从铜冶炼渣中综合回收FE、CU、SI的方法.pdf

本发明公开了一种从铜冶炼渣中分离出铁、铜、二氧硅三种组分的方法。本方法以铜冶炼渣为原料采用湿法化学冶金技术综合回收铜渣中Fe、Cu、Si。主要采用盐酸或无机酸浸取铜渣，在一定条件下根据二氧硅产品质量要求，选定浸取的酸浓度、固液比、浸取温度和浸取时间，经过滤、干燥首先分离出二氧硅制得白炭黑；浸出过滤液经中和沉淀、过滤、干燥、磨细，采用常规矿物加工方法选择性分离出氧化铁相与含铜相。

1、  一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步骤：将铜渣破碎至颗粒直径＜5mm；加入盐酸或无机酸；加热反应；搅拌，控制反应终酸浓度pH＜4，过滤分离二氧化硅，滤渣经干燥即得成品白炭黑；浸出过滤液加碱即石灰乳调节pH＝6～9，经沉淀、分离回收铁和铜，滤渣经干燥、破碎选择性分离出氧化铁相与含铜相；滤液经浓缩至饱和得成品液体氯化钙。

2、  根据权利要求1所述的从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，，其特征在于所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt％以上。

3、  根据权利要求1所述的从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的加热反应的温度为50～110℃之间，时间为0.5～16小时，搅拌的速度为60～500r/min。

4、  根据权利要求1所述的从铜冶炼渣中分离出铁、铜、硅的方法，其特征在于所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1～25∶1。

5、  一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步骤：将铜渣破碎至颗粒直径＜5mm；加入盐酸或无机酸；加热反应；搅拌，控制反应终酸浓度pH＜4；过滤分离二氧化硅，滤渣经干燥即得成品白炭黑；浸出过滤液中加入铜离子浓度的1.2倍铁粉量，经过30分种置换反应过滤回收金属铜；滤液加碱调节pH值至6~7，沉淀10分钟后再通过离心过滤机过滤得氢氧化铁，而后经干燥得氧化铁成品；滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。

6、  根据权利要求5所述的一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt％以上。

7、  根据权利要求5所述的一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的加热反应的温度为50～110℃之间，反应时间为0.5～16小时，搅拌的速度为60～500r/min。

8、  根据权利要求5所述的一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1～25∶1。

9、  根据权利要求5所述的一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于所述的控制反应终酸浓度pH＜4。

从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法
技术领域
本发明涉及从铜冶炼渣中分离出铁、铜、二氧硅三种组分的方法，特别是一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法。属湿法化学冶金技术。
背景技术
炼铜废渣主要来源于火法治炼工艺，如反射炉熔炼、闪速炉熔炼、诺兰达法、艾萨法等。据统据，我国每年铜渣产出量在150万吨以上，目前铜渣累计量已超过2500万吨。由于生产工艺的不同，铜渣的化学成份也有一定的差异，铜渣中均含有大量的有价金属元素，尤其是Cu(Wcu＝0.35~4.6％)和Fe(WFe22~63％)。而且铜渣中的物相主要有铁硅酸盐、铁氧化物、铜锍(Cu₂S-FeS固熔体)长石以及极少量的金属铁和金属铜等，其中WCu约有60％以硫化铜形式存在。SiO₂含量一般在22-39％左右。传统的处理方法是将这些废渣直接堆放，这样即占用了土地，又造成了铜、硅和铁资源的极大浪费及环境污染。目前国内外铜渣处理的方法主要有火法贫化(如反射炉贫化、电炉法等)、选矿法、湿法浸出(包括直接浸出、间接浸出和细菌浸出)和高温炭热法，仅能回收铜渣中的较少部分Fe和Cu，回收率较低，回收成本较高，综合回收利用率不高；选矿所得铁精矿产率低、含硅量严重偏高、成本高、质量差、限制了其在炼铁生产中的直接应用。此外，由于铜渣具有良好的物理机械性能，少量用于生产铜渣水泥、磨料工具或用作铺路材料(因矿渣的活性低、比重较大、亲水性差，应用于生产水泥和混凝土带来很大难度；再因渣中含有较多铁元素，故水泥厂现只将其用做铁质校正剂，但添加量很小，只占水泥重量的3％，市场无法大量消化，不可能从根本上解决问题)，但资源利用效率不高且有限，不能从根本上解决问题。因此开发铜渣综合利用，对资源循环利用和环境保护具有重要的现实意义。
目前存在的最大难点有：铜渣中铜、铁、硅镶嵌粒度极细且分布均匀，多种矿物互相包裹，使其结构致密坚硬、化学性质稳定，现有技术难于分离，资源化利用率较低；铜渣主要以铁硅酸盐、磁性氧化铁，铁橄榄石(2FeO.SiO₂)、磁铁矿(Fe₃O₄)及一些脉石组成的无定形玻璃体，弱磁性的铁橄榄石所占比例越大，磁选法降硅较困难，限制了其在炼铁生产中的直接应用；铜渣表面类似玻璃体，选矿药剂难以作用到其中包裹的铜元素，致使现有选矿方法效用较低。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提出了以铜冶炼渣为原料采用湿法化学冶金技术综合回收铜渣中Fe、Cu、SiO₂的方法。具有资源综合利用率高、加工成本低、工艺流程短、产品附加值高；二氧硅回收率≥75％，铜回收率≥76％，铁回收率≥85％；处理过程无废水排放，工艺废水能实现零排放；处理过程无固体废弃物产生，固体废物综合利用率达100％。
本发明是这样实现的：一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步骤：将铜渣破碎至颗粒直径＜5mm；加入盐酸或无机酸；加热反应；搅拌，控制反应终酸浓度pH＜4，过滤分离二氧化硅，滤渣经干燥即得成品白炭黑；浸出过滤液加碱即石灰乳调节pH＝6～9，经沉淀、分离回收铁和铜，滤渣经干燥、破碎选择性分离出氧化铁相与含铜相；滤液经浓缩至饱和得成品液体氯化钙。
所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt％以上，
所述的加热反应的温度为50～110℃之间，时间为0.5～16小时，搅拌的速度为60～500r/min，
所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1～25∶1。
一种从铜冶炼渣中综合回收Fe、Cu、Si的方法，其特征在于包括以下步骤：将铜渣破碎至颗粒直径＜5mm；加入盐酸或无机酸；加热反应；搅拌，控制反应终酸浓度pH＜4；过滤分离二氧化硅，滤渣经干燥即得成品白炭黑；浸出过滤液中碱调节pH值至6~7，沉淀10分钟后再通过离心过滤机过滤得氢氧化铁，而后经干燥得氧化铁成品；滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。
所述的加入盐酸或无机酸的浓度优在35Wt％以上。
所述的加热反应的温度为50～110℃之间，反应时间为0.5～16小时，搅拌的速度为60～500r/min。
所述的铜渣与盐酸或无机酸的固液比为5∶1～25∶1。
所述的控制反应终酸浓度pH＜4。
将铜渣破碎至颗粒直径＜5mm；盐酸或无机酸浓度优选在35Wt％以上，加热温度为50-110℃之间，液固比控制5∶1~25∶1，反应时间为0.5-16小时，搅拌速度为60-500r/min，控制反应终酸浓度PH＜4，有效分离Fe、Cu、SiO₂；通过过滤分离二氧化硅，滤渣经干燥(必要时辅于磨碎)即得成品白炭黑；滤液通过加碱(石灰乳)调节PH＝6-9(也可先萃取或加入铁粉置换回收铜)；经沉淀、分离回收铁和铜，滤渣经干燥、破碎、选择性分离出氧化铁相与含铜相；滤液经浓缩至饱和得成品液体氯化钙。
本技术方法与现有技术相比具有如下特点：
1、本技术具有资源综合利用率高、加工成本低、工艺流程短、产品附加值高；二氧硅回收率≥75％，铜回收率≥76％，铁回收率≥85％。
2、处理过程无废水排放，工艺废水能实现零排放。
3、处理过程无固体废弃物产生，固体废物综合利用率达100％。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面以实例进一步说明本发明的实质内容，但本发明的内容并不限于此。
实施例1：
将铜渣磨碎至5mm以下称重100g待用，用工业盐酸按35Wt％配制600ml置于1000ml烧杯中，而后放置可调电炉上加热至50℃，开启搅拌器调至60r/min，缓慢加入铜渣(固液比控制在6∶1)，控制反应终酸浓度PH＜4，待反应15小时后，通过离心过滤机(4000rpm，3分钟)并洗滤饼三次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达88％，纯度为85％)；滤液中加入铜离子浓度的1.2倍铁粉量，经过30分种置换反应过滤回收金属铜(铜回收率达76％)；滤液加碱(石灰水)调节pH值至6～7，沉淀10分钟后再通过离心过滤机过滤得氢氧化铁，而后经干燥得氧化铁成品(铁回收率为89％)；滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。
实施例2：
将铜渣磨碎至0.6mm以下称重100g待用，用工业盐酸按50Wt％配制1000ml置于2000ml烧杯中，而后放置可调电炉上加热至85℃，开启搅拌器调至500r/min，缓慢加入铜渣(固液比控制在10∶1)，待反应30分钟后，控制反应终酸浓度PH≤2，陈化20分钟，通过离心分离(2500rpm，5分钟)并洗滤饼三次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达89％，纯度为91％)；滤液中加入碱(石灰水)调节PH值至67，沉淀20分钟后再通过离心过滤机过滤，而后经干燥、破碎、磁选分离得氧化铁成品(铁回收率为85％)，铜回收率达79％。滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液产品。
实施例3：
将铜渣磨碎至0.6mm以下称重100g待用，用工业盐酸按40Wt％配制2000ml置于2500ml烧杯中，而后放置可调电炉上加热至95℃，开启搅拌器调至300r/min，缓慢加入铜渣(固液比控制在20∶1)，待反应60分钟后，控制反应终酸浓度PH＜4，陈化20分钟，通过离心过滤机(2500rpm，5分钟)并洗滤饼三次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达92％，纯度为93％)；滤液中加入碱(石灰水)调节PH值至7～9，沉淀20分钟后再通过离心过滤，滤饼经干燥、破碎磁选分离得氧化铁成品(铁回收率为87％)，铜回收率达82％。滤液经浓缩至饱和得氯化钙饱和溶液。
实施例4：
将铜渣磨碎至0.6mm以下称重100g待用，用工业硫酸按50Wt％配制1000ml置于2000ml烧杯中，而后放置可调电炉上加热至65℃，开启搅拌器调至500r/min，缓慢加入铜渣(固液比控制在10∶1)，并通入空气，待反应3小时后，陈化20分钟，通过离心过滤机(2500rpm，5分钟)并洗滤饼三次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达75％，纯度为81％)；滤液中加入铁粉置换分离铜(铜回收率达92％)，而后经浓缩得硫酸铁。
实施例5：
将铜渣磨碎至1.0mm以下称重100g待用，用工业盐酸按50Wt％配制1000ml置于2000ml烧杯中，而后放置可调电炉上加热至80℃，开启搅拌器调至200r/min，缓慢加入铜渣(固液比控制在10∶1)，并通入空气，待反应2小时后，PH≤1.5，陈化20分钟，通过离心过滤机(2500rpm，5分钟)过滤并洗滤饼三次，滤饼经烘干得成品白炭黑(硅回收率达85％，纯度为87％)；滤液中加入铁粉置换分离铜(铜回收率达90％)，而后经浓缩得聚合氯化铁(铁回收率为92％)。