湿法锌冶炼海绵铜渣湿法提取工艺关键技术研究及应用

2018-06-28张国莹邓长青王秋银陶余彩

世界有色金属 2018年8期

张国莹，曾鹏，邓长青，姜艳，王秋银，陶余彩

（云南云铜锌业股份有限公司，云南昆明 650102）

湿法炼锌净化工艺通常采用三段锑盐净化，在一段净化产出含铜45%～50%的海绵铜渣，是锌冶炼价值较高的副产品，处理该渣工艺有火法冶金和湿法冶金流程[1]。由于湿法冶金投资较少[2]，适合小规模生产，其工艺开路的高锌、低铜溶液可直接进入锌冶炼系统回收锌，形成闭合的综合回收工艺系统，因此湿法处理海绵铜渣工艺较多。从目前国内外湿法处理海绵铜渣工艺来看，普遍采用浸出—萃取—电积工艺流程，该工艺的核心是如何解决海绵铜渣浸出率低、成本高等问题，针对该问题开展了海绵铜渣湿法浸出关键技术研究工作。

1 实验原料及工艺流程

图1 铜渣处理工艺流程

（1）实验原料。我厂净化工序镉回收车间产出的海绵铜渣，主要成分见表1。根据有关文献研究资料，海绵铜渣中的Cu、Zn、Cd等元素主要以金属态存在,少量以硫酸盐形态及氧化物形态存在。

表1 海绵铜渣主要化学成分（%）

（2）海绵铜渣处理工艺流程。海绵铜渣经过三次浸出后，富铜液（Cu2+：40g/L～50g/L）进电积系统，产出的铅银渣作为副产品外卖。浸出化学反应为：Cu+H2SO4+1/2O2=CuSO4+H2O。

2 海绵铜渣浸出工艺研究

2.1 常规搅拌+单头直吹通氧管铜渣浸出试验

试验条件：液固比=5∶1，T=80℃，t=6h，CH2SO4=370g/L，CH2SO4=240g/L；氧化剂类型：O2,实验用直吹通氧管如图2。从试验结果看，用单头直吹通氧管进行试验，不论是低酸还是高酸结果均为Zn、Cu浸出率低、渣率大，分析原因为试验过程中通氧管经常被渣堵塞，通氧效果差及氧气分散率低所致。

2.2 常规搅拌+不同氧化剂浸出

试验选择H2O2、KMnO4、锰粉三种氧化剂进行实验，具体如下。试验条件：液固比=5∶1，T=80℃，t=4h，CH2SO4=300g/L；H2O2加入量为理论量的0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍。从试验数据来看，H2O2加入量为理论量的0.8倍时，渣计Cu浸出率最高达到86.6%，渣率40.4%，Cu浸出率有大幅提升，效果较好。

2.3 KMnO4氧化剂实验

试验条件：液：固=5∶1，T=80℃，t=4h，CH2SO4=300g/L；KMnO4加入量为理论量的0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍。

从试验数据来看，KMnO4加入量为理论量的0.6倍时，渣计Cu浸出率最高达到了99.5%，渣率35.2%。因此，氧化剂KMnO4加入量为理论量的0.6倍效果最佳。

图2 试验用单头直吹通氧管与水解吸风搅拌示意图

2.4 锰粉氧化剂试验

试验条件：液固比=5∶1，T=80℃，t=4h，CH2SO4=300g/L；锰粉加入量为理论量的0.2倍、0.4倍、0.6倍、0.8倍。

从试验数据来看，锰粉加入量为理论量的0.6倍时，渣计Cu浸出率最高达到了96.5%，渣率30.9%。因此，锰粉氧化剂加入量为理论量的0.6倍效果最佳。

2.5 不同氧化剂浸出试验结论

综合以上3种氧化剂实验数据，H2O2作为氧化剂Cu浸出率最高为86.6%，KMnO4作为氧化剂Cu浸出率最高为99.5%，锰粉作为氧化剂Cu浸出率最高为96.5%，因此，KMnO4作为氧化剂实现铜浸出率最高，但由于高锰酸钾价格高、加入量大，使用成本高，难以产业化应用。

2.6 水解吸风搅拌浸出技术实验

为提高氧气在溶液中分散效果，解决3.1出现的问题，借鉴湿法炼锌中除铁技术，采用吸风搅拌浸出技术开展海绵铜三段浸出实验。从试验数据来看，与单头直吹通氧管实验和添加氧化剂实验相比，铜浸出率得到大幅度提高，铜浸出率达到98%，终渣含铜降低至2%以下。通过该实验说明，只要氧气在浸出液中分散率高，同样可以取得良好的浸出指标。