废杂铜冶炼渣浸出过程中铜锌与铁分离的工艺

摘要

本发明涉及一种废杂铜冶炼渣浸出过程中铜锌与铁分离的工艺，其包括以下步骤：（1）对废杂铜冶炼渣进行选择性浸出锌；（2）对选择性浸出渣进行弱酸浸出；（3）弱酸浸出后的溶液加温并加入氧化剂，铜锌进入酸性浸出液，铁进入酸性浸出渣；（4）对酸性浸出液进行铜萃取，实现铜与锌铁的分离；（5）萃余液返回到选择性浸出锌的步骤中，其中的锌进入选择性浸出液得到回收，剩余的铜铁经过选择性浸出过程沉淀进入到选择性浸出渣中。本发明工艺具有流程短、投资和运营成本低、操作简单、浸出周期短、铜、锌回收率高等优点，可实现环保、高效、快速浸出废杂铜冶炼渣中的铜和锌，并与铁分离金属铜。特别适于处理含铁量高、铜锌含量高的废杂铜冶炼渣。

说明书

技术领域

本发明涉及一种废杂铜冶炼渣浸出过程中铜锌与铁分离的新工艺。

背景技术

近年来，随着循环经济和国家环保政策的需求加强，资源再生日益受到重视。作为铜资源再生的重要组成部分废杂铜循环再生过程中会产生大量的冶炼渣，这些冶炼渣现今多采用火法处理，随着国家节能环保的需求逐渐加大，湿法处理这些冶炼渣成为发展的潮流。在湿法处理的过程中必然存在着除铁的问题，而单独引入除铁的程序必然会导致处理工艺流程过长，能耗过高，因此必须要探索新的铜锌与铁分离工艺。

目前铜锌和铁湿法过程分离的主要方法目前主要是传统的除铁的方法：针铁矿法、赤铁矿法、铁钒法、萃取法和中和法。这些方法都需要单独除铁的步骤，增加除铁的流程，加大企业的负担。在湿法处理废杂铜冶炼渣的时候，由于废杂铜冶炼渣的特殊属性，其渣中多以金属氧化物为主，在处理过程中利用这一特点可在浸出后将部分铁分离出去，通过合理的流程使得浸出过程中铁的浓度控制在合理的范围。这样可在浸出过程中控制铁的含量，同时不影响铜锌的浸出率，可达到铜锌与铁的分离的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种在废杂铜冶炼渣浸出过程中令铜锌与铁分离的新工艺。该工艺利用合理的方式和控制温度、浸出时间和氧化剂的加入时间等条件实现铜锌与铁的高效分离，缩减处理废杂铜冶炼渣处理流程。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1、一种废杂铜冶炼渣浸出过程中铜锌与铁分离的工艺，其特征在于，它包括以下步骤：

（1）对废杂铜冶炼渣进行选择性浸出，大部分锌进入选择性浸出液中，部分锌和铜铁进入选择性浸出渣中；

（2）对选择性浸出渣进行弱酸浸出；

（3）弱酸浸出后的溶液加温并加入氧化剂，铜锌进入酸性浸出液，铁进入酸性浸出渣；

（4）铜锌与大部分铁分离后，对酸性浸出液进行铜萃取，实现铜与锌铁的分离；

（5）萃余液返回到选择性浸出锌的步骤中，作为选择性浸出剂，其中的锌进入选择性浸出液得到回收，剩余的铜铁经过选择性浸出过程沉淀进入到选择性浸出渣中。

如上所述的工艺，优选地，在进行步骤（1）的选择性浸出之前，所述废杂铜冶炼渣先经过60目筛分，将粒度大的部分分离出去，粒度小的部分经过磁选回收金属铁以后，重选回收金属铜，经过磁选和重选处理后的废杂铜冶炼渣作为浸出原料。

如上所述的工艺，优选地，所述选择性浸出和所述弱酸浸出所用的浸出剂为硫酸、硝酸或盐酸。

如上所述的工艺，优选地，所述硫酸的浓度为40~200g/L。

如上所述的工艺，优选地，所述硝酸的浓度为50~250g/L。

如上所述的工艺，优选地，所述盐酸的浓度为30~200g/L。

如上所述的工艺，优选地，步骤（1）的选择性浸出过程中控制pH在4.8～5.4，浸出时间0.5～1.5h，浸出温度为室温，

如上所述的工艺，优选地，步骤（2）的弱酸浸出过程中控制pH在2.0～2.4之间，浸出时间1～1.5h，浸出温度为室温。

如上所述的工艺，优选地，步骤（3）的加温控制温度在70℃～90℃，升温时间5min，升温后立即加入氧化剂，所述氧化剂为占总溶液量2%的H₂O₂，并在30min内均匀加入浸出原料，调节pH在5.0～5.4之间，pH在5min内不变化时浸出结束。

如上所述的本发明工艺，在步骤（1）中，废杂铜冶炼渣通过严格控制浸出时间和浸出酸度选择性浸出锌，使得铜和铁的浸出率控制在0.1%以下，锌的浸出率达到60%左右，实现锌与铜铁的分离，选择性浸出液经过净化可回收锌，不需引入除铁的步骤。在步骤（2）和（3）中，选择性浸出渣经过弱酸浸出，浸出其中的铜、锌和铁，此时铜锌的浸出率超过90%，铁的浸出率为60%左右，此时若按传统的方式循环，铁的累积速度很快，本发明工艺在弱酸浸出后加入氧化剂，并控制其它条件，可进一步提高铜、锌的浸出率，同时会将浸出液中的大部分铁沉降到渣中，实现铜、锌与大部分铁的分离。在步骤（4）中，浸出液经过铜萃取工序，回收浸出液中的铜，剩余的锌和少部分铁在萃余液中，这部分萃余液作为浸出剂返回选择性浸出工序。在步骤（5）中选择性浸出工序不仅能选择性浸出萃余液中的锌，同时会将萃余液中的铁沉到选择性浸出渣中去，在循环的过程实现铁的进出平衡。

本发明的有益效果在于：

本发明提出一种处理含铜锌铁的废杂铜冶炼渣处理新工艺，根据废杂铜冶炼渣自身的特点，缩短处理废杂铜冶炼渣的处理流程，充分利用废杂铜冶炼渣这种二次资源，提高资源综合利用水平，降低环境污染，提高经济效益。本发明特别适合应用于我国各个废杂铜冶炼回收厂，可适应处理各种规模的废杂铜冶炼渣。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方法

以下结合具体实施实例对本发明作进一步说明，请参见图1，为本发明废杂铜冶炼渣浸出过程铜锌与铁分离工艺的流程图。

（1）浸出前期准备工作

以我国某大型废杂铜冶炼回收企业为例。该企业每年产生大量的废杂铜冶炼渣，渣中含有大量的铜锌铁，其赋存状态多以氧化物和金属合金态为主。废杂铜冶炼渣粒度分布宽，须经过筛分。筛分的界限为60目，通过筛分将粒大的部分分离出去，粒度小的部分经过磁选回收部分的金属铁以后，重选回收金属铜。经过磁选和重选处理工序后的样品作为浸出原料，其中各元素的含量为：铜7.17%，锌30.43%，铁3.82%。

（2）选择性浸出过程

由于废杂铜冶炼渣相对于矿石冶炼渣含有更高的铜锌含量，在选择性浸出时可在浸出过程中实现铜、锌的分离。控制浸出时间1h，浸出过程严格控制浸出的pH波动，pH控制在4.8～5.4，浸出温度为室温，最终可使得浸出液中的铁浓度在2mg/L以下，铜的浓度在0.1g/L，锌的浸出率会接近60%，这部分锌溶液经过简单的净化就可以生产硫酸锌或者电积锌。这时选择性浸出渣中的含有几乎全部的铜、铁和40%的锌，将对其继续浸出处理。

（3）弱酸浸出过程

为了浸出剩余的锌和铜，并控制浸出液中铁的含量，弱酸浸出始终要保持浸出过程的pH在2.0～2.4，浸出时间1.5h，浸出温度为室温，浸出时间到达终点时，铜、锌的浸出率超过90%，铁的浸出率为60%左右，浸出液中的铁含量高，并且在积累的过程会越来越高。在达到浸出终点时，蒸汽加温控制温度在80℃左右，升温后加入总溶液量2%H₂O₂，并缓慢加入浸出原料，调节pH在5.0～5.2之间，该部分时间为30min左右，此时铜、锌的浸出率会超过95%，且浸出后的铁会以Fe(OH)₃的形式重新回到弱酸浸出渣中，从而实现铜锌与铁的分离，铁的弱酸浸出段总浸出率会下降到30%以下。

（4）弱酸浸出后通过特效铜萃取剂萃取铜后，萃余液中锌和铁的含量不变，该部分将作为选择性浸出剂返回，在选择性浸出的过程中再按照（2）控制浸出条件，铁会进入到选择性浸出渣中，循环过程中浸出液中铁的浓度不会超过10mg/L。

通过该循环可控制浸出流程中铁的走向，若在循环过程中铁的进入量为3.82g，通过含高铁的酸性浸出渣走出的铁含量为3.80g左右，在循环过程中铁实现了平衡，不经过单独的除铁工序可实现铁的分离，达到了经济有效的目的。