一种高效综合处理再生铜冶炼飞灰的方法技术

本发明专利技术涉及一种高效综合处理再生铜冶炼飞灰的方法，属于有色冶金和二次资源回收利用技术领域。本发明专利技术将再生铜冶炼烟灰与碳质粉料混合球磨，筛分后添加一定理论计算量的硫酸在氧气氛围下进行氧化焙烧，焙烧过程产生的有害气体用碱液吸收，冷却至室温后得到焙烧产物。对焙烧产物进行超声波辅助低温水浸，固液分离得到溶解性CuSO4、ZnSO4滤液和难溶的PbSO4滤渣。水洗，烘干后将滤渣、还原剂铁粉和酸性水溶液混合均匀后放入球磨机中，混合球磨一段时间后，水洗、固液分离后得到粗铅和FeSO4滤液。最后，微波闪蒸处理后得到CuSO4以及ZnSO4和FeSO4晶体。本发明专利技术最终实现了冶金危废再生铜灰的安全处置和综合利用。全处置和综合利用。全处置和综合利用。

【技术实现步骤摘要】
一种高效综合处理再生铜冶炼飞灰的方法


[0001]本专利技术涉及一种高效综合处理再生铜冶炼飞灰的方法，属于有色冶金和二次资源回收利用


技术介绍

[0002]随着铜工业的快速发展，铜的消耗量和对原材料的需求也在不断增加。由于一次矿物的短缺，二次铜的回收已经受到越来越多的关注。在中国，二次铜产业占有非常重要的地位，占精铜总产量的20%以上。据统计，中国的二次铜产量从1999年的21万吨增加到了2018年的325万吨，增长十分迅速。目前，二级铜工业原材料包括废铜、电镀污泥、铜烟尘、废弃的电子设备和铜渣，这些含铜物料通常通过还原熔炼和转化为粗金属进行处理。相应地，在二级铜生产过程中会产生大量粉尘，中国每年再生铜冶炼粉尘的年产量约为15万吨。二次铜产业的快速发展增加了烟尘产量。因此，再生铜冶炼烟尘的高效处置已经成为了二次铜产业可持续发展的关键问题。
[0003]通常，再生铜冶炼烟尘中包含有毒的铅、镉等重金属元素，它们都具有不易降解、高扩散率和生物积累等相似的特性。在2019年的Agency for Toxic Substances and Disease Reistry发布的有害物质优先清单中Pb和Cd分别排名第二和第七。铅可以损害神经系统，血液成分和肾脏，特别是对于儿童伤害更大，长期暴露在高水平的Cd下可导致肾功能不全，骨变性和肝损伤。因此，饮用水中规定的Pb和Cd污染的最大浓度是0.015和0.005 mg/L。与传统的铜冶炼飞灰不同，再生铜冶炼飞灰中一般含有高含量的Cl。Cl对淡水资源中的水生生物有害，高浓度的氯会严重腐蚀管道，导致重金属的溶解。因此，对这些飞灰的不正当处置将不可避免地导致这些元素的积累和迁移到周围的大气、地下水和土壤中。再生铜冶炼飞灰通常包含有价值金属的浓度远远高于矿物质中这些金属的浓度，如铜和锌。所以，从环境保护和资源利用的角度来看，开发二次铜冶炼飞灰的综合回收和安全处置技术具有重要意义。
[0004]目前的粉尘处理技术主要可分为热法和湿法两类。火法主要包括焙烧、挥发、硫酸化焙烧和还原焙烧；湿法则为水浸、酸浸和碱浸。与火法相比，湿法工艺具有较高金属选择性和低能耗的优点，但后续的废酸碱处理仍然是一个问题。采用传统火法处理虽然有反应速度快，原料适应性强等优点，但也存在能耗高、二次污染和蒸汽高压金属损失等问题。因此，开发一种火法
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湿法相结合的工艺来清洁、环保和经济地处理再生铜冶炼飞灰中的杂质，对后续回收其中的有价金属具有重要的环境和经济意义。
[0005]微波加热由于具有选择性加热、加热速度快和节能环保等优势而被广泛应用于微波冶金领域。以前的研究已经表明金属氯化物比其他矿物组分具有更好的吸波特性，利用微波具有选择性加热的性质可以强化氯化物的脱除反应。专利CN 111235397《一种高效处理铜冶炼烟尘的工艺》公开了一种处理铜冶炼烟灰的工艺，该方法将铜冶炼烟尘配入5
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50%的焦炭粉或粉煤、10
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40%的硫酸，然后送入微波炉，在负压状态下进行微波加热焙烧，铜冶炼烟尘中的砷形成三氧化二砷并以烟气形式挥发，沉降后得到三氧化二砷产品；焙烧渣用
污酸直接浸出，锌、铜和残留的砷被浸出在浸出液中，然后向浸出液加入萃取剂萃取铜，电积后产出粗铜。萃取液在通氧的条件下调节pH值沉淀砷，之后加硫酸铁深度除砷，得到的硫酸锌溶液浓缩蒸发后形成硫酸锌产品。该方法虽然可以实现有价金属的回收，但仍存在着回收率低、工艺流程长，操作复杂且成本高的问题。专利CN202010331342.7介绍了一种高炉烟灰高效脱氯的方法，具体操作步骤一是将烟灰通过底部的星型给料机给料，然后通过全密封溜槽送入球磨机磨矿，磨矿浓度控制在60~70%，磨矿时间在2~3 min，得到研磨矿浆；步骤二：将研磨矿浆送至搅拌池加水稀释，将研磨矿浆的浓度降低至30~40%，同时在搅拌池中通入蒸汽，将浆液的温度保持在在35~40 ℃，搅拌1~1.5 h，得到浸提矿浆；步骤三：将浸提矿浆进行洗涤操作，洗涤时间为8~10 min；步骤四：洗涤完成后进行压榨操作，压榨时间为6~8 min；步骤五：压榨操作完成后卸料，得到的固体送至回转窑或转底炉待用。可以将烟灰中氯脱除率由70%~80%提高至95%以上，且最终固体的含水量在18%以下。该方法实现了较高的脱氯率，但过程相对繁琐，而且未对其中的有价金属做进一步综合回收利用。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术存在的问题及不足，本专利技术提供一种高效综合处理再生铜冶炼飞灰的方法。本专利技术采用微波硫酸化焙烧和炭还原的低温协同脱除再生铜灰中的杂质氯，并且采用超声浸出和机械还原的工艺流程，将飞灰中的铅、锌和铜分离出来，并且有价金属回收率高，实现了冶金危废的综合安全有效利用。本专利技术通过以下技术方案实现。
[0007]本专利技术将再生铜冶炼烟灰与碳质粉料混合球磨，筛分后添加一定理论计算量的硫酸在氧气氛围下进行氧化焙烧，焙烧过程产生的有害气体用碱液吸收，冷却至室温后得到焙烧产物。对焙烧产物进行超声波辅助低温水浸，固液分离得到溶解性CuSO4、ZnSO4滤液和难溶的PbSO4滤渣。水洗，烘干后将滤渣、还原剂铁粉和酸性水溶液混合均匀后放入球磨机中，混合球磨一段时间后，水洗、固液分离后得到粗铅和FeSO4滤液。最后，对上述得到的CuSO4、ZnSO4和FeSO4滤液进行微波闪蒸处理后得到CuSO4以及ZnSO4和FeSO4晶体。本专利技术利用微波硫酸化和炭质还原焙烧、超声波辅助浸出和机械球磨还原解决了再生铜灰中有害杂质元素去除率低和有价金属难以回收的问题，最终实现了冶金危废再生铜灰的安全处置和综合利用。
[0008]一种高效综合处理再生铜冶炼飞灰的方法，其具体步骤包括：步骤1、首先将再生铜飞灰配入再生铜飞灰质量3%
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10%的碳质粉料，混合球磨后筛分得到物料，再加入物料质量0.5
‑
1.0倍的硫酸，混合均匀得到混合物料；步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波温度为250
‑
400℃，通入流量为10
‑
50L/h的氧气，微波焙烧60
‑
180min，得到焙烧产物，微波焙烧过程中产生的尾气用碱液吸收；步骤3、将步骤2得到的产物按照液固比为5
‑
10:1mL/g加入水溶液，在浸出温度为50
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100℃、超声波功率为200
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500W、搅拌速度为300
‑
600r/min条件下超声浸出1
‑
3h，浸出完成后，固液分离得到，获得含CuSO4、ZnSO4滤液和含铅滤渣；步骤4、将步骤3得到的含铅滤渣和还原剂铁粉混合，加入酸性水溶液,得到混合配料；混合配料按球料比10:1
‑
15:1进行球磨1
‑
5h，球磨结束后经过水洗、过滤得到粗铅和硫酸铁溶液；将步骤4得到的硫酸铁溶液和步骤3得到的含CuSO4、ZnSO4滤液分别进行微波闪蒸，
控制微波闪蒸气压始终为100...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效综合处理再生铜冶炼飞灰的方法，其特征在于具体步骤包括：步骤1、首先将再生铜飞灰配入再生铜飞灰质量3%
‑
10%的碳质粉料，混合球磨后筛分得到物料，再加入物料质量0.5
‑
1.0倍的硫酸，混合均匀得到混合物料；步骤2、将步骤1得到的混合物料在微波温度为250
‑
400℃，通入流量为10
‑
50L/h的氧气，微波焙烧60
‑
180min，得到焙烧产物，微波焙烧过程中产生的尾气用碱液吸收；步骤3、将步骤2得到的产物按照液固比为5
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10:1mL/g加入水溶液，在浸出温度为50
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100℃、超声波功率为200
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500W、搅拌速度为300
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600r/min条件下超声浸出1
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3h，浸出完成后，固液分离得到，获得含CuSO4、ZnSO4滤液和含铅滤渣；步骤4、将步骤3得到的含铅滤渣和还原剂铁粉混合，加入酸性水溶液,得到混合配料；混合配料按球料比10:1
‑
15:1进行球磨1
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5h，球磨结束后经过水洗、过滤得到粗铅和硫酸铁溶液；步骤5、将步骤4得到的硫酸铁溶液和步骤3得到的含CuSO4、ZnSO4滤液分别进行微波闪蒸，控制微波闪蒸气压始终为100
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150Pa，微波发生器输出功率为500
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1000W下温度达到200
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300℃保温30
‑
90min后...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨少华，牛一帆，方帅兵，张菁溪，李娜，万小溪，韩凯，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：