[发明专利]用于联产铜和焊料产品的改进的火法精炼方法

说明书

公开了一种用于生产至少一种浓缩铜产品和至少一种粗焊料产品的方法，该方法开始于黑铜组合物，该黑铜组合物包括至少50％的铜以及至少1.0％的锡和至少1.0％的铅，该方法包括以下步骤：部分氧化该黑铜，由此形成第一铜精炼渣，随后部分还原该第一铜精炼渣以形成第一铅‑锡基金属组合物和第一废渣，其中，还原步骤的总进料包括量为所存在的Sn和Pb总量的至少1.5倍的铜，并且其中，该第一废渣包括共计至多20wt％的铜、锡和铅。

技术领域

本发明涉及通过火法冶金来生产有色金属，特别涉及生产铜(Cu)。更具体地，本发明涉及改进的由一次和二次原料联产铜和焊料流的方法，作为用于进一步提升为商业所需纯度的金属产品的初级产品。焊料流通常为金属组合物或合金家族，其含有显著量的锡(Sn)，但通常不必然同时含有铅(Pb)。

背景技术

可以由新采矿石(也称一次来源)或可再循环材料(也称二次原料)或它们的组合作为起始材料来生产有色金属。可再循环材料例如可以是副产物、废弃材料和寿命终止的材料。多年来，从二次原料中回收有色金属已成为至关重要的活动。由于对这些金属的需求持续增强以及高品质新采金属矿的可获得性正在降低，在使用后对有色金属的再循环已成为业内的重要贡献。特别是对于铜的生产，从二次原料中回收铜已具有重要的工业意义。此外，高品质新采金属矿的可获得性降低也导致从较低品质金属原料中回收有色金属的重要性增加。用于回收铜的较低品质金属矿石可例如含有显著量的其他有色金属。这些其他金属可由其自身具有显著的潜在商业价值，如锡和/或铅，但是这些一次和二次原料可能含有较低经济价值或甚至完全没有经济价值的另外的金属，如锌、铋、锑、砷或镍。通常这些另外的金属在初级有色金属产品中是不期望的，或者仅允许以非常有限的水平存在。

因此，作为用于生产铜的原料的可获得的材料通常含有多种金属。富含铜的二次原料例如为青铜(主要是铜和锡的合金)，和黄铜(主要是铜和锌的合金)。

在生产工艺中需要将这些不同的金属与铜分离。上述原料可能另外包括小比例的一系列其他元素，包括铁、铋、锑、砷、铝、锰、硫、磷和硅，其多数在初级金属产品中具有有限的可接受性。

含铜的二次原料还可以是报废的电子和/或电气部件。除铜外，这些原料通常包括主要为锡和铅的焊料组分，但是通常还包括其他金属，如铁和铝，偶尔还有少量的贵金属，以及还有非金属部分，如塑料、油漆、橡胶、胶水、木材、纸张、纸板等。这些原料通常不洁净，因此通常还含有其他杂质，如尘垢、油脂、蜡、土壤和/或沙。在这样的原材料中的许多金属经常还是部分氧化的。

因为具有较低纯度和较高杂质水平的原料(包括一次和二次原料)的可获得性非常之大量，因此需要拓宽有色金属生产工艺的能力，以增加这些低品质原材料用作回收或生产有色金属(例如铜)的原料的一部分的容许度。

有色金属生产工艺通常包括至少一个，通常是多个火法冶金处理步骤。从低品质二次材料中回收铜的非常常见的第一火法冶金步骤是冶炼步骤。在冶炼炉中，金属熔化，有机物和其他可燃材料被燃烧掉。另外，引入到冶炼炉中的其他若干组分之间发生多种化学反应。对氧具有较高亲和力的金属转化为它们的氧化物并聚集在较低密度的上浮炉渣相中。挥发性较高的金属可从液相中逸出进入气相中，并与废气以及可能形成的任何碳氧化物和/或SO₂一起离开冶炼炉。对氧具有较低亲和力的金属，如果以氧化态存在，容易还原成其单质金属形式，并迁移至较重的底层金属相。如果不被氧化，这些金属将保持为单质金属，并保留在冶炼炉底部较高密度的液态金属相中。在铜生产步骤中，可以进行该冶炼步骤，以使大多数铁最终存在于炉渣中，而铜、锡和铅最终存在于金属产品中，一种通常称为“黑铜”的流中。同样，大多数镍、锑、砷和铋通常最终作为黑铜产品的一部分。