一种铜冶炼烟尘资源化利用的方法与流程

[0001]
本发明涉及一种铜冶炼烟尘资源化利用的方法，属于冶金技术领域。


背景技术：

[0002]
近年来，我国铜冶炼产能不断扩张，2017年精炼铜产量达到890万t，但再生铜比例仅30%，原料自给率严重不足，仅30%~40%。为缓解原料紧张问题，冶炼企业处理复杂物料比例较大，尤其是造锍捕金技术的推广，搭配处理高砷金精矿比例增大，使得进入铜冶炼企业的砷量进一步提高。粗略估算，每年进入铜冶炼企业的砷量有近十万吨。冶炼过程中砷除部分以砷酸盐形式进入熔炼渣外，其他主要集中在烟尘（烟灰）、砷滤饼（硫化砷渣）和黑铜泥中，闪速熔炼工艺占比达到60%以上，底吹熔炼更是达到80%。铜冶炼企业烟尘产出率约为2%~8%，除含有一定的砷外，还富集有铜、锌、铅、铋、锑等有价金属。如不加以安全处置及资源化利用，就会造成资源的浪费，且其中具有高度迁移性的有价金属元素和有毒元素，经过自然风化和淋洗容易释放到自然环境中，对土壤、地表水、地下水等周边生态环境造成严重的污染和潜在危害，最终直接或间接地危害人类的生命健康。
[0003]
国内外针对铜冶炼烟尘处理进行了大量研究及生产实践，大致可分为火法和湿法两大类。火法主要是将砷挥发进入烟尘，焙砂浸出回收铜等，早期工业应用较多，但砷回收率低，难以避免砷污染问题。湿法可分为硫酸体系、氯盐体系和碱性体系几大类，近几年针对碱性浸出工艺进行了大量研究，但该工艺成本相对较高，砷以砷酸钠形式进入溶液，需进行转化回收。


技术实现要素：

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本发明的目的在于提供一种铜冶炼烟尘资源化利用的方法，通过对铜冶炼烟尘进行选冶联合处理，按照低温脱砷-浮选-低温脱砷的流程，能有效回收铜冶炼烟尘中的铜、铅、锌等有价金属，且尾渣可再次利用制作水泥掺和料等，从而达到减量化和资源化的目的。
[0005]
本发明的技术方案如下：首先将铜冶炼烟尘与生物制剂混合后进行低温脱砷，得到白砷和脱砷烟尘，然后将脱砷烟尘进行超声波清洗后再硫化，得到预处理后脱砷烟尘物料，再将物料碎磨处理后进行混合浮选，得到浮选混合精矿和浮选尾矿，向浮选混合精矿、浮选尾矿中分别加入生物制剂再进行低温脱砷，得到白砷、脱砷混合精矿和脱砷尾矿，然后将脱砷混合精矿经微波活化后进入烟化炉处理，促使混合精矿中的铜、铅、锌等有价金属挥发形成烟尘，再经布袋收尘器收集后得到铜铅锌烟化精矿，烟化炉尾渣由炉体尾部排出，经水淬处理后获得矿粉，矿粉可用作水泥掺合料，脱砷尾矿可用于制作多孔材料及生态修复材料。
[0006]
一种铜冶炼烟尘资源化利用的方法，具体步骤如下：（1）将铜冶炼烟尘与生物制剂充分混合得到混合物料，并将混合物料进行低温脱砷，得到白砷和脱砷烟尘；
（2）将步骤（1）获得的脱砷烟尘进行超声清洗，然后再进行硫化预处理，得到预处理脱砷烟尘物料；（3）将步骤（2）的预处理脱砷烟尘物料进行碎磨处理，然后再进行混合浮选，得到浮选混合精矿和浮选尾矿；（4）向步骤（3）得到的浮选混合精矿和浮选尾矿中分别加入生物制剂，然后分别进行低温脱砷处理，得到白砷、脱砷混合精矿和脱砷尾矿，脱砷尾矿可用于制作多孔材料及生态修复材料；（5）将步骤（4）的脱砷混合精矿经微波活化预处理后加入烟化炉中进行处理，得到铜铅锌烟化精矿和尾渣，烟化炉处理是促使混合精矿中的铜、铅、锌等有价金属挥发形成烟尘，再经布袋收尘器收集后得到铜铅锌烟化精矿，烟化炉尾渣由炉体尾部排出，经水淬处理后获得矿粉，矿粉可用作水泥掺合料。
[0007]
步骤（1）、（4）中的生物制剂为载硫生物炭、微硅粉、砷富集植物秸秆生物炭、硫酸和水的混合物，以质量百分比计，各组分为载硫生物炭20~50%、微硅粉10~40%、砷富集植物秸秆生物炭10~30%、硫酸5~15%、水10~20%。
[0008]
步骤（1）混合物料中生物制剂的质量占铜冶炼烟尘质量的1~3%。
[0009]
步骤（1）低温脱砷的温度为350~550℃。
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步骤（3）的碎磨处理是将脱砷烟尘物料碎磨至以质量计-0.074mm占70~90%。
[0011]
步骤（3）的混合浮选采用两次粗选一次精选，其中第一次粗选依次加入15~45 g/t组合捕收剂、组合捕收剂为乙黄药、乙硫氮和丁黄的组合物，10~30 g/t起泡剂松醇油，第二次粗选依次加入5~15g/t组合捕收剂、5~15g/t起泡剂松醇油，一次精选不添加药剂。
[0012]
步骤（5）烟化炉处理温度为600~1200℃，处理2~6h。
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本发明的有益效果是：（1）本发明对铜冶炼烟尘进行了有效的资源化利用，不仅得到了铜、铅、锌烟化精矿和白砷，且脱砷尾矿可用来制作多孔材料及生态修复材料，烟化炉的尾渣可送至水泥厂作为水泥的掺合料使用，达到了减量化和资源化的目的。
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（2）本发明通过选冶联合流程，铜冶炼烟尘砷的脱除率达95%左右，铜铅锌的回收率达85%左右，脱砷及回收有价金属效果好。
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（3）本发明工艺流程简单，药剂用量少，对环境无污染，绿色环保，资源化利用率高，应用前景广。
附图说明
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图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
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下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
[0018]
实施例1：本铜冶炼烟尘资源化利用的方法，如图1所示，具体步骤如下：（1）将铜冶炼烟尘与生物制剂充分混合得到混合物料，其中生物制剂为载硫生物炭、微硅粉、砷富集植物秸秆生物炭、硫酸和水的混合物，以质量百分比计，各组分为载硫生物炭20%、微硅粉20%、砷富集植物秸秆生物炭30%、硫酸10%、水20%，且生物制剂的质量占铜冶炼
烟尘质量的1%，将混合物料在350℃下进行低温脱砷，得到白砷和脱砷烟尘；（2）将步骤（1）获得的脱砷烟尘进行超声清洗，然后再进行硫化预处理，得到预处理脱砷烟尘物料；（3）将步骤（2）的预处理脱砷烟尘物料进行碎磨处理，碎磨至以质量计-0.074mm占70%，然后再进行混合浮选，混合浮选采用两次粗选一次精选，其中第一次粗选依次加入15g/t组合捕收剂，组合捕收剂为乙黄药、乙硫氮和丁黄的组合物，10 g/t起泡剂松醇油，第二次粗选依次加入5g/t组合捕收剂、5g/t起泡剂松醇油，一次精选不添加药剂，得到浮选混合精矿和浮选尾矿；（4）向步骤（3）得到的浮选混合精矿和浮选尾矿中分别加入生物制剂，然后分别在350℃下进行低温脱砷处理，得到白砷、脱砷混合精矿和脱砷尾矿，脱砷尾矿可用于制作多孔材料及生态修复材料；（5）将步骤（4）的脱砷混合精矿经微波活化预处理后加入烟化炉中进行处理，烟化炉处理温度为600℃，处理2h，促使混合精矿中的铜、铅、锌等有价金属挥发形成烟尘，再经布袋收尘器收集后得到铜铅锌烟化精矿，烟化炉尾渣由炉体尾部排出，经水淬处理后获得矿粉，矿粉可用作水泥掺合料。
[0019]
本实施例的结果如下表1、2所示，经过此资源化处理的铜冶炼烟尘，产品中有价金属铜、铅、锌的精矿回收率分别为77.65%、70.89%、69.56%，步骤（1）、步骤（4）两次脱砷的砷脱除率分别为88.56%、89.13%，效果较好。
[0020]
表1表2实施例2：本铜冶炼烟尘资源化利用的方法，如图1所示，具体步骤如下：（1）将铜冶炼烟尘与生物制剂充分混合得到混合物料，其中生物制剂为载硫生物炭、微硅粉、砷富集植物秸秆生物炭、硫酸和水的混合物，以质量百分比计，各组分为载硫生物炭40%、微硅粉10%、砷富集植物秸秆生物炭20%、硫酸15%、水15%，且生物制剂的质量占铜冶炼烟尘质量的2%，将混合物料在450℃下进行低温脱砷，得到白砷和脱砷烟尘；（2）将步骤（1）获得的脱砷烟尘进行超声清洗，然后再进行硫化预处理，得到预处理脱砷烟尘物料；（3）将步骤（2）的预处理脱砷烟尘物料进行碎磨处理，碎磨至以质量计-0.074mm占80%，然后再进行混合浮选，混合浮选采用两次粗选一次精选，其中第一次粗选依次加入30g/t组合捕收剂，组合捕收剂为乙黄药、乙硫氮和丁黄的组合物，20 g/t起泡剂松醇油，第二次粗选依次加入10g/t组合捕收剂、10g/t起泡剂松醇油，一次精选不添加药剂，得到浮选混合精矿和浮选尾矿；
（4）向步骤（3）得到的浮选混合精矿和浮选尾矿中分别加入生物制剂，然后分别在450℃下进行低温脱砷处理，得到白砷、脱砷混合精矿和脱砷尾矿，脱砷尾矿可用于制作多孔材料及生态修复材料；（5）将步骤（4）的脱砷混合精矿经微波活化预处理后加入烟化炉中进行处理，烟化炉处理温度为1000℃，处理4h，促使混合精矿中的铜、铅、锌等有价金属挥发形成烟尘，再经布袋收尘器收集后得到铜铅锌烟化精矿，烟化炉尾渣由炉体尾部排出，经水淬处理后获得矿粉，矿粉可用作水泥掺合料。
[0021]
本实施例的结果如表3、4所示，经过此资源化处理的铜冶炼烟尘，产品中有价金属铜、铅、锌的精矿回收率分别为82.76%、85.78%、86.32%，步骤（1）（4）两次脱砷的砷脱除率分别为95.63%、94.98%。
[0022]
表3表4实施例3：本铜冶炼烟尘资源化利用的方法，如图1所示，具体步骤如下：（1）将铜冶炼烟尘与生物制剂充分混合得到混合物料，其中生物制剂为载硫生物炭、微硅粉、砷富集植物秸秆生物炭、硫酸和水的混合物，以质量百分比计，各组分为载硫生物炭50%、微硅粉20%、砷富集植物秸秆生物炭10%、硫酸10%、水10%，且生物制剂的质量占铜冶炼烟尘质量的3%，将混合物料在550℃下进行低温脱砷，得到白砷和脱砷烟尘；（2）将步骤（1）获得的脱砷烟尘进行超声清洗，然后再进行硫化预处理，得到预处理脱砷烟尘物料；（3）将步骤（2）的预处理脱砷烟尘物料进行碎磨处理，碎磨至以质量计-0.074mm占90%，然后再进行混合浮选，混合浮选采用两次粗选一次精选，其中第一次粗选依次加入45g/t组合捕收剂，组合捕收剂为乙黄药、乙硫氮和丁黄的组合物，30g/t起泡剂松醇油，第二次粗选依次加入15g/t组合捕收剂、15g/t起泡剂松醇油，一次精选不添加药剂，得到浮选混合精矿和浮选尾矿；（4）向步骤（3）得到的浮选混合精矿和浮选尾矿中分别加入生物制剂，然后分别在550℃下进行低温脱砷处理，得到白砷、脱砷混合精矿和脱砷尾矿，脱砷尾矿可用于制作多孔材料及生态修复材料；（5）将步骤（4）的脱砷混合精矿经微波活化预处理后加入烟化炉中进行处理，烟化炉处理温度为1200℃，处理6h，促使混合精矿中的铜、铅、锌等有价金属挥发形成烟尘，再经布袋收尘器收集后得到铜铅锌烟化精矿，烟化炉尾渣由炉体尾部排出，经水淬处理后获得矿粉，矿粉可用作水泥掺合料。
[0023]
本实施例的结果如表5、6所示，经过此资源化处理的铜冶炼烟尘，产品中有价金属铜、铅、锌的精矿回收率分别为81.55%、86.19%、85.30%，步骤（1）、（4）两次脱砷的砷脱除率
分别为95.12%、95.36%。
[0024]
表5表6以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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