銅爐灰渣的濕法處理

銅爐灰渣的濕法處理銅及銅合金的冶煉、熔化、鑄造等過(guò)程中產(chǎn)生的灰渣是銅及鋅的重要二次資源。冶金、機(jī)械制造、儀表等行業(yè)都有大量的這類(lèi)工業(yè)下腳料。渣中的金屬狀態(tài)，一是團(tuán)塊和顆粒，以重量計(jì)，占渣量的10%～80%不等，另一部分是粉末狀態(tài)的金屬或其氧化物。前者較易回收，在一些小型企業(yè)中，通常用石碾碾壓將附著在金屬塊上的煤渣等分別開(kāi)，而后用人工選擇。現(xiàn)在則選用鱷式破裂機(jī)粗碎篩選大粒金屬，繼之以磁選分出含鐵物，再經(jīng)適當(dāng)?shù)募?xì)碎后，用重選回收部分細(xì)金屬粒。這些金屬可以還原熔煉成粗銅或銅合金。殘留在灰砂中的即為粉末狀的金屬或其氧化物。含量在10%～20%，如含銅高于8%，一些冶煉廠回收作為銅冶煉的配料，而鋅在熔煉時(shí)多進(jìn)入煙塵或渣中。這種物料較適于用濕法冶金方法處理，流程比較短，回收率高，自動(dòng)化程度高。適于大規(guī)模生產(chǎn)，污染程度也較易掌握。下面列出選去大顆粒金屬后的渣灰分成分分析結(jié)果：銅7.77%、鋅18.05％、二氧化硅22.38%、氧化鋁13.48%、氧化鈣3.56%、氧化鎂2.78%、三氧化二鐵4.56%、二氧化錳0.23%、氧化鉀0.10%、氧化鈉0.37%、鎳0.051%、一氧化碳0.004%、鎘0.005%、鉛0.35%。物相分析表明，銅，鋅兩種元素均以金屬和氧化物形態(tài)存在。浸取氨浸可能是處理這類(lèi)物料的較好選擇，不僅由于銅、鋅兩者在氨性溶液中易于形成穩(wěn)定性高的協(xié)作物，而且渣灰中含有較高的鐵，氨浸可簡(jiǎn)化鐵的分別過(guò)程。但是從氨性溶液中回收金屬以及氨的循環(huán)使用技術(shù)上比酸性浸取過(guò)程簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)規(guī)模較小的情形下就更為突出。不過(guò)，如果原料含銅鋅特殊高，其他雜質(zhì)又較少時(shí)，氨浸直接高壓氫還原制取銅粉，而后蒸氨得到堿式碳酸鋅。這樣的流程雖設(shè)備要求較高，但比較簡(jiǎn)短而且效率高。有不少可取之處。用硫酸溶液進(jìn)行浸取效果也非常好。無(wú)論金屬鋅或氧化鋅都很簡(jiǎn)單溶于硫酸，浸取過(guò)程在瞬間完成。氧化銅浸取也較快，但金屬狀態(tài)的銅的浸取則要依靠于溫度和溶液的氧化還原電位。試驗(yàn)表明，用空氣作氧化劑，60℃下6小時(shí)，銅，鋅的浸出率均可達(dá)到95%，但溫度上升到80℃，則可在4小時(shí)達(dá)到相像的浸取率。由于反應(yīng)由氣——液傳質(zhì)速率掌握，因而劇烈的攪拌和充分的氧氣供應(yīng)有利于浸出速率的提高。由于起始酸度較高，因而原料中的鐵約有一半浸入溶液中。除鐵浸取液中含有大量的氫氧化鐵和硅酸溶膠，很難進(jìn)行固液分別，但在用空氣進(jìn)行充分的氧化之后，用石灰乳把浸取液pH值調(diào)整到3～3.5，則礦漿的過(guò)濾性能大為改善。當(dāng)然在這樣的條件下，鐵并不能完全除盡，還要在后續(xù)工序中進(jìn)—步除去。從除鐵之后的成分分析結(jié)果看，渣中的損失比較大，這是由于加入中和殘酸的石灰量較大，因而渣量較大之故。如能用氧化鋅等堿性物質(zhì)代替部分石灰乳，則損失可望得以削減。除氯渣灰中有時(shí)含有相當(dāng)多的氯化物，導(dǎo)致浸取液中每升常含數(shù)百毫克的氯離子，往往會(huì)危及后面的鋅產(chǎn)品，或是在電解時(shí)損害陽(yáng)極板。離子交換除氯雖是非常成熟而牢靠的方法，但是投資高，操作費(fèi)用較高，對(duì)整個(gè)體系的平衡也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。浸取液中含有銅離子，所以，以氯化亞銅的形式來(lái)沉淀除去氯是較為合理的途徑。每升溶液加入數(shù)克廢鋅塊或置換所得的濕銅粉，則溶液中的銅離子