本實(shí)用新型屬于有色金屬提取領(lǐng)域，具體而言，本實(shí)用新型涉及處理銅渣的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
銅渣是煉銅過(guò)程中產(chǎn)生的渣，冶煉1噸精銅的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生2.2噸銅渣。我國(guó)煉銅爐渣產(chǎn)量大，年產(chǎn)150萬(wàn)噸左右。銅渣大量堆積會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的水體污染和土壤污染，因此加強(qiáng)銅渣的綜合利用非常重要。銅渣中含有大量的鐵金屬資源，目前的研究中，轉(zhuǎn)底爐直接還原對(duì)銅渣中鐵的回收效果比較好。在轉(zhuǎn)底爐直接還原冶煉過(guò)程中，銅渣中的鋅和鉛等會(huì)以單質(zhì)蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中再次被空氣冷卻氧化后形成煙道灰?；瘜W(xué)成分和物相分析表明，煙道灰里面的主要有價(jià)成分為氧化鋅(40～70％)和硫酸鉛(10～20％)，還有少量的鐵、氧化鎂、二氧化硅、氧化鉀和氧化鈉等雜質(zhì)成份。
目前，對(duì)于這種銅渣直接還原轉(zhuǎn)底爐煙道灰的利用鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本實(shí)用新型的一個(gè)目的在于提出一種處理銅渣的系統(tǒng)，采用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價(jià)金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。
在本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種處理銅渣的系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述系統(tǒng)包括：
還原裝置，所述還原裝置具有銅渣入口、還原煤入口、金屬化球團(tuán)出口以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口；
酸浸分離裝置，所述酸浸分離裝置具有物料入口、酸液入口、含鋅浸出液出口和鉛渣出口，所述物料入口與所述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口相連；
氧化焙燒裝置，所述氧化焙燒裝置具有空氣入口、鉛渣入口、含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物出口和含有二氧化硫的煙氣出口，所述鉛渣入口與所述鉛渣出口相連；
除鐵裝置，所述除鐵裝置具有含鋅浸出液入口、雙氧水入口、第一酸度調(diào)節(jié)劑入口、除鐵含鋅浸出液出口和鐵渣出口，所述含鋅浸出液入口與所述含鋅浸出液出口相連；
沉鋅處理裝置，所述沉鋅處理裝置具有除鐵含鋅浸出液入口、石灰乳入口、第二酸度調(diào)節(jié)劑入口、堿式硫酸鋅產(chǎn)品出口和提鋅廢液出口，所述除鐵含鋅浸出液入口與所述除鐵含鋅浸出液出口相連。
由此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)通過(guò)將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以單質(zhì)蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻氧化后形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。然后將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰供給至酸浸分離裝置中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。接著將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。含鋅浸出液在雙氧水的作用下，其中的鐵全部氧化為三價(jià)鐵，通過(guò)添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過(guò)添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。由此，采用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價(jià)金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。
任選的，所述還原裝置為轉(zhuǎn)底爐。由此，可以顯著提高銅渣中鉛和鋅的回收率。
本實(shí)用新型的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本實(shí)用新型的實(shí)踐了解到。
附圖說(shuō)明
本實(shí)用新型的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是根據(jù)本實(shí)用新型再一個(gè)實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)處理銅渣的方法流程示意圖；
圖3是根據(jù)本實(shí)用新型又一個(gè)實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)處理銅渣的方法流程示意圖；
圖4是根據(jù)本實(shí)用新型又一個(gè)實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，“多個(gè)”的含義是至少兩個(gè)，例如兩個(gè)，三個(gè)等，除非另有明確具體的限定。
在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
在本實(shí)用新型的一個(gè)方面，本實(shí)用新型提出了一種處理銅渣的系統(tǒng)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，參考圖1，該系統(tǒng)包括：還原裝置100、酸浸分離裝置200、氧化焙燒裝置300、除鐵裝置400和沉鋅處理裝置500。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，還原裝置100具有銅渣入口101、還原煤入口102、金屬化球團(tuán)出口103以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口104，且適于將銅渣、還原煤進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，銅渣和還原煤的比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，銅渣和還原煤的比例可以為質(zhì)量比100：(20～30)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，還原煤配入量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致銅渣還原效果不好，鋅和鉛揮發(fā)不充分；而還原煤配入量過(guò)多時(shí)不但不會(huì)提高銅渣還原效果，大量的殘留灰分還會(huì)阻礙銅渣還原反應(yīng)的進(jìn)行。需要說(shuō)明是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)還原處理的條件進(jìn)行選擇。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還原裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，還原裝置可以為轉(zhuǎn)底爐。由此，可顯著提高銅渣中鉛和鋅的回收率。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，酸浸分離裝置200具有物料入口201、酸液入口202、含鋅浸出液出口203和鉛渣出口204，物料入口201與含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰出口104相連，且適于將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液進(jìn)行酸浸分離處理，以便得到含鋅浸出液和鉛渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將酸液加入含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，酸液的類(lèi)型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，酸液可以為選自硫酸、硝酸和鹽酸中的至少一種，優(yōu)選硫酸。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于酸液的選擇，選擇標(biāo)準(zhǔn)是：對(duì)于鋅而言可形成可溶性鋅金屬鹽，而對(duì)于鉛而言卻形成不可溶性鉛金屬鹽，因此，硫酸、硝酸和鹽酸均可。但由于含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中含有的是硫酸鉛，考慮到不引入其他雜質(zhì)陰離子，所以?xún)?yōu)選硫酸。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例，硫酸的體積濃度為5～30％。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硫酸的體積濃度超出此范圍時(shí)均會(huì)影響氧化鋅的浸出速率，從而影響鉛渣的品位。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，氧化焙燒裝置300具有空氣入口301、鉛渣入口302、含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物出口303和含有二氧化硫的煙氣出口304，鉛渣入口302與鉛渣出口204相連，且適于將鉛渣和空氣進(jìn)行氧化焙燒處理，以便得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過(guò)低時(shí)，鉛渣中的不可溶性鉛金屬鹽無(wú)法分解；而當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過(guò)高時(shí)，不可溶性鉛金屬鹽被氧化形成的氧化鉛會(huì)嚴(yán)重?fù)p失。綜上，氧化焙燒處理的溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì)降低鉛的回收率。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，除鐵裝置400具有含鋅浸出液入口401、雙氧水入口402、第一酸度調(diào)節(jié)劑入口403、除鐵含鋅浸出液出口404和鐵渣出口405，含鋅浸出液入口401與含鋅浸出液出口203相連，且適于將含鋅浸出液、雙氧水和第一酸度調(diào)節(jié)劑進(jìn)行除鐵處理，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，含鋅浸出液在雙氧水的作用下，含鋅浸出液中的鐵全部氧化為三價(jià)鐵，通過(guò)添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。需要說(shuō)明的是，如果不除去鐵，那么在后續(xù)沉鋅處理過(guò)程中鐵會(huì)以氫氧化鐵的形式沉淀，從而污染最終堿式硫酸鋅產(chǎn)品，降低堿式硫酸鋅的品位。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，在除鐵裝置中進(jìn)行除鐵處理是按照下列步驟進(jìn)行的：將含鋅浸出液與雙氧水混合，以便將含鋅浸出液中的鐵氧化為三價(jià)鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述所得混合液的pH，在溫度80～100攝氏度的條件下，使得混合液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。由此，可顯著提高堿式硫酸鋅的純度。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例，在采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH，所得混合液的pH值并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH可以為3～5。由此，可進(jìn)一步提高堿式硫酸鋅的純度。需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)第一酸度調(diào)節(jié)劑的具體類(lèi)型進(jìn)行選擇。
根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，沉鋅處理裝置500具有除鐵含鋅浸出液入口501、石灰乳入口502、第二酸度調(diào)節(jié)劑入口503、堿式硫酸鋅產(chǎn)品出口504和提鋅廢液出口505，除鐵含鋅浸出液入口501與除鐵含鋅浸出液出口404相連，且適于將除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑進(jìn)行沉鋅處理，以便得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過(guò)添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH可以為6～10。由此，可顯著提高鋅的回收率。需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)第二酸度調(diào)節(jié)劑的具體類(lèi)型進(jìn)行選擇。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例，沉鋅處理的時(shí)間并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，沉鋅處理的時(shí)間可以為0.5～1小時(shí)。由此，可進(jìn)一步提高鋅的回收率。
根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)通過(guò)將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。然后將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰供給至酸浸分離裝置中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。接著將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。含鋅浸出液在雙氧水的作用下，其中的鐵全部氧化為三價(jià)鐵，通過(guò)添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過(guò)添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。由此，采用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價(jià)金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。
如上所述，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)可具有選自下列的優(yōu)點(diǎn)至少之一：
根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)從含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中回收寶貴的鉛和鋅資源；
根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)鉛的回收率可達(dá)99％以上，鋅的回收率可達(dá)98％以上；
根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)采用該系統(tǒng)對(duì)含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰進(jìn)行處理以回收其中的鉛、鋅資源，工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，且所得的含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和堿式硫酸鋅經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高。
為了方便理解，下面對(duì)采用本實(shí)用新型本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣的系統(tǒng)處理銅渣的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，參考圖2，該方法包括：
S100：將銅渣、還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理
該步驟中，將銅渣、還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，以便得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，銅渣和還原煤的比例并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，銅渣和還原煤的比例可以為質(zhì)量比100：(20～30)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，還原煤配入量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致銅渣還原效果不好，鋅和鉛揮發(fā)不充分；而還原煤配入量過(guò)多時(shí)不但不會(huì)提高銅渣還原效果，大量的殘留灰分還會(huì)阻礙銅渣還原反應(yīng)的進(jìn)行。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還原裝置并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，還原裝置可以為轉(zhuǎn)底爐。由此，可顯著提高銅渣中鉛和鋅的回收率。
S200：將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理
該步驟中，將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，以便得到含鋅浸出液和鉛渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將酸液加入含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，酸液的類(lèi)型并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，酸液可以為選自硫酸、硝酸和鹽酸中的至少一種，優(yōu)選硫酸。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對(duì)于酸液的選擇，選擇標(biāo)準(zhǔn)是：對(duì)于鋅而言可形成可溶性鋅金屬鹽，而對(duì)于鉛而言卻形成不可溶性鉛金屬鹽，因此，硫酸、硝酸和鹽酸均可。但由于含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中含有的是硫酸鉛，考慮到不引入其他雜質(zhì)陰離子，所以?xún)?yōu)選硫酸。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例，硫酸的體積濃度為5～30％。發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，硫酸的體積濃度超出此范圍時(shí)均會(huì)影響氧化鋅的浸出速率，從而影響鉛渣的品位。
S300：將鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置中進(jìn)行氧化焙燒處理
該步驟中，將鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置中進(jìn)行氧化焙燒處理，以便得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過(guò)低時(shí)，鉛渣中的不可溶性鉛金屬鹽無(wú)法分解；而當(dāng)氧化焙燒處理的溫度過(guò)高時(shí)，不可溶性鉛金屬鹽被氧化形成的氧化鉛會(huì)嚴(yán)重?fù)p失。綜上，氧化焙燒處理的溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì)降低鉛的回收率。
S400：將含鋅浸出液、雙氧水和第一酸度調(diào)節(jié)劑供給至除鐵裝置中進(jìn)行除鐵處理
該步驟中，將含鋅浸出液、雙氧水和第一酸度調(diào)節(jié)劑供給至除鐵裝置中進(jìn)行除鐵處理，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，含鋅浸出液在雙氧水的作用下，含鋅浸出液中的鐵全部氧化為三價(jià)鐵，通過(guò)添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。需要說(shuō)明的是，如果不除去鐵，那么在后續(xù)沉鋅處理過(guò)程中鐵會(huì)以氫氧化鐵的形式沉淀，從而污染最終堿式硫酸鋅產(chǎn)品，降低堿式硫酸鋅的品位。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，參考圖3，S400可按照下列步驟進(jìn)行：
S41：將含鋅浸出液與雙氧水混合，以便將含鋅浸出液中的鐵氧化為三價(jià)鐵；
S42：采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整步驟S41得到混合液的pH，在溫度80～100攝氏度的條件下，使得混合液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；
S43：將步驟S42所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，以便得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣。
由此，可顯著提高堿式硫酸鋅的純度。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例，在采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH，所得混合液的pH值并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整含鋅浸出液與雙氧水混合液的pH可以為3～5。由此，可進(jìn)一步提高堿式硫酸鋅的純度。需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)第一酸度調(diào)節(jié)劑的具體類(lèi)型進(jìn)行選擇。
S500：將除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理
該步驟中，將除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，以便得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過(guò)添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。
根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，采用第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH可以為6～10。由此，可顯著提高鋅的回收率。需要說(shuō)明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要對(duì)第二酸度調(diào)節(jié)劑的具體類(lèi)型進(jìn)行選擇。
根據(jù)本實(shí)用新型的再一個(gè)實(shí)施例，沉鋅處理的時(shí)間并不受特別限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，沉鋅處理的時(shí)間可以為0.5～1小時(shí)。由此，可進(jìn)一步提高鋅的回收率。
根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的處理銅渣系統(tǒng)處理銅渣的方法通過(guò)將銅渣和還原煤供給至還原裝置中進(jìn)行還原處理，銅渣中的鋅和鉛被還原后以蒸汽的形式進(jìn)入煙道，在煙道中被空氣冷卻形成含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰，其中氧化鋅含量40～70wt％，硫酸鉛含量10～20wt％，全鐵含量0.5～3wt％。然后將含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰供給至酸浸分離裝置中，酸液可使得含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中的鋅形成可溶性鋅金屬鹽，而其中的鉛形成不可溶性鉛金屬鹽，從而得到含鋅浸出液和鉛渣，其中，含鋅浸出液中除了含有可溶性鋅金屬鹽之外，還有被酸溶解的鎂離子、鐵離子、鉀離子和鈉離子等；鉛渣中除了含有不可溶性鉛金屬鹽之外，還有二氧化硅。接著將鉛渣在空氣氣氛下進(jìn)行氧化焙燒處理，其中的不可溶性鉛金屬鹽被氧化分解，形成含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物，其中鉛的回收率可達(dá)99％以上。含鋅浸出液在雙氧水的作用下，其中的鐵全部氧化為三價(jià)鐵，通過(guò)添加第一酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，使得含鋅浸出液中的鐵以穩(wěn)定化合物針鐵礦沉淀的形式析出，得到鐵渣和除鐵含鋅浸出液。除鐵含鋅浸出液在石灰乳的作用下，通過(guò)添加第二酸度調(diào)節(jié)劑控制整個(gè)溶液的pH值，其中的鋅以堿式硫酸鋅的形式沉淀，鋅的回收率可達(dá)98％以上，而鎂、鉀、鈉等雜質(zhì)離子進(jìn)入提鋅廢液。由此，采用該方法可以實(shí)現(xiàn)銅渣中鉛、鋅有價(jià)金屬元素的綜合回收利用，其中，鉛的回收率為99％以上，鋅的回收率為98％以上。
下面參考具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行描述，需要說(shuō)明的是，這些實(shí)施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本實(shí)用新型。
實(shí)施例中所提到的回收率的計(jì)算方法為，產(chǎn)品中有價(jià)元素的質(zhì)量與含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中該元素質(zhì)量的比例。以鉛為例，鉛的回收率＝含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的質(zhì)量(g)/含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰中鉛的質(zhì)量(g)×100％。
實(shí)施例1
參考圖4，將銅渣、還原煤按質(zhì)量比100:20供給至還原裝置(轉(zhuǎn)底爐)中進(jìn)行還原處理，得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰；將上述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，得到含鋅浸出液和鉛渣，其中酸液為稀硫酸，其體積濃度為5％；將上述鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置(焙燒爐)中進(jìn)行氧化焙燒處理，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度，得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣，其中，在含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的回收率為99％；將上述含鋅浸出液與雙氧水混合，含鋅浸出液中的鐵氧化為三價(jià)鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述得到混合液的pH，使其pH＝3.0，在80攝氏度的溫度條件下，含鋅浸出液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣；將上述除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH＝6.0，沉鋅處理的時(shí)間為0.5小時(shí)，得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液，其中，在堿式硫酸鋅中鋅的回收率為98％。
實(shí)施例2
參考圖4，將銅渣、還原煤按質(zhì)量比100:25供給至還原裝置(轉(zhuǎn)底爐)中進(jìn)行還原處理，得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰；將上述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，得到含鋅浸出液和鉛渣，其中酸液為稀硫酸，其體積濃度為20％；將上述鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置(焙燒爐)中進(jìn)行氧化焙燒處理，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度，得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣，其中，在含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的回收率為99％；將上述含鋅浸出液與雙氧水混合，含鋅浸出液中的鐵氧化為三價(jià)鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述得到混合液的pH，使其pH＝4.0，在90攝氏度的溫度條件下，含鋅浸出液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣；將上述除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH＝7.5，沉鋅處理的時(shí)間為1小時(shí)，得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液，其中，在堿式硫酸鋅中鋅的回收率為99％。
實(shí)施例3
參考圖4，將銅渣、還原煤按質(zhì)量比100:30供給至還原裝置(轉(zhuǎn)底爐)中進(jìn)行還原處理，得到金屬化球團(tuán)以及含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰；將上述含有氧化鋅和硫酸鉛的煙灰與酸液供給至酸浸分離裝置中進(jìn)行酸浸分離處理，得到含鋅浸出液和鉛渣，其中酸液為稀硫酸，其體積濃度為30％；將上述鉛渣和空氣供給至氧化焙燒裝置(焙燒爐)中進(jìn)行氧化焙燒處理，氧化焙燒處理的溫度為800～850攝氏度，得到含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物和含有二氧化硫的煙氣，其中，在含有粗氧化鉛的焙燒產(chǎn)物中鉛的回收率為99.5％；將上述含鋅浸出液與雙氧水混合，含鋅浸出液中的鐵氧化為三價(jià)鐵；采用第一酸度調(diào)節(jié)劑調(diào)整上述得到混合液的pH，使其pH＝5.0，在100攝氏度的溫度條件下，含鋅浸出液中的鐵以FeOOH沉淀形式析出；將上述所得溶液進(jìn)行過(guò)濾，得到除鐵含鋅浸出液和鐵渣；將上述除鐵含鋅浸出液、石灰乳和第二酸度調(diào)節(jié)劑供給至沉鋅處理裝置中進(jìn)行沉鋅處理，第二酸度調(diào)整劑調(diào)整含有除鐵含鋅浸出液和石灰乳的混合液的pH＝10.0，沉鋅處理的時(shí)間為0.5小時(shí)，得到堿式硫酸鋅產(chǎn)品和提鋅廢液，其中，在堿式硫酸鋅中鋅的回收率為99.5％。
在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。