一种铜浮渣熔炼回收有价金属的方法与流程

一种铜浮渣熔炼回收有价金属的方法
一、技术领域：
1.本发明属于有色金属火法冶炼行业，具体涉及一种铜浮渣熔炼回收有价金属的方法。
二、

背景技术：

2.铜浮渣是粗铅火法精炼熔析除铜的产物，约占粗铅含量的2％，主要由硫化铜、硫化铅、氧化铅和金属铅组成，还含有锡、砷、锌、镉、银、金等其他金属元素。因捞渣方式或捞渣设备不同，铜浮渣形态和成分有较大的差异。铜浮渣中有价金属含量较为丰富，一般含铜2～40％，铅40～85％，银300～1000g/t，金20g/t～100g/t。因此，如果对铜浮渣不加以综合利用，将造成二次资源的浪费；同时，铜浮渣中的铅、砷、镉等元素也会对环境造成严重污染。
3.目前，国内铅冶炼企业大多采用火法工艺来回收铜浮渣中的铅、铜、银等有价金属。由于处理设备不同，火法处理铜浮渣可以分为反射炉熔炼法、鼓风炉熔炼法、回转窑熔炼法、电炉熔炼法、侧吹炉熔炼法、底吹炉熔炼法、顶吹炉熔炼法和真空冶金法等。反射炉处理铜浮渣工艺是目前最常用的工艺，国内大多铅冶炼企业都采用这种工艺处理铜浮渣，但这种工艺能耗高、环境污染严重、炉子寿命短等，已被国家列为限期淘汰工艺。采用鼓风炉处理铜浮渣的工艺存在铜、铅分离不彻底，冰铜产出率低的缺点。采用回转窑处理铜浮渣存在油耗大、成本高的问题。采用电炉法在电力紧张的地区难以实现，而且电炉法同样需要加入还原剂焦碳，生产成本高。侧吹炉熔炼法、底吹炉熔炼法、顶吹炉熔炼法等方法未见投入工业化生产；真空冶金法目前仍处于试验阶段，规模化生产还有很多问题未解决。
4.目前，关于火法处理铜浮渣的专利和文献中，大多沿用传统的苏打-铁屑法处理。在处理过程中加入苏打的目的是降低炉渣和冰铜的熔点，形成钠锍，又能降低冰铜和渣中的铅，并使砷、锑形成钠盐造渣，脱除部分砷、锑；铁屑的作用是使铜浮渣中的pbs还原为金属铅，同时使铜富集在冰铜中；配入焦炭是为了维持炉内有一定的还原气氛，防止硫化物氧化，以保证有足够的硫用来造锍，并有还原pbo的作用，金银被粗铅富集。该方法的优点是铅回收率高，铅锍含铅低。火法处理铜浮渣工艺流程较短、易于实施、成本较低，但由于加入苏打和铁屑，在高温下使熔盐的腐蚀性增加，对炉衬浸蚀交严重，极大缩短冶炼炉的使用寿命，而且这两种物质的加入还会给后序提取铜的工序带来新的杂质，增加处理难度和成本。另外，此种方法存在铜回收率低、白冰铜产出率高、渣含铅一般3～5％及渣含铜一般2～3％，有价金属含量偏高等劣势。铜浮渣中锡金属分散到烟灰、弃渣中无法得到有效回收，粗铅含锡＜0.05％。
5.采用湿法工艺处理铜浮渣，根据方法不同，分为酸浸法、氨浸法及碱浸法，铜浮渣的湿法处理能够较好地分离铅、铜。湿法工艺处理铜浮渣铜铅分离程度高，但工艺复杂，防腐蚀要求高，设备投资大，成本较高，废液中重金属含量高等问题。因此，为了能更好的利用资源、改善环境、节约能源、提高生产效率和降低生产成本，有待开发一种新的工艺来处理铜浮渣。
三、

技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是：根据目前铜浮渣现有回收处理技术中存在的问题，本发明提供一种铜浮渣高效熔炼分离铅铜锡有价金属的方法，即本发明提供一种新的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法。本发明通过采用造渣剂代替纯碱，大幅提高熔炼渣的流动性，渣含铅、渣含铜得到明显降低。通过配入还原剂形成还原性气氛，使铜浮渣中的砷、锑还原进入烟灰中，基本不形成白冰铜。同时，在还原性气氛下，实现铜浮渣中的锡金属被还原后单质形式进入粗铅，粗铅在后续的锡渣生产工序生产锡渣。
7.为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：
8.本发明提供一种铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，所述方法包括以下步骤：
9.a、以铜浮渣、铁屑、造渣剂和还原剂为原料，所述铁屑的加入量为铜浮渣总重量的2～7％，造渣剂的加入量为铜浮渣总重量的2～10％，还原剂的加入量为铜浮渣总重量的1～10％；
10.b、按照步骤a用量进行配料，将配制后的物料加入熔炼炉中进行加热还原熔炼，熔炼过程中控制熔炼温度为1150～1250℃，熔炼时间为12h；
11.c、经过还原熔炼，产生粗铅、熔炼渣、冰铜和烟气；铜浮渣中的铅金属进入粗铅，锡金属进入粗铅，铜金属进入冰铜；
12.d、步骤c产生的粗铅进入除锡工序，经造锡渣后进入粗铅电解工序产电解铅；冰铜转入铜冶炼系统回收利用；烟气经收尘处理，处理后所得烟气进入尾气系统排空，所得烟灰返回熔炼工序作为配料重新利用。
13.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，步骤a中所述铜浮渣为粗铅除铜工序所产生。
14.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，步骤a所述铜浮渣中含铅质量百分含量为50～70％、含铜质量百分含量为5～30％、含锑质量百分含量为3～10％、含硫质量百分含量为1～5％、含锡质量百分含量≤1.5％、含铁质量百分含量≤1％。
15.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，所述造渣剂为锑冶炼渣，还原剂为碳粒。
16.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，所述锑冶炼渣中na2o质量百分含量为40～60％、sio2质量百分含量为5～15％、fe2o3质量百分含量为5～10％、al2o3质量百分含量为3～10％、cao质量百分含量≤5％。
17.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，所述碳粒的粒度为3～5mm；所述碳粒中固定碳质量百分含量为70～75％、挥发分质量百分含量为10～15％、灰分质量百分含量为5～10％、s质量百分含量≤0.5％。
18.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，步骤a中所述铁屑的加入量为铜浮渣总重量的3％，造渣剂的加入量为铜浮渣总重量的7％，还原剂的加入量为铜浮渣总重量的4％。
19.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，步骤c中所得熔炼渣中含铅质量百分含量＜1％、含铜质量百分含量＜1.5％。
20.根据上述的铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，步骤c中所得粗铅中含锡质量百分含量＞0.4％。
21.本发明选用锑冶炼渣和碳粒联合使用代替纯碱造渣和形成还原性气氛实现铜浮渣熔炼高效分离铅铜锡有价金属，其原理为：
22.锑渣碱性熔炼过程的熔炼温度在900～950℃，在此温度条件下，锑冶炼渣有较高的流动性，而铜浮渣熔炼的温度为1150～1250℃，在此温度条件下，利用锑冶炼渣里存在大量锑酸钠配入铜浮渣熔炼时，产生的渣有更好的流动性。因渣的流动性更好，相对粗铅和冰铜的沉淀分离效果得到明显改善。锑冶炼渣作为一种弃渣返回使用代替纯碱的使用，在改善渣流动性的同时且实现资源的二次利用。碳粒的配入使得铜浮渣熔炼过程保持较强的还原性，铜浮渣中的锡得以还原进入粗铅，达到粗铅提锡要求的含锡0.4％的标准。传统的纯碱铁屑法配料时，纯碱的配比一般在7～8％，铁屑的配比6～7％，渣中铅铜金属含量偏高且熔炼的成本较高。另外，未配入碳粒的时，铜浮渣中的锡主要挥发进入烟尘和存于渣中，不能得到有效回收。
23.本发明的积极有益效果：
24.1、本发明技术方案中，采用锑冶炼渣代替纯碱作为造渣剂，保证铜浮渣熔炼渣中铅铜金属的高效分离，渣含铅、渣含铜指标得到明显改善。取消纯碱使用，使其铜浮渣熔炼的成本下降50～60％，熔炼经济性大幅度提高。因此，本发明具有显著的经济效益。
25.2、本发明技术方案中，采用碳粒作为还原剂配入铜浮渣中，强化熔炼过程中的还原性气氛，能够使铜浮渣中的锡还原进入粗铅中，粗铅在除锡工序中产出锡渣，回收锡有价金属。
26.3、通过本发明技术方案，能够使铜浮渣熔炼渣的流动性得到明显改善，熔炼过程中炉内渣、冰铜、粗铅的分层效果增强，炉内粘渣产生及塌料现象发生减少，渣指标降低明显，作业安全可控，劳动强度下降。
27.5、本发明技术方案中，不使用纯碱作为造渣剂，与传统纯碱铁屑法相比，辅料投入比例降低，产渣率降低，工业固废产生减少。
28.6、本发明技术方案中，锑冶炼渣为其他炉窑产生的工业固废，作为造渣剂使用后，锑冶炼渣由工业废弃物转变为可利用资源，实现了工业固废的二次利用。
29.综上所述，本发明具有显著的经济效益和社会效益。
四、附图说明：
30.图1本发明铜浮渣熔炼回收有价金属方法的工艺流程示意图。
五、具体实施方式：
31.以下结合附图和实施例进一步阐述本发明，但并不限制本发明技术方案保护的范围。
32.本发明以下实施例中采用的铜浮渣为粗铅除铜工序所产生；铜浮渣中各元素成分及其质量百分含量详见表1。
33.表1铜浮渣中各元素及其质量百分含量
34.元素pb％cu％sn％fe％s％sb％含量66.9315.230.750.322.44.4
35.本发明技术方案中，采用的造渣剂为锑渣碱性熔炼所产的锑冶炼渣，代替纯碱使
用，其主要成分及其百分含量详见表2。
36.表2本发明造渣剂锑冶炼渣中主要成分及其含量
37.成分na2o％sio2％fe2o3％al2o3％cao％含量52.8913.57.614.642.08
38.本发明技术方案中，采用的还原剂碳粒中主要成分及其含量详见表3。
39.表3本发明还原剂碳粒中主要成分及其含量
40.粒度mm固定碳％挥发份％灰分％含硫量％3～5mm73.3714.249.360.39
41.对比例1：传统铜浮渣纯碱铁屑法处理方法，该方法的详细步骤如下：
42.a、以粗铅除铜工序所产的铜浮渣、铁屑和纯碱进行配料；所述铁屑的加入量为铜浮渣总重量的6～7％、纯碱的加入量为铜浮渣总重量的6～7％；
43.b、将所配物料加入铜浮渣熔炼炉中进行加热还原熔炼，熔炼过程中控制熔炼温度为1150～1250℃；
44.c、还原熔炼反应以12h为一炉期，期间进行放粗铅、放冰铜、放渣作业各一次；在还原性气氛条件下，铜浮渣中的铅金属主要进入粗铅，锡金属主要进入粗铅，铜金属主要进入冰铜；所得粗铅中含锡质量百分含量为0.02％；所得熔炼渣中含铅质量百分含量为4.95％、含铜质量百分含量为2.65％；
45.d、铜浮渣还原熔炼过程中所产的粗铅进入下道除锡工序，经造锡渣后进入粗铅电解工序产电解铅；
46.e、铜浮渣还原熔炼过程中所产的冰铜进入吹炼工序产粗铜。
47.实施例1：
48.本发明铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，该方法的详细步骤如下：
49.a、以铜浮渣、铁屑、造渣剂锑冶炼渣和还原剂碳粒为原料，所述铁屑的加入量为铜浮渣总重量的3％，造渣剂锑冶炼渣的加入量为铜浮渣总重量的7％，还原剂碳粒的加入量为铜浮渣总重量的4％；
50.b、按照步骤a用量进行配料，将配制后的物料加入熔炼炉中进行加热还原熔炼，熔炼过程中控制熔炼温度为1200℃，熔炼时间为12h；
51.c、经过还原熔炼，产生粗铅、熔炼渣、冰铜和烟气；铜浮渣中的铅金属进入粗铅，锡金属进入粗铅，铜金属进入冰铜；所得粗铅中含锡质量百分含量为0.57％；所得熔炼渣中含铅质量百分含量为0.78％、含铜质量百分含量为1.36％；
52.d、步骤c产生的粗铅进入除锡工序，经造锡渣后进入粗铅电解工序产电解铅；冰铜转入铜冶炼系统回收利用；烟气经收尘处理，处理后所得烟气进入尾气系统排空，所得烟灰返回熔炼工序作为配料重新利用。
53.实施例2：
54.本发明铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，该方法的详细步骤如下：
55.a、以铜浮渣、铁屑、造渣剂锑冶炼渣和还原剂碳粒为原料，所述铁屑的加入量为铜浮渣总重量的3％，造渣剂锑冶炼渣的加入量为铜浮渣总重量的6％，还原剂碳粒的加入量为铜浮渣总重量的4％；
56.b、按照步骤a用量进行配料，将配制后的物料加入熔炼炉中进行加热还原熔炼，熔
炼过程中控制熔炼温度为1150℃，熔炼时间为12h；
57.c、经过还原熔炼，产生粗铅、熔炼渣、冰铜和烟气；铜浮渣中的铅金属进入粗铅，锡金属进入粗铅，铜金属进入冰铜；所得粗铅中含锡质量百分含量为0.69％；所得熔炼渣中含铅质量百分含量为0.81％、含铜质量百分含量为1.24％；
58.d、步骤c产生的粗铅进入除锡工序，经造锡渣后进入粗铅电解工序产电解铅；冰铜转入铜冶炼系统回收利用；烟气经收尘处理，处理后所得烟气进入尾气系统排空，所得烟灰返回熔炼工序作为配料重新利用。
59.实施例3：
60.本发明铜浮渣熔炼回收有价金属的方法，该方法的详细步骤如下：
61.a、以铜浮渣、铁屑、造渣剂锑冶炼渣和还原剂碳粒为原料，所述铁屑的加入量为铜浮渣总重量的3％，造渣剂锑冶炼渣的加入量为铜浮渣总重量的8％，还原剂碳粒的加入量为铜浮渣总重量的4％；
62.b、按照步骤a用量进行配料，将配制后的物料加入熔炼炉中进行加热还原熔炼，熔炼过程中控制熔炼温度为1250℃，熔炼时间为12h；
63.c、经过还原熔炼，产生粗铅、熔炼渣、冰铜和烟气；铜浮渣中的铅金属进入粗铅，锡金属进入粗铅，铜金属进入冰铜；所得粗铅中含锡质量百分含量为0.65％；所得熔炼渣中含铅质量百分含量为0.79％、含铜质量百分含量为1.17％；
64.d、步骤c产生的粗铅进入除锡工序，经造锡渣后进入粗铅电解工序产电解铅；冰铜转入铜冶炼系统回收利用；烟气经收尘处理，处理后所得烟气进入尾气系统排空，所得烟灰返回熔炼工序作为配料重新利用。
65.本发明技术方案与传统铜浮渣处理工艺相比，其相关性能指标对比情况详见表4。
66.表4对比例1和本发明实施例1-3处理铜浮渣对比情况
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通过上述对比可知，铜浮渣熔炼采用本发明技术方案处理，铅回收率可达98％，铜回收率可达93％；采用传统纯碱铁屑工艺处理，铅回收率为96％，铜回收率为85％。采用本发明技术方案后，因减少铁屑的配入及不再配入纯碱造渣，粗铅冶炼成本下降明显，且粗铅
含锡量上升明显，满足下游工序粗铅造锡渣的要求。因此，本发明能够提高降低渣含铅、渣含铜以提高铅铜的回收率，降低辅料成本且回收铜浮渣中的有价金属锡，具有较高的经济效益和社会效益。