放，工藝廢水能實(shí)現(xiàn)零排放；處理過(guò)程無(wú)固體廢棄物產(chǎn)生，固體廢物綜合利用率達(dá)100％。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步驟將銅渣破碎至顆粒直徑＜5mm；加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸；加熱反應(yīng)；攪拌，控制反應(yīng)終酸濃度pH＜4，過(guò)濾分離二氧化硅，濾渣經(jīng)干燥即得成品白炭黑；浸出過(guò)濾液加堿即石灰乳調(diào)節(jié)pH＝6～9，經(jīng)沉淀、分離回收鐵和銅，濾渣經(jīng)干燥、破碎選擇性分離出氧化鐵相與含銅相；濾液經(jīng)濃縮至飽和得成品液體氯化鈣。
所述的加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸的濃度優(yōu)在35Wt％以上， 所述的加熱反應(yīng)的溫度為50～110℃之間，時(shí)間為0.5～16小時(shí)，攪拌的速度為60～500r/min， 所述的銅渣與鹽酸或無(wú)機(jī)酸的固液比為5∶1～25∶1。
一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步驟將銅渣破碎至顆粒直徑＜5mm；加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸；加熱反應(yīng)；攪拌，控制反應(yīng)終酸濃度pH＜4；過(guò)濾分離二氧化硅，濾渣經(jīng)干燥即得成品白炭黑；浸出過(guò)濾液中堿調(diào)節(jié)pH值至6~7，沉淀10分鐘后再通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)過(guò)濾得氫氧化鐵，而后經(jīng)干燥得氧化鐵成品；濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈣飽和溶液產(chǎn)品。
所述的加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸的濃度優(yōu)在35Wt％以上。
所述的加熱反應(yīng)的溫度為50～110℃之間，反應(yīng)時(shí)間為0.5～16小時(shí)，攪拌的速度為60～500r/min。
所述的銅渣與鹽酸或無(wú)機(jī)酸的固液比為5∶1～25∶1。
所述的控制反應(yīng)終酸濃度pH＜4。
將銅渣破碎至顆粒直徑＜5mm；鹽酸或無(wú)機(jī)酸濃度優(yōu)選在35Wt％以上，加熱溫度為50-110℃之間，液固比控制5∶1~25∶1，反應(yīng)時(shí)間為0.5-16小時(shí)，攪拌速度為60-500r/min，控制反應(yīng)終酸濃度PH＜4，有效分離Fe、Cu、SiO2；通過(guò)過(guò)濾分離二氧化硅，濾渣經(jīng)干燥(必要時(shí)輔于磨碎)即得成品白炭黑；濾液通過(guò)加堿(石灰乳)調(diào)節(jié)PH＝6-9(也可先萃取或加入鐵粉置換回收銅)；經(jīng)沉淀、分離回收鐵和銅，濾渣經(jīng)干燥、破碎、選擇性分離出氧化鐵相與含銅相；濾液經(jīng)濃縮至飽和得成品液體氯化鈣。
本技術(shù)方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn) 1、本技術(shù)具有資源綜合利用率高、加工成本低、工藝流程短、產(chǎn)品附加值高；二氧硅回收率≥75％，銅回收率≥76％，鐵回收率≥85％。
2、處理過(guò)程無(wú)廢水排放，工藝廢水能實(shí)現(xiàn)零排放。
3、處理過(guò)程無(wú)固體廢棄物產(chǎn)生，固體廢物綜合利用率達(dá)100％。



圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實(shí)施例方式 下面以實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。
實(shí)施例1 將銅渣磨碎至5mm以下稱(chēng)重100g待用，用工業(yè)鹽酸按35Wt％配制600ml置于1000ml燒杯中，而后放置可調(diào)電爐上加熱至50℃，開(kāi)啟攪拌器調(diào)至60r/min，緩慢加入銅渣(固液比控制在6∶1)，控制反應(yīng)終酸濃度PH＜4，待反應(yīng)15小時(shí)后，通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)(4000rpm，3分鐘)并洗濾餅三次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅回收率達(dá)88％，純度為85％)；濾液中加入銅離子濃度的1.2倍鐵粉量，經(jīng)過(guò)30分種置換反應(yīng)過(guò)濾回收金屬銅(銅回收率達(dá)76％)；濾液加堿(石灰水)調(diào)節(jié)pH值至6～7，沉淀10分鐘后再通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)過(guò)濾得氫氧化鐵，而后經(jīng)干燥得氧化鐵成品(鐵回收率為89％)；濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈣飽和溶液產(chǎn)品。
實(shí)施例2 將銅渣磨碎至0.6mm以下稱(chēng)重100g待用，用工業(yè)鹽酸按50Wt％配制1000ml置于2000ml燒杯中，而后放置可調(diào)電爐上加熱至85℃，開(kāi)啟攪拌器調(diào)至500r/min，緩慢加入銅渣(固液比控制在10∶1)，待反應(yīng)30分鐘后，控制反應(yīng)終酸濃度PH≤2，陳化20分鐘，通過(guò)離心分離(2500rpm，5分鐘)并洗濾餅三次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅回收率達(dá)89％，純度為91％)；濾液中加入堿(石灰水)調(diào)節(jié)PH值至67，沉淀20分鐘后再通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)過(guò)濾，而后經(jīng)干燥、破碎、磁選分離得氧化鐵成品(鐵回收率為85％)，銅回收率達(dá)79％。濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈣飽和溶液產(chǎn)品。
實(shí)施例3 將銅渣磨碎至0.6mm以下稱(chēng)重100g待用，用工業(yè)鹽酸按40Wt％配制2000ml置于2500ml燒杯中，而后放置可調(diào)電爐上加熱至95℃，開(kāi)啟攪拌器調(diào)至300r/min，緩慢加入銅渣(固液比控制在20∶1)，待反應(yīng)60分鐘后，控制反應(yīng)終酸濃度PH＜4，陳化20分鐘，通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)(2500rpm，5分鐘)并洗濾餅三次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅回收率達(dá)92％，純度為93％)；濾液中加入堿(石灰水)調(diào)節(jié)PH值至7～9，沉淀20分鐘后再通過(guò)離心過(guò)濾，濾餅經(jīng)干燥、破碎磁選分離得氧化鐵成品(鐵回收率為87％)，銅回收率達(dá)82％。濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈣飽和溶液。
實(shí)施例4 將銅渣磨碎至0.6mm以下稱(chēng)重100g待用，用工業(yè)硫酸按50Wt％配制1000ml置于2000ml燒杯中，而后放置可調(diào)電爐上加熱至65℃，開(kāi)啟攪拌器調(diào)至500r/min，緩慢加入銅渣(固液比控制在10∶1)，并通入空氣，待反應(yīng)3小時(shí)后，陳化20分鐘，通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)(2500rpm，5分鐘)并洗濾餅三次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅回收率達(dá)75％，純度為81％)；濾液中加入鐵粉置換分離銅(銅回收率達(dá)92％)，而后經(jīng)濃縮得硫酸鐵。
實(shí)施例5 將銅渣磨碎至1.0mm以下稱(chēng)重100g待用，用工業(yè)鹽酸按50Wt％配制1000ml置于2000ml燒杯中，而后放置可調(diào)電爐上加熱至80℃，開(kāi)啟攪拌器調(diào)至200r/min，緩慢加入銅渣(固液比控制在10∶1)，并通入空氣，待反應(yīng)2小時(shí)后，PH≤1.5，陳化20分鐘，通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)(2500rpm，5分鐘)過(guò)濾并洗濾餅三次，濾餅經(jīng)烘干得成品白炭黑(硅回收率達(dá)85％，純度為87％)；濾液中加入鐵粉置換分離銅(銅回收率達(dá)90％)，而后經(jīng)濃縮得聚合氯化鐵(鐵回收率為92％)。
權(quán)利要求
1、一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步驟將銅渣破碎至顆粒直徑＜5mm；加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸；加熱反應(yīng)；攪拌，控制反應(yīng)終酸濃度pH＜4，過(guò)濾分離二氧化硅，濾渣經(jīng)干燥即得成品白炭黑；浸出過(guò)濾液加堿即石灰乳調(diào)節(jié)pH＝6～9，經(jīng)沉淀、分離回收鐵和銅，濾渣經(jīng)干燥、破碎選擇性分離出氧化鐵相與含銅相；濾液經(jīng)濃縮至飽和得成品液體氯化鈣。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，，其特征在于所述的加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸的濃度優(yōu)在35Wt％以上。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的加熱反應(yīng)的溫度為50～110℃之間，時(shí)間為0.5～16小時(shí)，攪拌的速度為60～500r/min。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、硅的方法，其特征在于所述的銅渣與鹽酸或無(wú)機(jī)酸的固液比為5∶1～25∶1。
5、一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步驟將銅渣破碎至顆粒直徑＜5mm；加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸；加熱反應(yīng)；攪拌，控制反應(yīng)終酸濃度pH＜4；過(guò)濾分離二氧化硅，濾渣經(jīng)干燥即得成品白炭黑；浸出過(guò)濾液中加入銅離子濃度的1.2倍鐵粉量，經(jīng)過(guò)30分種置換反應(yīng)過(guò)濾回收金屬銅；濾液加堿調(diào)節(jié)pH值至6~7，沉淀10分鐘后再通過(guò)離心過(guò)濾機(jī)過(guò)濾得氫氧化鐵，而后經(jīng)干燥得氧化鐵成品；濾液經(jīng)濃縮至飽和得氯化鈣飽和溶液產(chǎn)品。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的加入鹽酸或無(wú)機(jī)酸的濃度優(yōu)在35Wt％以上。
7、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的加熱反應(yīng)的溫度為50～110℃之間，反應(yīng)時(shí)間為0.5～16小時(shí)，攪拌的速度為60～500r/min。
8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的銅渣與鹽酸或無(wú)機(jī)酸的固液比為5∶1～25∶1。
9、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種從銅冶煉渣中綜合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的控制反應(yīng)終酸濃度pH＜4。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種從銅冶煉渣中分離出鐵、銅、二氧硅三種組分的方法。本方法以銅冶煉渣為原料采用濕法化學(xué)冶金技術(shù)綜合回收銅渣中Fe、Cu、Si。主要采用鹽酸或無(wú)機(jī)酸浸取銅渣，在一定條件下根據(jù)二氧硅產(chǎn)品質(zhì)量要求，選定浸取的酸濃度、固液比、浸取溫度和浸取時(shí)間，經(jīng)過(guò)濾、干燥首先分離出二氧硅制得白炭黑；浸出過(guò)濾液經(jīng)中和沉淀、過(guò)濾、干燥、磨細(xì)，采用常規(guī)礦物加工方法選擇性分離出氧化鐵相與含銅相。
文檔編號(hào)C22B3/10GK101555551SQ20091009448
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者陳茂生 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)