銅冶煉電塵灰綜合回收處理工藝研究

王寶宇，劉 鄭，朱寶月，管佳為

（吉林紫金銅業(yè)有限公司，吉林 琿春 133300）

目前，我國正在對(duì)銅冶煉電除塵灰進(jìn)行大量研究[6]。但Cu、Zn等貴金屬回收難度大，且As在濕法冶金中分散性強(qiáng)，不能深加工，不適合處理高Cu、高As粉塵。灰。電除塵灰中As的處理是冶金行業(yè)的一個(gè)重要課題，近年來國外進(jìn)行了許多相關(guān)研究[7]。不產(chǎn)生廢氣或殘?jiān)a(chǎn)生的電貧液可作為滲濾液回用。

1 銅冶煉電除塵灰綜合回收實(shí)驗(yàn)分析

在銅閃速熔煉過程中，煙塵會(huì)給煙氣處理系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的問題，煙氣處理系統(tǒng)通常由熱回收鍋爐和靜電除塵器組成。如果工藝操作不當(dāng)，煙塵可能在鍋爐壁上形成積垢，減少鍋爐傳熱，使表面受到腐蝕。關(guān)于冶金粉塵堆積層的熱導(dǎo)率，目前還沒有公開的數(shù)據(jù)，提供這些數(shù)據(jù)是本工作的重點(diǎn)。這項(xiàng)工作還側(cè)重于物理和化學(xué)特征的吸積和了解其形成機(jī)制。研究結(jié)果可用于冶金余熱鍋爐的尺寸標(biāo)注，也可為工藝模型提供準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)煙道積塵、松散過程煙道塵及其純化學(xué)成分進(jìn)行了表征，并測(cè)定了它們的傳熱性能[2]。

1.1 測(cè)試材料

試驗(yàn)原料為銅冶煉電塵灰、析純硫酸、工業(yè)鋅粉、硫酸工業(yè)鐵、工業(yè)氧化鋅。

1.2 測(cè)試方法

主要包括5個(gè)步驟：①酸浸：加熱溫度80℃，酸浸時(shí)間為2小時(shí)，固液反應(yīng)后分離，浸出液殘?jiān)糜跓嵋苯馃掋U，酸浸出液保存。②置換：Ar Ar Ar元素沉淀：在置換液中加入氧化鋅粉，調(diào)節(jié)pH至合適水平，根據(jù)As量加入硫酸鐵。析砷溫度80℃，析砷時(shí)間2小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)行固液分離，渣用芳酸鐵，液體用溶液。③除鐵：當(dāng)空氣通過arar元素溶液時(shí)，加入氧化鋅粉并攪拌調(diào)節(jié)pH值，液體中Fe析出，反應(yīng)后發(fā)生固液分離，制成鐵渣氫氧化鐵。在銅冶煉過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)流在環(huán)境壓力下進(jìn)行濕法冶金處理，以便以節(jié)能的方式恢復(fù)原值，并將金屬雜質(zhì)捕獲并轉(zhuǎn)化為可接受的狀態(tài)，以便處置到環(huán)境中。本發(fā)明的各種實(shí)施例的標(biāo)志性特征包括煙道粉塵的水浸出、金屬物種溶解的受控酸浸出階段、作為硫化物的銅的萃取以及在基本環(huán)境壓力下操作各種工藝階段的能力。

2 銅冶煉電塵灰綜合回收的工業(yè)應(yīng)用

2.1 工業(yè)應(yīng)用的先決條件

（1）銅回收率高。經(jīng)多次中小型實(shí)驗(yàn)證明，電除塵灰精煉銅回收率達(dá)到89%以上。

（2）減少環(huán)境負(fù)荷。工藝計(jì)劃不排放排放物。

（3）巨大的經(jīng)濟(jì)效益。冶煉銅精礦產(chǎn)生的硅酸鹽爐渣含有銅、鐵等貴重物品，以及鉛、砷等重金屬，被認(rèn)為是有害物質(zhì)。本文采用SEM-MLA、XRD、TG-DTA和ICP-MS等技術(shù)對(duì)各種廢渣進(jìn)行了表征，開發(fā)了一種從硅酸鹽中分離貴重物品的回收工藝，從而生產(chǎn)出高附加值產(chǎn)品，同時(shí)減少了環(huán)境問題。結(jié)果表明，空冷渣中的主要物相為鐵鋁石和磁鐵礦，水冷渣中的主要物相為非晶態(tài)。熱力學(xué)計(jì)算和碳熱還原實(shí)驗(yàn)表明，用少量的石灰和氧化鋁，在1350℃處理，兩種類型的銅和鐵都能得到回收℃（1623K）或更高溫度30分鐘。二次熔渣可回收用于玻璃和/或陶瓷工業(yè)。

2.2 流程

（1）工藝設(shè)計(jì)。酸浸溫度控制在85℃～90℃。

（2）工藝流程說明。精制的電除塵器灰從電除塵器下部刮板進(jìn)入原小儲(chǔ)罐，由原料倉泵泵入儲(chǔ)灰罐。

（3）工藝流程圖。

2.3 行業(yè)管理

采用48小時(shí)pH靜態(tài)浸出試驗(yàn)（CEN/ts14997）研究了贊比亞銅帶Mufulira銅冶煉廠電除塵器粉塵的浸出行為。pH值范圍為3～7。金屬的最高濃度在pH值為3～4.5時(shí)釋放，其中包括粉塵懸浮液的自然pH值（4.3）。在pH值為3時(shí)，約有40%的銅被浸出，浸出率為107g/kg。在pH值為4～7的條件下，硫鈣石與水接觸溶解，水化硫酸銅析出，冶煉廠附近受粉塵污染的土壤系統(tǒng)可能因淋濾而產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境影響。在本研究中，兩種不同的粉煤灰樣品進(jìn)行了調(diào)查，以探討回收范圍的可燃物。其中一個(gè)沒有顯示出任何復(fù)蘇潛力。第二個(gè)樣品表明，大約40%的材料可以回收，35%的固定碳和10841kjkg（-1）總熱值。提出了回收的工藝流程。據(jù)估計(jì)，對(duì)于一個(gè)年產(chǎn)20萬噸（Mtpy）的小型直接還原鐵工廠，每年可從傾倒產(chǎn)生的飛灰中節(jié)省約3.4公頃的土地，同時(shí)回收1.83兆瓦的電能。

2.4 項(xiàng)目變更技術(shù)特點(diǎn)

（1）恒板獨(dú)特的銅冶煉工藝產(chǎn)生的蒸汽用于加熱酸浸槽中的電除塵灰漿，無需增設(shè)燃煤鍋爐即可節(jié)能。在銅閃速熔煉過程中，煙塵會(huì)給煙氣處理系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的問題，煙氣處理系統(tǒng)通常由熱回收鍋爐和靜電除塵器組成。

（2）能耗低。如果工藝操作不當(dāng)，煙塵可能在鍋爐壁上形成積垢，減少鍋爐傳熱，使表面受到腐蝕。關(guān)于冶金粉塵堆積層的熱導(dǎo)率，目前還沒有公開的數(shù)據(jù)，提供這些數(shù)據(jù)是本工作的重點(diǎn)。這項(xiàng)工作還側(cè)重于物理和化學(xué)特征的吸積和了解其形成機(jī)制。研究結(jié)果可用于冶金余熱鍋爐的尺寸標(biāo)注，也可為工藝模型提供準(zhǔn)確的輸入數(shù)據(jù)。通過實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)煙道積塵、松散過程煙道塵及其純化學(xué)成分進(jìn)行了表征，并測(cè)定了它們的傳熱性能。

3 銅冶煉電塵灰綜合回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 初始酸度和反應(yīng)溫度對(duì)銅冶煉粉塵灰中Cu、Zn、As浸出率的影響

因此，80g/L的酸度是最佳酸度。銅冶煉粉塵的反應(yīng)溫度為30℃～80℃。采用48小時(shí)靜態(tài)浸出試驗(yàn)（CEN/TS 14997）研究了贊比亞銅冶煉廠（Cuberbelt）電除塵器粉塵的浸出行為。pH值范圍為3～7。金屬的最高濃度在pH值為3～4.5時(shí)釋放，其中包括粉塵懸浮液的自然pH值（4.3）。在pH值為3時(shí)，約有40%的銅被浸出，浸出率為107g/kg。在pH值為4～7的條件下，硫鈣石與水接觸溶解，水化硫酸銅析出，冶煉廠附近受粉塵污染的土壤系統(tǒng)可能因淋濾而產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境影響。冶煉銅精礦產(chǎn)生的硅酸鹽爐渣含有銅、鐵等貴重物品，以及鉛、砷等重金屬，被認(rèn)為是有害物質(zhì)。本文采用SEM-MLA、XRD、TG-DTA和ICP-MS等技術(shù)對(duì)各種廢渣進(jìn)行了表征，開發(fā)了一種從硅酸鹽中分離貴重物品的回收工藝，結(jié)果表明，空冷渣中的主要物相為鐵鋁石和磁鐵礦，水冷渣中的主要物相為非晶態(tài)。熱力學(xué)計(jì)算和碳熱還原實(shí)驗(yàn)表明，用少量的石灰和氧化鋁，在1350℃處理，兩種類型的銅和鐵都能得到回收℃（1623K）或更高溫度30分鐘。二次熔渣可回收用于玻璃和/或陶瓷工業(yè)。

3.2 鋅粉用量對(duì)Cu取代率的影響

根據(jù)酸浸液中銅的含量，在溶液中加入鋅粉，將銅與鋅的摩爾比分別設(shè)定為1：1、1：1.1、1：1.2、1：1.3、1：1.4。這說明鋅粉的增加有利于酸浸液中Cu的轉(zhuǎn)化。這可以用其他金屬（例如Cd和Pb）代替多余的鋅粉。上述實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)Cu與Zn的摩爾比為1:1.2時(shí)，鋅粉的加入量最佳。

硫酸鐵對(duì)As去除的影響。硫酸鐵根據(jù)置換溶液的As含量添加到溶液中。表明它會(huì)增加。硫酸鐵對(duì)溶液有益。As轉(zhuǎn)化為砷酸鐵。加入硫酸鐵后，F(xiàn)e與As的摩爾比在1.1～1.3范圍內(nèi)。我明白。添加最佳量的硫酸鐵。1、根據(jù)置換液中且焦糖元素沉淀溫度為80℃，ar沉淀元素沉淀時(shí)間為2小時(shí)。金屬冶煉通常是環(huán)境隔室局部污染的原因。從冶煉設(shè)施中逸出的粉塵物質(zhì)不僅沉降在土壤中，而且還可以直接影響生活在這些操作附近的居民（通過攝入或吸入）。研究贊比亞銅帶銅鈷冶煉廠的粉塵，以了解污染物的固體形態(tài)，以及在模擬胃液和肺液中進(jìn)行體外試驗(yàn)，評(píng)估人體暴露風(fēng)險(xiǎn)的生物可接受性。根據(jù)我們的結(jié)果，可以識(shí)別潛在的危險(xiǎn)，特別是從吸入粉塵中，生物可接受的分?jǐn)?shù)為污染物總濃度的21%至89%。與此相反，模擬肺液提取物的生物可接受分?jǐn)?shù)相對(duì)較低，其值為總污染物濃度的0.01%（Pb）至16.5%（Co）。（70kg，每天攝入50mg粉塵），略超過可耐受的Co每日攝入量限值（1.66×粉煤灰和1.19×對(duì)于礦渣粉塵，偶爾也適用于Pb（1.49×,粉煤灰）和As（1.64×,靜電除塵器粉塵）。鈷被認(rèn)為是最重要的污染物，在跨學(xué)科研究中，贊比亞銅帶工業(yè)區(qū)居民接觸粉塵顆粒的直接途徑應(yīng)進(jìn)一步研究。

3.3 pH值對(duì)除鐵的影響

當(dāng)?shù)V石被硫酸消化時(shí)，會(huì)形成一種漿液，可以過濾以制備濕法磷酸。含氟空氣用水擦洗以防止空氣污染。洗滌水在水池中冷卻并循環(huán)到洗滌塔。此時(shí)濾渣中Zn含量低，提高溶液pH值有利于去除Fe2+，酸度越高，底層溶液中Zn2+水解越少，說明損失降低了。少了。隨著溶液pH值的不斷升高，溶液中Fe的質(zhì)量濃度略有下降，但濾渣中Zn的含量急劇增加[5]。

3.4 電除塵灰在銅冶煉過程中酸浸的實(shí)際應(yīng)用

酸浸出殘?jiān)腃u的含量小于1%，如含量不足1.5%時(shí)，F(xiàn)e的含量小于3.5%，Zn含量小于0.5%，鉛含量大于65%。制成Hinamari它被運(yùn)輸供冶煉廠使用，用作冶煉鉛的原料，可以繼續(xù)觀察后續(xù)，尋找更好的工藝條件。

4 結(jié)論

綜上所述，以上的銅冶煉電除塵灰，其綜合治理難度比較大。經(jīng)酸浸、壓濾、置換、沉淀、除鐵、電積等工藝處理，綜合回收Cu、Zn、Pb、As，有效脫電塵灰。[6]在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，獲得了最佳的工藝條件，具有良好的實(shí)驗(yàn)效果和行業(yè)應(yīng)用響應(yīng)。這為國內(nèi)銅冶煉行業(yè)處理電塵灰開辟了新途徑。具有較高的推進(jìn)價(jià)值和應(yīng)用價(jià)值。