一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法技术

本发明专利技术公开了一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，属于金属元素回收技术领域。本发明专利技术的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰有价元素的方法，其步骤是：还原焙烧，微波强化浸出，浸出溶液处理。本发明专利技术采用微波强化浸出铜熔炼烟灰中的有价元素，可以提高铜烟灰中金属元素，尤其是粒度较大的铜烟灰中Cu和Zn的浸出率，同时微波辅助加热具有体加热、节能高效，易于控制、安全环保等优点，能够满足我国二次资源的利用和经济发展的需求。

A Method of Recovering Valuable Elements from Copper Smelting Ash by Microwave Enhanced Leaching

The invention discloses a method for recovering valuable elements in copper smelting ash by microwave enhanced leaching, which belongs to the technical field of metal element recovery. The invention relates to a method for recovering valuable elements in copper smelting ash by microwave enhanced leaching. The steps are reduction roasting, microwave enhanced leaching and leaching solution treatment. The microwave enhanced leaching of valuable elements in copper smelting soot can improve the leaching rate of metal elements in copper soot, especially copper and zinc in larger particle size copper soot. At the same time, microwave assisted heating has the advantages of body heating, energy saving, high efficiency, easy control, safety and environmental protection, and can meet the needs of secondary resources utilization and economic development in China.

【技术实现步骤摘要】
一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法
本专利技术属于金属元素回收
，特别是涉及一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法。
技术介绍
目前，我国铜消费量远大于铜产量，且消费铜的增速高于精铜的年新增产能，因而应加大对再生铜等含铜的二次资源回收技术的研发力度，改善铜资源的短缺现状。铜烟灰是铜造锍熔炼过程产生的烟尘，是大部分的易挥发元素如Zn、Pb、Sb、As、Sn、Cd等及少量的Cu挥发进入气相，经除尘系统将熔炼过程中产生的烟气收集下来的部分。铜烟灰一般为灰白色或暗白色，粒度细，一般粒径为200目左右的颗粒约占70％以上，堆密度为0.25g/cm3左右，堆比重为0.2-0.3，水浸液pH为3-3.5，具有吸湿性，长时间存放易结块。在铜的造锍熔炼中，铜烟灰在除尘系统中的堆积会造成通风不畅，大量的铜烟灰返炉会导致炉内反应条件恶化、杂质成分的恶性积累，从而严重影响生产。而由于铜烟灰是一种很重要的含铜二次资源，其含有大量的铜、锌等有价金属，具有很高的回收价值，因此，铜烟灰中有价金属的回收再生具有重要的意义。回收铜烟灰的目的是回收利用其中的有价金属，去除杂质，其处理工艺总体可分为火法与湿法两种。火法熔炼处理铜烟灰的各种方法中唯有反射炉的效果较好，其具有工艺简单、技术成熟等优点，然而火法熔炼处理铜烟灰的缺点也十分显著，如金属回收率低、环境污染问题严重等。相对火法而言，湿法处理铜烟灰具有回收率高、环境友好、对主要生产工艺无显著影响等优点，近年来的研究也主要集中在湿法综合回收利用铜烟灰的领域。但由于铜烟灰中铁酸铜、铁酸锌非常稳定，不溶于大多数酸及碱性介质，因此通常需要使用高温和高酸度来提高铜、锌的浸出率，目前现有技术中主要是采用水浴加热对铜烟灰进行酸浸处理，该浸出方法对于粒度较大的铜烟灰，会导致浸出的不充分，从而影响浸出效果。经检索，中国专利申请号为201510494775.3的申请案公开了一种熔炼炉烟灰的处理方法，该申请案包括以下步骤：(1)还原焙烧；(2)高压氧浸；(3)铅的回收；(4)铜的回收；(5)锌的回收，采用该申请案的处理方法可以对熔炼炉烟灰中的铅、铜、锌进行有效回收，但其处理工艺相对复杂，需要进行高压氧浸处理，且酸耗及有机溶剂消耗相对较多。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服采用现有湿法浸出工艺对铜烟灰中金属元素进行回收时，易存在浸出不充分、浸出率低的不足，提供了一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法。采用本专利技术的技术方案可以提高铜烟灰中金属元素，尤其是粒度较大的铜烟灰中Cu和Zn的浸出率，并能有效降低回收过程中的酸耗与能耗。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，包括以下步骤：步骤一、还原焙烧将烟灰与碳粉混合研磨均匀后一起进行还原焙烧处理；步骤二、微波强化浸出将还原焙烧处理后的烟灰在微波作用下于硫酸溶液中进行浸出处理，浸出结束后，将浸出产物固液分离；步骤三、浸出溶液处理向所得浸出液中加入锌粉进行锌粉置换，得到海绵状铜粉产品，待置换反应结束后进行固液分离，将所得滤液进行电解沉积生产得到阴积锌产品。更进一步的，所述步骤一中碳粉的添加量为烟灰与碳粉总量的5～20％。更进一步的，所述步骤一中还原焙烧的温度为600～1000℃，焙烧时间为0.5～3小时。更进一步的，所述步骤二中所用硫酸溶液的浓度为2～6mol/L，焙烧后的烟灰粒度为30～180μm，并控制浸出液固比为5:1～30:1。更进一步的，所述步骤二中微波加热控制浸出温度为40～120℃，浸出时间为0.5～3h。更进一步的，所述步骤二浸出过程中进行搅拌处理。更进一步的，所述步骤一中碳粉的添加量为烟灰与碳粉总量的10％，焙烧温度为750℃，焙烧时间为2h；所述步骤二中所用硫酸溶液的浓度为5mol/L，焙烧后的烟灰粒度为30～40μm，浸出液固比为10:1；所述浸出温度为80℃，浸出时间为2h。更进一步的，所述步骤三中所用锌粉粒度80-120目，置换反应料液初始pH值为2.0～5.0。更进一步的，控制锌粉置换反应温度为45～85℃，反应时间为0.5～2h。更进一步的，所述步骤三中滤液进行电解沉积过程中不断抽出一部分电积液(电积液总量的5％～20％)作为废液返回浸出，并相应的加入同样质量的中性硫酸锌溶液，同时每隔18～36h取出阴极将析出锌剥下，阴极铝板经过清刷处理以后，再装入电解槽中继续进行电解沉积。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，包括还原焙烧、微波强化浸出和浸出溶液处理，在微波作用下通过硫酸溶液对还原焙烧后的铜熔炼烟灰进行浸出处理，从而可以有效提高烟灰中铜、锌元素的浸出率，尤其是保证较大颗粒烟灰中铜、锌元素的充分浸出。(2)本专利技术的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，通过在微波作用下进行浸出，反应矿物颗粒会产生热效应及微小震动，从而不断更新反应界面，在配有硫酸添加剂的情况下，矿物颗粒间会产生裂纹及孔隙或直接与添加剂反应，从而能更有效的保持反应界面的接触面积，进而改善了浸出效果。(3)本专利技术的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，微波不仅可以实现低耗高效的浸出效果，而且由于微波的高频震动作用，浸出时无需机械搅拌，对于硫化矿和含砷矿等矿石原料，在加入一定量钠盐等添加剂的情况下还可有效避免SO2、As2O3等有害气体排放造成的环境问题。同时，微波强化浸出作为一种新型绿色辅助方法，环保无污染，微波加热受热均匀，实验结果更加优越。(4)本专利技术的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，通过对各工艺参数，尤其是对铜烟灰的粒度、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间和液固比进行优化设计，从而可以进一步保证铜、锌元素的浸出率以及浸出纯度，且其浸出速率较快。附图说明图1为本专利技术的实验流程图。具体实施方式铜烟灰中铁酸铜、铁酸锌非常稳定，不溶于大多数酸及碱性介质，因此采用现有湿法浸出工艺对铜烟灰中的金属元素进行回收时，回收率相对较低。尤其是对于粒度较大的铜烟灰，会导致浸出的不充分。基于该问题，本专利技术通过将烟灰与碳粉混合还原焙烧后，在微波作用下采用硫酸溶液对烟灰进行浸出处理，可以提高了烟灰中铜、锌元素的浸出率，尤其是可以促进较大粒度烟灰中铜和锌元素的浸出。采用现有方法对烟灰进行硫酸浸出处理时，由于受固体物料扩散的限制，或者由于已反应的固体附着在未反应的固体表面，从而阻碍了浸出反应的进行，影响烟灰中有价元素的充分浸出。本专利技术通过在微波作用下进行烟灰的浸出处理，从而不仅可以实现低耗高效的浸出效果，而且还可以使反应矿物颗粒产生热效应及微小震动，进而不断更新反应界面，在配有硫酸添加剂的情况下，矿物颗粒间会产生裂纹及孔隙或直接与添加剂反应，因此能更有效的保持反应界面的接触面积，改善浸出效果。对于硫化矿和含砷矿等矿石原料，在加入一定量钠盐等添加剂的情况下还可有效避免SO2、As2O3等有害气体排放造成的环境问题。同时需要说明的是，烟灰的粒度、硫酸浓度、浸出温度、浸出时间和液固比等参数的选择对于烟灰中铜、锌的浸出率具有较大影响。申请人通过大量实验对以上参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、还原焙烧将烟灰与碳粉混合研磨均匀后一起进行还原焙烧处理；步骤二、微波强化浸出将还原焙烧处理后的烟灰在微波作用下于硫酸溶液中进行浸出处理，浸出结束后，将浸出产物固液分离；步骤三、浸出溶液处理向所得浸出液中加入锌粉进行锌粉置换，得到海绵状铜粉产品，待置换反应结束后进行固液分离，将所得滤液进行电解沉积生产得到阴积锌产品。

【技术特征摘要】
1.一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、还原焙烧将烟灰与碳粉混合研磨均匀后一起进行还原焙烧处理；步骤二、微波强化浸出将还原焙烧处理后的烟灰在微波作用下于硫酸溶液中进行浸出处理，浸出结束后，将浸出产物固液分离；步骤三、浸出溶液处理向所得浸出液中加入锌粉进行锌粉置换，得到海绵状铜粉产品，待置换反应结束后进行固液分离，将所得滤液进行电解沉积生产得到阴积锌产品。2.根据权利要求1所述的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，其特征在于：所述步骤一中碳粉的添加量为烟灰与碳粉总量的5～20％。3.根据权利要求1所述的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，其特征在于：所述步骤一中还原焙烧的温度为600～1000℃，焙烧时间为0.5～3小时。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，其特征在于：所述步骤二中所用硫酸溶液的浓度为2～6mol/L，焙烧后的烟灰粒度为30～180μm，并控制浸出液固比为5:1～30:1。5.根据权利要求4所述的一种微波强化浸出回收铜熔炼烟灰中有价元素的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雨，王鑫，陈雯，雷鹰，廖振鸿，郑睿，
申请(专利权)人：安徽工业大学，长沙矿冶研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34