[发明专利]一种从冶炼烟灰中回收生产电解铜和电解锌的工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶炼技术领域，涉及一种采用湿法冶炼技术从冶炼烟灰中回收生产电解铜和电解锌的工艺。

背景技术

冶炼烟灰是铜火法冶炼过程中产生的固体废物，其中富含重金属锌、铜、镉、铅、锡，还含有大量硅、铝、砷、氯、氟、锑、锰、镍等。 采用常规的湿法炼锌工艺处理冶炼烟灰，都会遇到硫酸锌溶液中氯和氟没有合适的净化方法，锌粉用量大，运行成本高等技术瓶颈。

现有的湿法炼锌工艺如：《四川有色金属》刊号ISSN:1006—4079，2005年12月，《次氧化锌粉制取一水硫酸锌的研究与实践》涉及的次氧化锌酸法湿法炼锌工艺技术，包括洗涤、酸浸出、净化、蒸发浓缩结晶、烘干五个工艺过程，这种技术主要是针对火法冶炼锌、铅、锡、钢铁时形成的烟尘，即次氧化锌烟尘。原料含锌45%以上，其中氯、氟、砷、锑、铟、锗、镓含量比较高，只适合生产饲料级硫酸锌。

又如：《.碱介质湿法冶金技术》刊号ISBN :978—7—5，024—4822—6冶金工业出版社2009年4月出版，由同济大学教授赵由才等人研发的碱法炼锌技术，包括碱浸出、净化、电积、洗涤、烘干五个工艺过程，该种技术主要针对钢厂烟尘和铅锌杂料，生产电解锌粉。 该项技术要求原料含锌比较高40%～50%，且其它杂质比较单纯。但是对于含硅、铝、砷、锡、氯、氟高的原料比较难适应，其一碱性溶液矿浆的液固分离操作困难；其二溶液需要陈化，陈化时间大于24小时；其三碱消耗量大，运行成本高；其四是硅、铝、砷、锡、氯、氟在碱性溶液中富集后没有合适的净化工艺技术，影响电解锌粉质量。

发明内容

本发明的目的在于利用溶剂萃取分离提纯工艺技术，解决了这种冶炼烟灰应用传统湿法炼锌工艺技术回收锌的技术瓶颈问题，从而提供一种从冶炼烟灰中回收生产电解锌的工艺，实现了在低运行成本下回收锌和铜，生产电解阴极铜和电解锌产品。同时使得冶炼烟灰中共存的有价金属铅、锡得到富集并且使其再次资源化。

本发明的技术方案通过以下过程实现的：（1）浸出；（2）萃取提纯铜—电积铜；（3）除铁；（4）除镉；（5）萃取提纯锌—电积锌；（6）净化氯氟。

该工艺步骤包括冶炼烟灰浸出、萃取提纯铜—电积铜、中和除铁、除镉和萃取提纯锌—电积锌，其特征在于：先对冶炼烟灰进行化学成分分析，将硫酸液浸出剂与冶炼烟灰进行浸出反应； 对浸出反应中的浸出液萃取提纯铜—电积铜的分离操作；以高锌烟尘为中和剂，对萃铜余液进行中和除铁；中和除铁后用和镉等质量的锌粉，置换沉镉；再进行锌萃取—电积锌—熔铸成锌锭产品。

所述工艺中形成两种各自独立的回路：浸出—萃取回路和反萃—电积回路；

冶炼烟灰浸出液用N902有机溶剂萃取提纯铜，而铜萃余液可作冶炼烟灰的浸出剂，形成浸出—萃取回路；负载铜的N902有机溶剂用电积后的贫铜电解废液进行反萃取，反萃后的富铜溶液用直流电电积，形成反萃—电积回路；

沉镉后液用P204有机溶剂萃取提纯锌，而锌萃余液可作为下一循环冶炼烟灰的浸出剂，形成另一浸出—萃取回路；负载锌的P204有机溶剂用电积后的贫锌电解废液进行反萃取，反萃后的富锌溶液用直流电电积，形成另一反萃—电积回路。

该工艺包括以下步骤： 

    ①浸出

按照硫酸液浸出剂与冶炼烟灰的液固质量比7—10:1，浸出剂中游离硫酸40—50g/L，在温度20—80℃下，反应2—4 h，浸出反应终点pH值1.5—3.5，经过液固分离，得到澄清的浸出液和含铅锡的浸出渣；所述浸出液中的成分包括锌、杂质铜、铁、砷和镉；

②铜萃取—电积铜

    用湿法炼铜通用的铜萃取剂N902和260号溶剂油，配制10%—20%体积配比的铜萃取剂的有机相，在箱式混合—澄清器中完成对步骤①所述浸出液中铜的萃取分离操作和用电解铜产出的贫铜溶液反萃取富集铜，萃取相比O/A=1.5—2:1，反萃取相比O/A=2—4:1；萃取分离后得富铜溶液和萃铜余液，除油后的富铜溶液和反萃取富集铜溶液经过电解产出阴极铜；电解时用铅锑合金作阳极，铜始极片作阴极，槽电压2.1—2.5V，电流密度100—200A/m²，温度25—45℃； 

③中和除铁

以高锌烟尘为中和剂，分离沉淀步骤②的萃铜余液中的杂质，包括铁、砷和锑杂质；根据步骤②的萃铜余液中砷和锑质量含量，加入15—20倍含铁质量的硫酸铁，在30—80℃下，反应2—4 h，中和除铁反应的终点pH值控制在5.0—5.2，液固分离；得到澄清的除铁后液及中和铁渣杂质；

④置换沉镉