一种氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对待处理的铜渣进行粉碎研磨，得到粉碎铜渣；S2、将冰晶石基电解质加入电解槽中加热至熔融状态形成冰晶石基熔融盐；S3、将粉碎铜渣加入电解槽中，调节电压进行电解，通过真空抬包得到铁；S4、将氧化铝加入电解槽中，调节电压进行电解，通过真空抬包得到铝硅合金；其中，所述待处理的铜渣中铁的含量为35wt％～41wt％，硅的含量为11wt％～17wt％，铝的含量为1.2wt％～2.5wt％，铜的含量为0.5wt％～1.2wt％，电解时冰晶石基熔融盐的过热度为5～15℃。本发明专利技术采用熔盐电解法来处理回收贫铜渣中的铁、铝、硅等金属，回收产物纯度高，工艺流程简单且无二次污染。程简单且无二次污染。程简单且无二次污染。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法


[0001]本专利技术涉及铜渣回收再利用
，具体涉及一种氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法。

技术介绍

[0002]铜渣是利用硫化铜精矿火法冶炼生产铜时产生的一种冶炼尾渣，其中包含许多可回收价值的金属元素，如Fe、Si、Al、Ca等，更有危害环境和人体健康的有害元素S和As等，其中主要物相有铁橄榄石(2FeO
·
SiO2)和磁铁矿(Fe3O4)。随着铜产量增加，铜渣的数量与日俱增，2019年我国精炼铜产量为978.4万吨，按每生产1t精铜产生2.2t铜渣的比例来算，2019年我国铜渣排放量就高达2152.48万t，大量的铜渣长期堆存不仅会严重污染环境，影响人体健康，而且会浪费其中大量的金属资源，因此对铜渣进行处理并回收十分必要。
[0003]目前铜渣的资源回收利用主要有：回收价值金属、建筑道路与工程、催化剂与改良剂、水泥工业等。其中回收Fe、Cu等方法众多，如选矿法、还原焙烧
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磁选法、氧化焙烧
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磁选、湿法处理回收等，但是这些针对铜渣资源的回收基本上采用传统的金属回收工艺，工艺普遍存在成本高、产生二次废渣废液等缺点。
[0004]因此有必要设计一种新的铜渣回收处理方法，以克服上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法，采用熔盐电解法，回收产物纯度高，工艺流程简单且无二次污染。
[0006]本专利技术是这样实现的：
[0007]本专利技术提供一种氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法，包括以下步骤：
[0008]S1、对待处理的铜渣进行粉碎研磨，得到粉碎铜渣；
[0009]S2、将冰晶石基电解质加入电解槽中加热至熔融状态形成冰晶石基熔融盐；
[0010]S3、将粉碎铜渣加入电解槽中，调节电压进行电解，通过真空抬包得到铁；
[0011]S4、将氧化铝加入电解槽中，调节电压进行电解，通过真空抬包得到铝硅合金；
[0012]其中，所述待处理的铜渣中铁的含量为35wt％～41wt％，硅的含量为11wt％～17wt％，铝的含量为1.2wt％～2.5wt％，铜的含量为0.5wt％～1.2wt％，电解时冰晶石基熔融盐的过热度为5～15℃。
[0013]首先，本方法在回收铜渣过程中不仅可以从铜渣中回收铁、铝、硅元素以制备铝硅合金和铁，且能循环利用其中的电解质成分以降低电解成本，实现铜渣的无害化和资源化；其次，本方法以灵活调节电解电压和物料添加顺序的方式达到成功分离铜渣中的铁元素、硅元素并产出纯度较高的铁和铝硅合金的目的。
[0014]本专利技术中铜渣中铜含量少，是为贫铜渣，在整个工艺过程中，以贫铜渣为处理原料，采用熔盐电解法处理铜渣，运用铝电解槽，在电解铝的同时通过调节铜渣和氧化铝的添加顺序和电解电压的高低来控制电解产物的生成顺序，以便顺利分离铜渣中的铁和硅铝元
素。
[0015]进一步地，所述粉碎铜渣和氧化铝的平均粒径不大于200目。
[0016]进一步地，所述冰晶石基电解质包括2～5wt％的氟化镁、2～3wt％的氟化锂、2～6wt％的氟化钙、2～5wt％的氟化钾、2～5wt％的氧化铝、3～7wt％的氟化铝和余量的冰晶石。
[0017]进一步地，所述冰晶石基电解质的熔融温度为950～980℃。
[0018]进一步地，所述冰晶石的分子比为2.2～2.8。
[0019]进一步地，所述粉碎铜渣与冰晶石基电解质的质量比为1：4～5.8。
[0020]进一步地，所述氧化铝和粉碎铜渣的质量比为1：1～2。
[0021]进一步地，步骤S3的电解电压为2.8
‑
3.2V，步骤S4的电解电压为3.5
‑
4.2V。
[0022]进一步地，所述添加的氧化铝与粉碎铜渣的质量比为1:1时，所述铝硅合金中硅的含量为7％～14％；所述添加的氧化铝与粉碎铜渣的质量比为1:2时，所述铝硅合金中硅的含量为18％～25％。
[0023]本专利技术具有以下有益效果：
[0024]1、本专利技术利用铝电解槽在电解铝的同时处理铜渣制备铝硅合金和铁，使用熔盐电解方法，相较于其他热处理回收方法，所需温度较低且工艺流程短，且铜渣中含有氧化铝可减少氧化铝原料的添加，整体工艺成本低；
[0025]2、本专利技术可成功回收铜渣中占比最大的铁、硅元素以及铝元素，而铜渣中含有的镁、钙等原属于电解质中的微量元素不需要任何处理，可在电解槽中循环利用，其中的有害元素可熔融在电解质中，不会产生无二次污染，实现了固体废弃物的无害化和资源化；
[0026]3、本专利技术根据铁的氧化物、氧化铝、氧化硅电解电压的不同，灵活调节电解电压和物料添加顺序以达到铁和硅在不同时间段电解沉淀的目的，因而电解出的铁和铝硅合金杂质少、品质高，能成功解决铜渣中铁硅元素难以分离且分离后铁和硅的品质不高，回收率低的问题。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0028]图1为本专利技术实施例中氧化铝电解协同处置铜渣制备铁和铝硅合金的制备流程示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术的实施例均是利用铝电解厂中的旧电解槽作为电解反应池，首先对铜渣进
行XRF、XRD检测，受原料、冶炼工艺及添加剂的影响，不同铜渣的化学组成具有一定差异，具体地，本专利技术的铜渣中铁的含量为35wt％～41wt％，硅的含量为11wt％～17wt％，铝的含量为1.2wt％～2.5wt％，铜的含量为0.5wt％～1.2wt％；经分析，铜渣中铁含量占比最大，其次为硅元素含量，其中铜含量较少，仅为0.5wt％～1.2wt％，铜渣中主要物相为铁橄榄石和磁铁矿，因此铁硅元素分离较为困难。
[0031]如图1所示，本专利技术的具体步骤包括：
[0032]步骤1、将待处理的铜渣放入球磨机中进行粉碎，球磨至铜渣粒径小于200目，得到粉碎铜渣；
[0033]步骤2、将冰晶石基电解质加入电解槽中加热至950～980℃并保温，使熔盐全部充分熔化；其中，冰晶石基电解质包括2～5wt％的氟化镁、2～3wt％的氟化锂、2～6wt％的氟化钙、2～5wt％的氟化钾、2～5wt％的氧化铝、3～7wt％的氟化铝和余量的冰晶石，冰晶石分子比为：2.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对待处理的铜渣进行粉碎研磨，得到粉碎铜渣；S2、将冰晶石基电解质加入电解槽中加热至熔融状态形成冰晶石基熔融盐；S3、将粉碎铜渣加入电解槽中，调节电压进行电解，通过真空抬包得到铁；S4、将氧化铝加入电解槽中，调节电压进行电解，通过真空抬包得到铝硅合金；其中，所述待处理的铜渣中铁的含量为35wt％～41wt％，硅的含量为11wt％～17wt％，铝的含量为1.2wt％～2.5wt％，铜的含量为0.5wt％～1.2wt％，电解时冰晶石基熔融盐的过热度为5～15℃。2.如权利要求1所述的氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法，其特征在于：所述粉碎铜渣和氧化铝的平均粒径不大于200目。3.如权利要求1所述的氧化铝电解协同处理铜渣制备铝硅合金的方法，其特征在于：所述冰晶石基电解质包括2～5wt％的氟化镁、2～3wt％的氟化锂、2～6wt％的氟化钙、2～5wt％的氟化钾、2～5wt％的氧化铝、3～7wt％的氟化铝和余量的冰晶石。4.如权利要求3所述的氧化铝电解协同处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建平，卢相莹，李海龙，孟凡悦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：