处理铜渣的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了处理铜渣的系统和方法，该系统包括：还原装置，其具有铜渣入口、还原煤入口、金属化球团出口及含有氧化锌和硫酸铅的烟灰出口；酸浸分离装置，其具有物料入口、酸液入口、含锌浸出液出口和铅渣出口；氧化焙烧装置，其具有空气入口、铅渣入口、含有粗氧化铅的焙烧产物出口和含有二氧化硫的烟气出口；除铁装置，其具有含锌浸出液入口、双氧水入口、第一酸度调节剂入口、除铁含锌浸出液出口和铁渣出口；沉锌处理装置，其具有除铁含锌浸出液入口、石灰乳入口、第二酸度调节剂入口、碱式硫酸锌出口和提锌废液出口。采用该系统可以实现含有氧化锌和硫酸铅的烟灰中铅、锌有价金属的回收利用，其中，铅的回收率为99％以上，锌的回收率为98％以上。

【技术实现步骤摘要】
处理铜渣的系统和方法
本专利技术属于有色金属提取领域，具体而言，本专利技术涉及处理铜渣的系统和方法。
技术介绍
铜渣是炼铜过程中产生的渣，冶炼1吨精铜的同时会产生2.2吨铜渣。我国炼铜炉渣产量大，年产150万吨左右。铜渣大量堆积会带来严重的水体污染和土壤污染，因此加强铜渣的综合利用非常重要。铜渣中含有大量的铁金属资源，目前的研究中，转底炉直接还原对铜渣中铁的回收效果比较好。在转底炉直接还原冶炼过程中，铜渣中的锌和铅等会以单质蒸汽的形式进入烟道，在烟道中再次被空气冷却氧化后形成烟道灰。化学成分和物相分析表明，烟道灰里面的主要有价成分为氧化锌(40～70％)和硫酸铅(10～20％)，还有少量的铁、氧化镁、二氧化硅、氧化钾和氧化钠等杂质成份。目前，对于这种铜渣直接还原转底炉烟道灰的利用鲜有文献报道。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种处理铜渣的系统和方法，采用该系统可以实现铜渣中铅、锌有价金属元素的综合回收利用，其中，铅的回收率为99％以上，锌的回收率为98％以上。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种处理铜渣的系统。根据本专利技术的实施例，所述系统包括：还原装置，所述还原装置具有铜渣入口、还原煤入口、金属化球团出口以及含有氧化锌和硫酸铅的烟灰出口；酸浸分离装置，所述酸浸分离装置具有物料入口、酸液入口、含锌浸出液出口和铅渣出口，所述物料入口与所述含有氧化锌和硫酸铅的烟灰出口相连；氧化焙烧装置，所述氧化焙烧装置具有空气入口、铅渣入口、含有粗氧化铅的焙烧产物出口和含有二氧化硫的烟气出口，所述铅渣入口与所述铅渣出口相连；除铁装置，所述除铁装置具有含锌浸出液入口、双氧水入口、第一酸度调节剂入口、除铁含锌浸出液出口和铁渣出口，所述含锌浸出液入口与所述含锌浸出液出口相连；沉锌处理装置，所述沉锌处理装置具有除铁含锌浸出液入口、石灰乳入口、第二酸度调节剂入口、碱式硫酸锌产品出口和提锌废液出口，所述除铁含锌浸出液入口与所述除铁含锌浸出液出口相连。由此，根据本专利技术实施例的处理铜渣的系统通过将铜渣和还原煤供给至还原装置中进行还原处理，铜渣中的锌和铅被还原后以单质蒸汽的形式进入烟道，在烟道中被空气冷却氧化后形成含有氧化锌和硫酸铅的烟灰，其中氧化锌含量40～70wt％，硫酸铅含量10～20wt％，全铁含量0.5～3wt％。然后将含有氧化锌和硫酸铅的烟灰供给至酸浸分离装置中，酸液可使得含有氧化锌和硫酸铅的烟灰中的锌形成可溶性锌金属盐，而其中的铅形成不可溶性铅金属盐，从而得到含锌浸出液和铅渣，其中，含锌浸出液中除了含有可溶性锌金属盐之外，还有被酸溶解的镁离子、铁离子、钾离子和钠离子等；铅渣中除了含有不可溶性铅金属盐之外，还有二氧化硅。接着将铅渣在空气气氛下进行氧化焙烧处理，其中的不可溶性铅金属盐被氧化分解，形成含有粗氧化铅的焙烧产物，其中铅的回收率可达99％以上。含锌浸出液在双氧水的作用下，其中的铁全部氧化为三价铁，通过添加第一酸度调节剂控制整个溶液的pH值，使得含锌浸出液中的铁以稳定化合物针铁矿沉淀的形式析出，得到铁渣和除铁含锌浸出液。除铁含锌浸出液在石灰乳的作用下，通过添加第二酸度调节剂控制整个溶液的pH值，其中的锌以碱式硫酸锌的形式沉淀，锌的回收率可达98％以上，而镁、钾、钠等杂质离子进入提锌废液。由此，采用该系统可以实现铜渣中铅、锌有价金属元素的综合回收利用，其中，铅的回收率为99％以上，锌的回收率为98％以上。另外，根据本专利技术上述实施例的处理铜渣的系统，还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述还原装置为转底炉。由此，可以显著提高铜渣中铅和锌的回收率。在本专利技术的再一个方面，本专利技术提出了一种采用上述处理铜渣的系统处理铜渣的方法，根据本专利技术的实施例，该方法包括：(1)将铜渣、还原煤供给至所述还原装置中进行还原处理，以便得到金属化球团以及含有氧化锌和硫酸铅的烟灰；(2)将所述含有氧化锌和硫酸铅的烟灰与酸液供给至所述酸浸分离装置中进行酸浸分离处理，以便得到含锌浸出液和铅渣；(3)将铅渣和空气供给至所述氧化焙烧装置中进行氧化焙烧处理，以便得到含有粗氧化铅的焙烧产物和含有二氧化硫的烟气；(4)将所述含锌浸出液、双氧水和第一酸度调节剂供给至所述除铁装置中进行除铁处理，以便得到除铁含锌浸出液和铁渣；(5)将所述除铁含锌浸出液、石灰乳和第二酸度调节剂供给至所述沉锌处理装置中进行沉锌处理，以便得到碱式硫酸锌产品和提锌废液。由此，根据本专利技术实施例的处理铜渣的方法通过将铜渣和还原煤供给至还原装置中进行还原处理，铜渣中的锌和铅被还原后以单质蒸汽的形式进入烟道，在烟道中被空气冷却氧化后形成含有氧化锌和硫酸铅的烟灰，其中氧化锌含量40～70wt％，硫酸铅含量10～20wt％，全铁含量0.5～3wt％。然后将含有氧化锌和硫酸铅的烟灰供给至酸浸分离装置中，酸液可使得含有氧化锌和硫酸铅的烟灰中的锌形成可溶性锌金属盐，而其中的铅形成不可溶性铅金属盐，从而得到含锌浸出液和铅渣，其中，含锌浸出液中除了含有可溶性锌金属盐之外，还有被酸溶解的镁离子、铁离子、钾离子和钠离子等；铅渣中除了含有不可溶性铅金属盐之外，还有二氧化硅。接着将铅渣在空气气氛下进行氧化焙烧处理，其中的不可溶性铅金属盐被氧化分解，形成含有粗氧化铅的焙烧产物，其中铅的回收率可达99％以上。含锌浸出液在双氧水的作用下，其中的铁全部氧化为三价铁，通过添加第一酸度调节剂控制整个溶液的pH值，使得含锌浸出液中的铁以稳定化合物针铁矿沉淀的形式析出，得到铁渣和除铁含锌浸出液。除铁含锌浸出液在石灰乳的作用下，通过添加第二酸度调节剂控制整个溶液的pH值，其中的锌以碱式硫酸锌的形式沉淀，锌的回收率可达98％以上，而镁、钾、钠等杂质离子进入提锌废液。由此，采用该方法可以实现铜渣中铅、锌有价金属元素的综合回收利用，其中，铅的回收率为99％以上，锌的回收率为98％以上。另外，根据本专利技术上述实施例的处理铜渣的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述酸液为选自硫酸、硝酸和盐酸中的至少一种，优选硫酸。由此，可显著提高铅的回收率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(2)中，所述硫酸的体积浓度为5～30％。由此，可进一步提高铅的回收率。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(3)中，所述氧化焙烧处理的温度为800～850摄氏度。由此，可进一步提高铅的回收率。在本专利技术的一些实施例中，步骤(4)是按照下列步骤进行的：(4-1)将所述含锌浸出液与双氧水混合，以便将所述含锌浸出液中的铁氧化为三价铁；(4-2)采用第一酸度调节剂调整步骤(4-1)得到混合液的pH，在温度80～100摄氏度的条件下，使得混合液中的铁以FeOOH沉淀形式析出；(4-3)将步骤(4-2)所得溶液进行过滤，以便得到除铁含锌浸出液和铁渣。由此，可显著提高碱式硫酸锌的纯度。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(4-2)中，采用所述第一酸度调节剂调整步骤(4-1)得到混合液的pH为3～5。由此，可进一步提高碱式硫酸锌的纯度。在本专利技术的一些实施例中，在步骤(5)中，采用所述第二酸度调整剂调整含有除铁含锌浸出液和石灰乳的混合液的pH为6～10。由此，可显著提高锌的回收率。在本专利技术的一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理铜渣的系统，其特征在于，包括：还原装置，所述还原装置具有铜渣入口、还原煤入口、金属化球团出口以及含有氧化锌和硫酸铅的烟灰出口；酸浸分离装置，所述酸浸分离装置具有物料入口、酸液入口、含锌浸出液出口和铅渣出口，所述物料入口与所述含有氧化锌和硫酸铅的烟灰出口相连；氧化焙烧装置，所述氧化焙烧装置具有空气入口、铅渣入口、含有粗氧化铅的焙烧产物出口和含有二氧化硫的烟气出口，所述铅渣入口与所述铅渣出口相连；除铁装置，所述除铁装置具有含锌浸出液入口、双氧水入口、第一酸度调节剂入口、除铁含锌浸出液出口和铁渣出口，所述含锌浸出液入口与所述含锌浸出液出口相连；沉锌处理装置，所述沉锌处理装置具有除铁含锌浸出液入口、石灰乳入口、第二酸度调节剂入口、碱式硫酸锌产品出口和提锌废液出口，所述除铁含锌浸出液入口与所述除铁含锌浸出液出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种处理铜渣的系统，其特征在于，包括：还原装置，所述还原装置具有铜渣入口、还原煤入口、金属化球团出口以及含有氧化锌和硫酸铅的烟灰出口；酸浸分离装置，所述酸浸分离装置具有物料入口、酸液入口、含锌浸出液出口和铅渣出口，所述物料入口与所述含有氧化锌和硫酸铅的烟灰出口相连；氧化焙烧装置，所述氧化焙烧装置具有空气入口、铅渣入口、含有粗氧化铅的焙烧产物出口和含有二氧化硫的烟气出口，所述铅渣入口与所述铅渣出口相连；除铁装置，所述除铁装置具有含锌浸出液入口、双氧水入口、第一酸度调节剂入口、除铁含锌浸出液出口和铁渣出口，所述含锌浸出液入口与所述含锌浸出液出口相连；沉锌处理装置，所述沉锌处理装置具有除铁含锌浸出液入口、石灰乳入口、第二酸度调节剂入口、碱式硫酸锌产品出口和提锌废液出口，所述除铁含锌浸出液入口与所述除铁含锌浸出液出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述还原装置为转底炉。3.一种采用权利要求1或2所述的系统处理铜渣的方法，其特征在于，包括：(1)将铜渣、还原煤供给至所述还原装置中进行还原处理，以便得到金属化球团以及含有氧化锌和硫酸铅的烟灰；(2)将所述含有氧化锌和硫酸铅的烟灰与酸液供给至所述酸浸分离装置中进行酸浸分离处理，以便得到含锌浸出液和铅渣；(3)将铅渣和空气供给至所述氧化焙烧装置中进行氧化焙烧处理，以便得到含有粗氧化铅的焙烧产物和含有二氧化硫的烟气；(4)将所述含锌浸出液、双氧水和第一酸度调节剂供给至所述除铁装置中...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文臣，王静静，李红科，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32