铜阳极泥中有价元素湿法回收工艺研究进展

我国铜生产量居世界第一,其中80%采用火法冶炼工艺。冶炼过程中产生的铜阳极泥富含Cu、Ag、Au、Se、Te等多种有价元素,具有很高的回收价值。本文分析对比了铜阳极泥的主流处理工艺,其中,湿法工艺作为一种低能耗高效浸出工艺,近些年被广泛地研究。文章系统综述了铜阳极泥湿法处理工艺研究进展,归纳了铜阳极泥氧化浸出、物理强化浸出等预处理方法,总结了铜阳极泥中Cu、Se、Te以及贵金属Ag、Au的回收方法及反应机理。基于当前的研究进展,未来应重点关注湿法工艺的绿色性,开发用于浸出、配合、萃取等过程的绿色试剂,并加强对阳极泥中稀贵金属(Pt、Pd、Rh等)回收的研究,同时需要提升不同元素选择性分离的能力,以获得高纯度产品。

用氯化浸出法从铜阳极泥中回收单质砷

研究了采用氯化浸出—NaH_(2)PO_(2)选择性还原工艺回收铜阳极泥中的单质As。考察了液固体积质量比、初始酸度、浸出温度、初始Cl^(-)质量浓度、浸出时间对As浸出率的影响,以及还原温度、NaH_(2)PO_(2)与As的物质的量比、还原时间对As还原沉淀率的影响。结果表明:最佳氯化浸出条件为初始酸度220g/L,液固体积质量比6/1,浸出温度70℃,初始Cl^(-)质量浓度150g/L,浸出时间2.5h;最佳还原条件为还原温度80℃,NaH_(2)PO_(2)与As的物质的量比2/1,还原时间2h;在最佳条件下所得单质As产品中As平均质量分数为90.44%,产品质量符合单质As的精制要求。

铜阳极泥湿法预处理除杂同步富集稀贵金属

铜阳极泥高效预处理除杂是分离精炼稀贵金属的前置关键环节。本文基于铜阳极泥的理化特征,提出H_(2)SO_(4)-H_(2)O_(2)体系常压选择性自催化氧化除杂同步高效富集稀贵金属新工艺,考察了多种因素对Cu、As、Se、Te浸出率的影响。结果表明:铜阳极泥主要物相为PbSO_(4)、CuSO_(4)、Ag_(2)Se、Cu_(2)Te、Cu_(2)Se和Cu等,在H_(2)SO_(4)用量120 mL/kg、H_(2)O_(2)用量260 mL/kg、液固质量比5∶1、反应温度35℃和反应时间1 h的优化条件下,Cu、As的浸出率分别为98.33%、58.22%,Se、Te的浸出率分别仅为7.49%和23.97%,而Au和Ag均未浸出。浸出渣微观组织为尺寸50~100 nm的镶嵌式团状颗粒,主要由PbSO_(4)、Se、Ag_(2)Te和Ag物相组成,原料中Cu_(2)Te、Cu_(2)Se和Ag_(2)Se物相明显消失。浸出渣中Ag和Au的含量分别为9.33%和0.293%,富集比为1.5,Cu含量由14.30%降至0.39%,满足后续贵金属分离精炼要求。该工艺在常温常压下实现了铜阳极泥中杂质的高效分离和稀贵金属的定向富集。

改性阳极泥对沉锗后液中有机物的脱除

单宁沉锗工艺被广泛用于湿法炼锌溶液中低浓度锗的回收,但该方法有机物引入量大,严重影响湿法炼锌系统的高效运转。为此,通过借助TOC、FT-IR、XRD、UV-Vis等表征手段,本文考察了改性阳极泥对沉锗后液中有机物的脱除效果,并揭示了其反应机理。结果表明,在温度为80℃,硫酸用量为14 mL/100 g条件下进行阳极泥活化,所得改性阳极泥对沉锗后液中有机物具有良好的脱除效果。阳极泥用量为20 g/L时,TOC脱除率可达66.17%,反应后液TOC浓度可降至58.21 mg/L。这一效果与改性过程中阳极泥中惰性的α-MnO_(2)转化为高活性的MnOOH有关,且硫酸用量和温度对阳极泥改性效果影响较为显著。沉锗后液中主要的有机物为单宁酸及其衍生物,经改性阳极泥处理后,沉锗后液中的单宁酸发生了不完全降解,降解产物主要是小分子量的烃类有机物。

铜阳极泥选冶联合工艺有价金属走向考察及改进建议

铜阳极泥是资源综合回收的优选对象,分析各有价金属的分散情况对后续的回收有着指导性的方向作用。铜阳极泥选冶联合工艺较为成熟,具有不断外延拓展金属回收的空间。针对4000 t铜阳极泥物料的生产数据,考察了该工艺有价金属的走向,统计分析了金、银、硒、碲、铅、锑、铋、铜等在工艺流程中的分布率,摸清了有价金属主要分散情况。分析表明,金、银、硒、碲最大的分散点均为浮选尾矿,分别占分散总量的67%、37%、34%、58%,确定为重点管控对象。并结合统计分析结果对提高金、银、硒、碲回收率及铅、锑、铋、铜的回收提出了改进建议。

侧吹炉协同处理铜阳极泥浸出渣回收有价金属新工艺研究

采用侧吹炉协同处理铜阳极泥浸出渣,综合回收有价金属,考察了纯碱用量、粒煤用量、沉淀时间、炉顶烟气温度对主金属Pb、Sb、Bi、Au、Ag回收率的影响。结果表明,适宜的处理工艺参数为:纯碱用量2.5%、粒煤用量3%、沉淀时间1.5 h、炉顶烟气温度750℃,此时贵铅中Au品位达到1 544 g/t(富集了1.84倍)、Ag品位达到10.37%(富集了1.4倍)、Pb品位达到22.89%(富集了2.1倍)、Bi品位达到27.45%(富集了2.2倍)。

锌电解阳极泥氧化亚铁离子的工艺研究

文中采用主要成分为MnO2的锌电解阳极泥氧化锌焙砂浸出液中的亚铁离子,达到除铁的目的。研究了锌电解阳极泥氧化亚铁离子过程中的反应温度、反应时间、搅拌速度、阳极泥粒径、液固比等工艺条件对亚铁离子氧化率的影响。实验结果表明,在反应温度为85℃、反应时间为60 min、搅拌速度为500 r/min、阳极泥粒径为0.154 mm、液固比为14∶1(单位:mL/g)的较优工艺条件下,亚铁离子的氧化率高达99.80%。此工艺使锌冶炼企业产生的电解阳极泥得到了高效利用,不仅充分利用了资源、降低了生产成本,同时解决了固废堆存引起的环境问题。

Cu-PGMs合金电解阳极泥中EDTA·2Na浸铜动力学

以Cu-PGMs合金电解所得铜阳极泥为原料,采用EDTA·2Na浸出阳极泥中的铜和其他贱金属,达到富集阳极泥中贵金属的目的。通过单因素实验,探究了EDTA·2Na浓度、反应温度、浸出时间、搅拌速率、液固比等工艺条件对铜浸出率的影响,得出适宜的浸出条件为EDTA·2Na浓度0.3mol/L、温度55℃、浸出时间3 h、搅拌速率250 r/min、液固比10:1,该条件下铜的浸出率可达91.12%。同时,对EDTA·2Na浸出阳极泥中的铜的动力学进行了分析,结果表明EDTA·2Na的浸出过程符合未反应核的收缩模型,为内扩散控制,其浸出的表观活化能(E_(a))为8.6 k J/mol,浸出动力学方程为1﹣3(1-RCu)^(2/3)+2(1-R_(Cu))=0.13117 t。

回收铜阳极泥冶炼渣中铑的研究

铜阳极泥冶炼渣是重要的铑资源,采用火法富集和湿法提取相结合的工艺对铜阳极泥冶炼渣中的铑进行回收利用,考察了火法富集过程中各种因素对富集效果的影响。结果表明:在PbO加入量为铜阳极泥冶炼渣的1.1倍(以质量计,下同)、B_(2)O_(3)加入量为铜阳极泥冶炼渣的1.1倍、Na_(2)CO_(3)加入量为铜阳极泥冶炼渣0.9倍、熔炼温度1 200℃,熔炼时间2 h的条件下,形成的铅合金中Rh含量达到7 536.4 g/t,富集6.2倍;在银粉加入量为铅合金的1倍、灰吹温度1 300℃、灰吹时间2.5 h条件下进行铅合金灰吹除杂富集,形成的银合金中Rh含量达到42 208.1 g/t,富集35.7倍;在浸出温度60℃、浸出时间1.5 h、浸出液固比为10∶1的条件下进行湿法提取,生产的铑粉纯度为91.2%,实现了铑二次资源综合回收。

高硒碲铜阳极泥协同高铜渣硫酸化焙烧工艺研究

高硒碲铜阳极泥在硫酸化焙烧过程中,产出的焙砂易烧结成大块状,且硒蒸出率较低。针对此问题,本研究利用高铜渣中单质铜含量高的特征,探索了铜阳极泥协同高铜渣硫酸化焙烧工艺,并进行了条件试验。试验结果表明,采用高铜渣协同硫酸化焙烧工艺处理铜阳极泥可行,在铜阳极泥与高铜渣质量比(以干重计)1∶0.1,硫酸与混合物浆化质量比0.85∶1,浆化时间60 min,四段焙烧温度分别为300℃、480℃、570℃、610℃,焙烧时间120 min等较佳工艺条件下,焙砂中硒含量可以降至0.1%以下。工业试验表明,产出的焙砂颗粒小且内部呈蜂窝状,铜阳极泥中硒得到有效蒸出,焙砂中硒平均含量由原来的6.67%降到0.09%,脱除率达98.65%。硫酸化焙烧过程中生成的粗硒纯度大于96%,可用于生产高纯度硒或者直接外售;生成的焙砂可通过球磨水浸分铜,分铜渣氯化分金回收金,分金渣氨浸分银回收银,最后将分银渣火法熔炼进一步回收有价金属。相较常规铜阳极泥硫酸化焙烧方法,本工艺实现了铜阳极泥中硒的深度蒸出,也实现了高铜渣的有效处理,具有推广价值。

SO_(2)-H_(2)O体系中锌电解阳极泥还原浸出锰的研究

锌电解阳极泥中含有大量的锰,目前企业常用的处理方法为返回浸出工序再利用,但该法会导致系统溶液中锰离子浓度偏高,影响电解。本研究利用SO_(2)还原特性,探究了锌电解阳极泥在SO_(2)-H2O体系中锰的还原浸出行为,并考察了工艺条件对锰浸出率及钾、钙溶出率的影响。结果表明,在初始酸度0 g/L、液固比4.0、SO_(2)用量3.5 mol、反应温度40℃、反应时间1.5 h、搅拌转速400 r/min的条件下,Mn浸出率达到99.7%,钾、钙的溶出率分别为89.7%、28.6%,富锰液中钾、钙等杂质通过化学沉淀法除去后可用于制备工业级硫酸锰;浸出渣的主要化学成分为铅37.79%、银1480 g/t、锶12.49%和硅6.07%,分别以PbSO_(4)、SrSO_(4)和SiO_(2)等形式存在,后续可通过火法工艺还原挥发渣中铅、银和锶至烟尘中,再进一步分离。本文处理锌电解阳极泥的方法实现了锰的高效浸出回收,避免了锰返回浸出工序造成电解系统锰离子浓度过高影响生产的问题,同时实现了浸出渣中有价金属元素铅、银、锶的富集,富集倍数约为9,提高了浸出渣的附加值。

铜冶炼系统中阳极泥压滤输送工序设备选型及输送方案的探究

目前国内的铜冶炼行业中阳极泥压滤工序中选用的设备主要有立式压滤机和板框压滤机两种,本文从两种压滤机的投资、性能、效率、维护等各个方面分析,结合国内现有铜冶炼系统阳极泥压滤工序中压滤设备的使用情况,对某铜冶炼新建项目阳极泥压滤工序的选型提供依据。阳极泥的输送方案主要分为压滤前输送还是压滤后输送,本文将一并进行分析探究。

回转窑处理铜阳极泥数值模拟

以湖北某铜阳极泥冶炼厂湿法处理工艺的生产数据和控制参数为支撑,基于硫酸化焙烧—硒回收的物理化学反应机理,采用冶金计算软件建立硫酸化焙烧、硒回收还原功能模块,模拟实际回转窑硫酸化蒸硒焙烧处理铜阳极泥生产过程。该模型采用的阳极泥数据具有代表性,且模型计算结果也与实际生产结果吻合,验证了该模型的有效性。

氯盐体系浸出铜阳极泥分银渣中铅银的工艺研究

研究了在NaCl-CaCl_(2)-HCl氯盐体系下,从铜阳极泥分银渣中浸出铅和银的工艺。通过正交试验,探索NaCl初始浓度、HCl初始浓度、液固体积质量比,反应温度和反应时间对铜阳极泥分银渣中铅和银回收的影响。结果表明:氯盐体系下,铜阳极泥分银渣铅和银浸出最佳工艺条件为:NaCl初始浓度260 g·L^(-1)、HCl初始浓度1.0 mol·L^(-1)、液固体积质量比9∶1,反应温度80℃和反应时间1.5 h。在最佳工艺条件基础上,探索得出最佳CaCl2用量为理论用量的2倍。经最佳工艺条件验证实验可得,铅和银的平均浸出率分别为98.24%和97.73%。各组数据表现稳定,波动较小,该氯盐体系浸出铜阳极泥分银渣中的铅和银效果较好。

铜阳极泥O_(2)-SO_(2)焙烧定向转化碲物相强化碲浸出

碲是国家战略准金属,全球90%碲产于铜阳极泥,而硫酸化焙烧-碱浸法是我国从铜阳极泥中提取碲的常用工艺,但存在碲浸出率偏低问题。为此,本研究提出采用O_(2)-SO_(2)焙烧法处理铜阳极泥,通过调节O_(2)、SO_(2)分压,精准控制焙烧过程中的氧势和硫势,将铜阳极泥中碲化物高效定向转化为TeO_(2)。首先,对O_(2)-SO_(2)焙烧铜阳极泥的工艺参数进行优化,然后焙砂采用水浸分离铜、再用NaOH(100 g/L)浸出碲;最后,用碲化亚铜代替铜阳极泥对焙烧过程的碲物相转变机制进行研究。结果表明:在O_(2)-SO_(2)气氛中(体积比为7∶3),温度为600℃的条件下焙烧铜阳极泥3 h后,硒挥发率为98.04%,经水浸-碱浸后,碲浸出率为83.69%,实现了硒高效挥发及碲的高效浸出;在焙烧过程中,碲化亚铜先被氧化分解成Cu_(2.86)Te_(2)和CuO,随着温度的升高,Cu_(2.86)Te_(2)继续被氧化分解成CuTe和CuO,最后CuTe被氧化为TeO_(2)和CuO,同时,CuO进一步与SO_(3)反应生成CuSO_(4)。

铜阳极泥复合浸出渣选择性分离硒过程热力学分析

铜阳极泥复合浸出渣是铜阳极泥采用复合浸出砷锑铋后的产物,采用硫酸化焙烧选择性分离硒。针对其含硒物质在选择性分离过程中的反应历程不明晰,本文利用Factsage数据库中相关热力学数据及Equilib平衡计算模块对含硒物质在不同温度时反应的ΔG^(θ)及反应过程平衡分析,明晰反应过程中的物相变化规律。结果表明:Cu_(2)Se与H_(2)SO_(4)在低温下反应生成固态Se、CuSO_(4)·H_(2)O、SO_(2)及H_(2)SO_(4)吸水形成H_(2)SO_(4)·H_(2)O;然后固态Se融化变成液态Se,同时与H_(2)SO_(4)·H_(2)O反应生成SeO_(2)、SO_(2)和H_(2)O;高温下CuSO_(4)·H_(2)O会脱水生成CuSO_(4)和H_(2)O,CuSO_(4)会进一步分解生成CuSO_(4)·CuO和SO_(3);Ag_(2)Se与H_(2)SO_(4)反应生成固态Se、Ag_(2)SO_(4)、SO_(2)及H_(2)SO_(4)吸水形成H_(2)SO_(4)·H_(2)O;然后固态Se融化变成液态Se,同时与H_(2)SO_(4)·H_(2)O反应生成SeO_(2)、SO_(2)和H_(2)O;另外高温下Ag_(2)SO_(4)会转变形态;Se与H_(2)SO_(4)反应生成SeO_(2)、SO_(2)和H_(2)O。考察了铜阳极泥复合浸出渣在不同焙烧温度、硫酸用量及焙烧时间对蒸硒率的影响,在焙烧温度为500℃、H_(2)SO_(4)加入量为0.2 mL/g、升温速率为10℃/min、反应时间为30 min的焙烧条件下,蒸硒率达到95.4%。

基于还原焙烧-酸浸法的电解锰阳极泥中锰铅分离研究

采用硫磺还原焙烧-硫酸浸出处理电解锰阳极泥(EMAS),实现其中锰、铅分离。研究了焙烧过程中焙烧温度、硫磺与锰物质的量比、焙烧时间、EMAS粒径以及浸出过程中搅拌速度、浸出温度、浸出时间、固液比及硫酸浓度对锰、铅分离的影响。结果表明,焙烧优化条件为:焙烧温度550℃、硫磺与锰物质的量比1∶1、焙烧时间50 min、EMAS粒径-0.177 mm,酸浸优化条件为:搅拌转速350 r/min、浸出温度40℃、浸出时间20 min、固液比1∶20、硫酸浓度2.5 mol/L,此条件下阳极泥中锰浸出率达97.4%(滤液中锰离子浓度为38.84 g/L),浸出渣中Pb含量达45.26%,有效实现了锰与铅的分离。

某贵金属冶炼企业阳极泥浸出工序的优化与实践

为提高阳极泥回收贵金属变现周期,某贵金属冶炼企业加压浸出工序采用低温通氧自热浸出工序代替高压氧浸,并对加压浸出渣中Pb、Bi进行开路,大幅提高了加压浸出工序的产能及除杂效率,同时对阳极泥浸出工序技术优化后的污染物排放情况及治理措施进行了论述,并分析了技术优化后可能造成的环境问题。

利用双氧水为还原剂湿法浸出电解锰阳极泥中锰的研究

电解锰阳极泥是生产电解金属锰时阳极产生的副产物,其中含有大量锰、铅等资源.如何高效浸出电解锰阳极泥中的锰是实现其资源化利用的关键,本研究提出了一种H_(2)SO_(4)-H_(2)O_(2)浸出体系强化电解锰阳极泥中锰浸出的新方法,研究了H_(2)O_(2)和H_(2)SO_(4)用量、反应温度、反应时间以及固液比对电解锰阳极泥中锰浸出率的影响.研究结果表明,在阳极泥与H_(2)O_(2)质量比1∶0.8、阳极泥与H_(2)SO_(4)质量比1∶0.9、反应温度45℃、固液质量比1∶10条件下浸出反应15 min,锰的浸出率可达97.23%,浸出渣中Pb的质量分数高达53.71%.浸出机理分析表明,酸性条件下电解锰阳极泥中锰氧化物被H_(2)O_(2)还原浸出,浸出液中Mn主要以MnSO_(4)存在,浸出渣中Pb主要以PbSO_(4)富集.本研究结果为电解锰阳极泥的资源化利用提供了一种新思路.

卡尔多炉处理铜阳极泥炉渣性能调控

卡尔多炉处理铜阳极泥时,由于铜阳极泥中含有脱模剂带入的BaSO_(4),影响了炉渣性能,而且不同批次的铜阳极泥成分不同,需要在冶炼过程中不断对炉渣性能和工艺参数进行改进和优化,才能取得良好的指标。目前文献对含BaSO_(4)的炉渣性能研究较少,本文基于卡尔多炉处理铜阳极泥工业实践及全流程炉渣成分、温度等数据,采用FactSage热力学软件绘制了BaSO_(4)5%~50%范围内的基准炉渣Na_(2)O-SiO_(2)-PbO-BaO四元相图,根据相图对熔炼过程中不同BaSO_(4)含量的炉渣熔化温度进行了测定,得到了不同BaSO_(4)含量的合理钠硅比,可在不增加渣量的情况下,将炉渣的熔化温度控制在1000℃以内,实现改善炉渣流动性、提升金属回收率的目的。本文还提出卡尔多炉处理铜阳极泥建议:提高冶炼效率来降低熔炼过程热损失;加强对阳极泥中Ba和Si的检测和配料控制,降低炉渣BaSO_(4)含量;加强还原熔炼阶段工艺操作的稳定性,以确保炉温和炉渣性能的良好匹配。