從蒸硒渣中回收銅的新工藝研究

房孟釗

（1. 大冶有色金屬有限責任公司，湖北 黃石 435002；2. 有色金屬冶金與循環(huán)利用湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435002）

1 引言

湖北某冶煉廠對蒸硒渣脫銅的處理工藝為高酸高溫脫銅→分銅液蒸發(fā)結(jié)晶→蒸發(fā)結(jié)晶后液調(diào)pH值中和→中和渣返回銅冶煉系統(tǒng)→中和后液排入污水系統(tǒng)處理［1-2］。該工藝的缺點是蒸發(fā)結(jié)晶得到的硫酸銅產(chǎn)品品位低、雜質(zhì)高，生產(chǎn)成本高、外銷價格低；另外，將中和渣返回銅冶煉系統(tǒng)，占用生產(chǎn)資源，導致成本增加。因此，如何高效回收分銅液中的銅，提高硫酸銅品位，減少中和渣量，降低生產(chǎn)成本，一直是企業(yè)努力攻克的難題。

經(jīng)文獻調(diào)研，結(jié)合多次試驗，通過萃取銅的工藝方法，得到高純度的分銅液，蒸發(fā)結(jié)晶后得到高品位的硫酸銅［3-7］。該方法萃取劑損失較小，可重復利用，反萃液也可返回酸浸分銅工序中作為酸與水重復利用，不僅可節(jié)約酸浸分銅工序的硫酸用量和工業(yè)用水，而且還可大大降低后續(xù)廢水的處理量。通過對蒸硒渣中低酸浸銅開展試驗研究可為實際生產(chǎn)提供重要的參考依據(jù)。

2 試驗介紹

2.1 試驗原料

試驗原料取自該冶煉廠稀貴車間生產(chǎn)的中間物料蒸硒渣，其中有價金屬成分見表1。

表1 蒸硒渣的成分

2.2 試驗思路及方案

根據(jù)試驗原料可知，為了控制浸出液含銅5～20g/L，最大的固液比不能超過112g（蒸硒渣）∶1L（水）。因此，通過在不同固液比、浸出時間、溫度、酸量等條件下對蒸硒渣進行低酸浸銅的試驗研究，找到較佳工藝條件。首先，保證浸出液達到后續(xù)萃取銅工藝的相關(guān)要求（浸出液含銅5～20g/L，含酸10～15g/L），為后續(xù)實現(xiàn)工業(yè)化應用提供條件；其次，盡可能達到工業(yè)生產(chǎn)上對酸浸渣含銅量小于1.8%的要求。

2.3 浸出試驗準備與裝置

在干燥箱中，恒溫105℃，取經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯硫酸化焙燒的同一批次蒸硒渣放入干燥箱中備用，蒸硒渣的低酸浸銅試驗均在如圖1所示的裝置中完成。

圖1 蒸硒渣低酸浸出試驗裝置

2.4 試驗原理

在采用低酸浸出蒸硒渣中銅的試驗過程中，可能發(fā)生的化學反應見式（1）～（6）。

2.5 試驗研究的流程圖

如圖2所示，采用低酸浸銅-萃取銅-蒸發(fā)結(jié)晶濃縮的主工藝路線，生產(chǎn)達到行業(yè)標準的一級品硫酸銅產(chǎn)品，即CuSO4·5H2O≥98%。

圖2 試驗研究的流程圖

3 結(jié)果與討論

3.1 固液比對浸出試驗的影響

（1）不加酸試驗：在不加酸、浸出時間為4h、浸出溫度85℃、1L水的條件下，分別加入25g、45g、50g蒸硒渣進行浸出試驗。試驗結(jié)果如表2所示。隨著固液比的增大，浸出液中銅濃度逐漸增加，浸出液含酸逐漸升高，證明了蒸硒渣中含有酸；浸出渣含銅先增多再減少，說明蒸硒渣中雜質(zhì)消耗了部分酸，抑制了銅的浸出。

表2 不加酸條件下的浸出結(jié)果

（2）相同pH值的試驗：保持pH值為1.5（pH值為1.5時的酸度理論值為11g/L，酸度越低，對于后續(xù)萃取越有利）、1L水、浸出時間4h、溫度85℃的條件，分別加入50g、75g、100g、125g蒸硒渣。在分銅過程中，保持pH值為1.5。試驗結(jié)果如表3所示。隨著固液比的增大，浸出液中的銅濃度逐漸升高，浸出渣含銅逐漸增多，即浸出率逐漸降低。雖然不同固液比得到的浸出液含銅均＜20g/L，但是只有固液比為50∶1時，浸出渣含銅為1.67%，＜1.8%，滿足后續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)計要求。因此，選擇固液比50∶1較為合適。

表3 不同固液比試驗結(jié)果

3.2 浸出時間對浸出試驗的影響

試驗條件：1L水、50g蒸硒渣、溫度85℃，浸出時間分別為2h、5h、6h、7h。在分銅過程中，保持pH值為1.5。試驗結(jié)果如表4所示。隨著浸出時間的延長，浸出液中銅濃度先逐漸升高隨后降低，浸出渣含銅先逐漸減少隨后增多，即浸出率先逐漸增大隨后減小。說明時間的延長，有利于銅的浸出，但是浸出時間達到6h后，反應時間不再是提高銅浸出率的主要因素。因此，選擇浸出時間6h較為合適，浸出渣含銅最低，為1.27%。

表4 不同浸出時間試驗結(jié)果

3.3 溫度對浸出試驗的影響

（1） 相同pH值的試驗：保持pH值為1.5、1L水、50g蒸硒渣、浸出時間為6h的條件，浸出溫度分別設(shè)置為25℃、45℃、65℃、85℃、95℃。在分銅過程中，由于蒸硒渣中銅、砷、碲等金屬不斷消耗酸，造成pH值升高。為了保持整個試驗過程中pH值為1.5，分別加酸3.33g、2.09g、0.70g、0.42g、0.12g。試驗結(jié)果如表5所示。隨著溫度的升高，浸出液含銅逐漸減少，浸出渣含銅先增多，隨后減少，再隨后又逐漸增多，浸出率逐漸減小后又逐漸增大。無法判斷出溫度對分銅過程的影響，是因為在分銅過程中，為了保持相同的pH值，分別補入了不同的酸量，造成溫度的升高對浸出試驗的影響波動較大，同時說明了酸量在浸出試驗過程中是主要的影響因素。因此，不能選擇相同pH值作為控制條件。

表5 相同pH值條件下試驗結(jié)果

（2）加同等酸量的試驗：浸出時間為6h的條件下，浸出溫度分別設(shè)置為25℃、45℃、65℃、85℃、95℃，各試驗溫度均加工業(yè)濃硫酸3.75g、1L水、50g蒸硒渣。在分銅過程中，不同溫度條件下加相同量的工業(yè)濃硫酸3.75g。試驗結(jié)果如表6所示。溫度在25～65℃時，隨著溫度的升高，浸出渣含銅不變；溫度在75～95℃時，隨著溫度的升高，浸出渣含銅先減少后不變。浸出渣含銅0.4%～0.9%，均達到試驗目標要求。說明在加入相同酸量的條件下，溫度的升高有利于銅的浸出，浸出渣含銅均遠小于1.8%，浸出液含銅均小于20g/L，但是，浸出液含酸均大于15g/L，還需進一步優(yōu)化。綜上所述，浸出溫度選取85℃比較合適。

表6 相同酸量條件下試驗結(jié)果

3.4 酸量對浸出試驗的影響

在蒸硒渣50g、1L水、50g蒸硒渣、浸出時間為6h、浸出溫度為85℃的條件下，分別加入工業(yè)濃硫酸0g、2.08g、4.02g、6.06g、8.03g、10.05g。試驗結(jié)果如表7所示。隨著酸量的增加，浸出液含銅逐漸增多，浸出渣含銅逐漸減少，浸出率逐漸增大，浸出渣含銅均小于1.8%，再次證明酸量是浸出試驗的主要影響因素。考慮到后續(xù)萃取銅的酸度要求＜15g/L，因此，選擇加酸2.08g比較合適。如表7，加酸2.08g的試驗結(jié)果為：浸出渣含銅1.21%；浸出液含銅8.64g/L，＜20g/L，含酸13.94g/L；浸出率達到97.16%。

表7 固液比50∶1條件下試驗結(jié)果

4 結(jié)論

（1）試驗證明蒸硒渣含有酸。在相同pH值的條件下，隨著固液比的增大，浸出液中銅濃度逐漸升高，浸出渣含銅逐漸增多，浸出率逐漸降低。選擇固液比50∶1較為合適。

（2）在相同pH值的條件下，隨著浸出時間的延長，浸出液中銅濃度先逐漸升高隨后降低，浸出渣含銅先逐漸減少隨后增多。浸出時間6h較為合適，浸出渣含銅最低，為1.27%。

（3） 在相同pH值的條件下，受補入酸量的影響，無法判斷出溫度的升高對浸出試驗的影響。加相同的酸量條件下，溫度在25～65℃時，隨著溫度的升高，浸出渣含銅不變。溫度在75～95℃時，隨著溫度的升高，浸出渣含銅先減少后不變。浸出溫度選取85℃比較合適。

（4）酸量是浸出試驗的主要影響因素。隨著酸量的增加，浸出液含銅逐漸增多，浸出渣含銅逐漸減少。

（5） 較佳的酸浸條件為：固液比50∶1，浸出時間6h，溫度85℃，補酸2.08g，得到浸出液含銅8.64g/L，含酸13.94g/L，浸出渣含銅1.21%。