一种以铜尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种以铜尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，该工艺中以铜尾矿等废弃物作为原料，将其与含氟酸液、盐酸以及硝酸进行反应，制备成高附加值的产物气相白炭黑并回收银、金、铂、铑、镍、钼等金属，所制得的产物中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g，达到了变废为宝的效果；上述制备工艺中所产生的酸性气体经负压水吸收罐吸收后，能够制得对应的酸液，当酸液浓缩到一定的浓度后可循环使用。同时本发明专利技术还提供了用于上述工艺中的生产装置，该生产装置所用到的零部件均为化工厂常用器具，成本低廉，能够实现大规模工业化生产。

Process and apparatus for preparing fumed silica and recovering metal from copper tailings

The invention provides a preparation of fumed silica and process for recovery of metal from copper tailings as raw material, the process for copper tailings and other waste as raw materials, and the fluoride acid, hydrochloric acid and nitric acid was prepared into high value-added products of fumed silica and silver recovery, gold, platinum, rhodium, nickel, molybdenum, the SiO2 content in the product is greater than 99.9%, determination of specific surface area of not less than 350m2/g of the multi point BET method, to turning waste into effect; the preparation of acid gas generated in the process of water absorption by negative pressure tank after absorption, to prepare the corresponding the acid, when the acid concentration to a certain concentration can be recycled after use. At the same time, the invention also provides a production device used in the process, and the components used in the production device are commonly used in chemical plants, and the utility model has the advantages of low cost and large scale industrial production.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用铜尾矿制备气相白炭黑并回收金属的工艺方法及装置，属于化工提纯及环保

技术介绍
据朱兵兵、田键、朱艳超、田进、申盛伟《铜尾矿综合利用现状与展望》一文介绍：我国铜矿资源开发利用历史悠久，铜尾矿以其庞大的数量及规模，在尾矿领域比较具有代表性。我国铜尾矿资源分布区域广泛，铜矿尾矿中的铜平均品位估计不低于0.077％。铜尾矿资源中铜的赋存状态复杂多样、铜的嵌布粒度细、铜的解离度低，而且铜尾矿中含泥量大，这些特点影响铜尾矿回收利用率，加大铜尾矿回收利用难度，制约铜尾矿有效综合利用技术的发展进步。据统计到2007年为止，全国铜尾矿的排放总量大约为24亿吨，且年排放量呈逐年增加的态势；尤其是近几年随着社会经济的不断发展和工业化进程的持续加速，尾矿排放速度持续增加，我国2013年尾矿产量达16.49亿吨，其中铜尾矿3.19亿吨，占尾矿产量的19.3％。根据我国铜尾矿资源组分含量及其基本特征，目前我国铜尾矿主要利用方式为尾矿回选提取有价成分、采矿填充以及用于制备建筑材料等方面，其中尾矿充填矿山采空区约占尾矿利用总量的53％，尾矿制备建筑材料约占尾矿利用总量的43％，尾矿回选与提取有价成分约占尾矿利用总量的3％。根据铜尾矿目前利用途径及所占比例分析，我国铜尾矿利用存在综合利用率不高，利用深度低，利用方式单一等诸多问题。根据铜尾矿的产量以及其物化特性分析，目前简单单一的利用方式并不能满足日益加剧的资源压力与环保要求，只有开展高效、高附加值、深度循环的资源化综合利用，才能真正地变废为宝，彻底解决尾矿堆积危害。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以铜尾矿为原料，制备气相白炭黑并回收银、金、铂、铑、镍、钼等金属的工艺及装置；它成功地避开了现今气相法制备白炭黑过程中使用氢气和氧气及高温水解的工艺过程，还解决了目前的铜尾矿不能高效利用的问题，该专利技术也使用于铜镍尾矿、铅锌尾矿、铜钼尾矿、银矿尾矿等其他有色金属尾矿的处理。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种以铜尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种以上混合，制得混合酸液备用；将铜尾矿分级，对于粒径大于150目的颗粒返回球磨机循环磨矿，在此过程中采用磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选，回收铁粉和重金属；对于粒径为150～250目的颗粒采用磁选机加跳汰机进行磁选和重力选，收集铁粉后的料浆再脱水制得固体物料，备用；对于粒径小于250目的泥浆经磁选机磁选后送入浓密机沉淀后，再用陶瓷过滤机脱水后与固体物料混合，备用；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将固体物料投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与固体物料中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，将滤渣进行纯化后可得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸干后，停止蒸发，用水洗除固体残留物中的盐后，再用硫酸对固体残留物进行处理，分离出其中的铜和铁后，最后对其组分分析，根据分析结果，对各种金属元素进行提纯分离回收。所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为1～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。步骤(1)中所述的磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+螺旋溜槽，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+螺旋溜槽，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+螺旋溜槽；所述的磁选机加跳汰机进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+跳汰机，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+跳汰机，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+跳汰机。步骤(1)中将磁选后的固体物料用浓盐酸进行处理，将其中的碱金属和碱土金属以氯盐的形式除去，脱除酸液，然后进行浮选除去长石后备用，浮选出的长石粉用做制备陶瓷原料。本专利技术还提供了用于上述工艺中的装置，所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气并对空气进行加热后送入化学反应系统中；所述化学反应系统由酸液储罐、料仓和反应釜组成，酸液储罐和料仓的底部通过管道与反应釜相连通，反应釜内设置有搅拌装置，反应釜的内衬为耐温、耐酸、耐磨材料，在反应釜底部的上方，设有一根环形的圆管，圆管上均匀分布有透气孔或透气管，反应釜内设置有一根以上的与环形的圆管相连通的竖管，所述竖管的顶端通过反应釜的釜盖上的管阀与热空气送入系统相连通；釜内壁自上而下或自下而上安装有紧贴釜壁的且呈螺旋线状的四氟毛细管束，该管束的上下两端分别与釜壁外的冷热介质通过其阀门连接，通过给管束内的毛细管通入冷热介质，为釜内反应系统提供加热或冷却。冷却系统由一级冷却釜和二级冷却釜串联组成；其中一级冷却釜与反应釜相连接，反应釜的釜盖上设有一根与一级冷却釜相连且深入到一级冷却釜底部中央的管道，一级冷却釜的内部设置有冷却装置，一级冷却釜的底部设置有出料阀，一级冷却釜的釜盖上设置有一根与二级冷却釜相连且深入到二级冷却釜底部中央的管道，所述的二级冷却釜的内部设置有冷却装置，二级冷却釜的底部设置有出料阀；二级冷却釜的釜盖上设置有一根与废气吸收系统相连接的管道，所述的废气吸收系统由一个以上的负压水吸收罐和酸雾吸收装置组成，负压水吸收罐的顶部设置有管道且通过管道与酸雾吸收装置中的引风机相连接。所述的热空气送入系统包括空气压缩机、空气储存罐、空气加热器及管道，空气压缩机、空气储存罐以及空气加热器通过管道相连接，管道上还设置有阀门和仪表。所述的圆管上均匀分布有直径为10～20mm的且朝向不同的透气管，相邻的透气管之间的间距为50～150mm，且相邻的透气管的伸出方向之间的夹角为60～120°，反应釜内设置有两根竖管，所述两根竖管分别连接于圆管的左右两端。所述一级冷却釜的冷却装置由转轴和冷却圆盘组成，所述转轴为一根外部包裹有聚四氟乙烯的空心圆管，转轴的顶端由一级冷却釜的釜盖上伸出，转轴内设置有一根自上而下的冷却水管A，冷却水管A的顶部为进水端且进水端与冷却水源相连接；转轴上均匀分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以铜尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将铜尾矿分级，对于粒径大于150目的颗粒返回球磨机循环磨矿，在此过程中采用磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选，回收铁粉和重金属；对于粒径为150～250目的颗粒采用磁选机加跳汰机进行磁选和重力选，收集铁粉后的料浆再脱水制得固体物料，备用；对于粒径小于250目的泥浆经磁选机磁选后送入浓密机沉淀后，再用陶瓷过滤机脱水后与固体物料混合，备用；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将固体物料投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与固体物料中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，将滤渣进行纯化后可得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸干后，停止蒸发，用水洗除固体残留物中的盐后，再用硫酸对固体残留物进行处理，分离出其中的铜和铁后，最后对其组分分析，根据分析结果，对各种金属元素进行提纯分离回收。...

【技术特征摘要】
1.一种以铜尾矿为原料制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将铜尾矿分级，对于粒径大于150目的颗粒返回球磨机循环磨矿，在此过程中采用磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选，回收铁粉和重金属；对于粒径为150～250目的颗粒采用磁选机加跳汰机进行磁选和重力选，收集铁粉后的料浆再脱水制得固体物料，备用；对于粒径小于250目的泥浆经磁选机磁选后送入浓密机沉淀后，再用陶瓷过滤机脱水后与固体物料混合，备用；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将固体物料投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与固体物料中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，将滤渣进行纯化后可得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空；当蒸发器内的酸液蒸干后，停止蒸发，用水洗除固体残留物中的盐后，再用硫酸对固体残留物进行处理，分离出其中的铜和铁后，最后对其组分分析，根据分析结果，对各种金属元素进行提纯分离回收。2.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于：所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为1～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。3.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述的磁选机加螺旋溜槽进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+螺旋溜槽，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+螺旋溜槽，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+螺旋溜槽；所述的磁选机加跳汰机进行磁选和重力选分为低中高三级，具体为先采用磁场强度为3000-5000高斯的磁选机+跳汰机，再采用磁场强度为5000-10000高斯的磁选机+跳汰机，最后采用磁场强度为10000高斯以上的磁选机+跳汰机。4.根据权利要求1所述的制备气相白炭黑并回收金属的工艺，其特征在于：步骤(1)中将固体物料用浓盐酸进行处理，将其中的碱金属和碱土金属以氯盐的形式除去，脱除酸液，然后进行浮选除去长石后备用，浮选出的长石粉用做制备陶瓷原料。5.一种用于权利要求1所述工艺中的装置，其特征在于：所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：田辉明，江军民，
申请(专利权)人：田辉明，
类型：发明
国别省市：湖北;42