铜锰渣利用现状调查及回收有价金属研究

2019-12-10王永浩赵彤岳新园

天工 2019年8期

关键词：回收

王永浩　赵彤　岳新园

[摘要] 近年来，国家大力推行固体废物的减量化、资源化和无害化力度，但每年仍产生大量危险废物。甘肃省铜锰渣产生数量居高不下，采用火法处理铜锰渣回收其中有价金属钴、镍和铜，不仅增加了生产控制难度，而且钴金属损失较大，且部分锰进入冶炼炉渣，處理工艺并不经济科学。旨在探索研究铜锰渣深度回收有价金属工艺技术，提高废渣资源二次回收利用，有效解决铜锰渣大量堆存造成的资源浪费和环境隐患，顺应循环经济发展要求。

[关键词] 铜锰渣;回收;有价金属

一、铜锰渣利用现状

甘肃省矿产资源丰富，经过几十年的发展，形成了以金属采选、有色冶金、化学制造、金属压延加工等为主的工业体系。固体废物产生量大、种类多，环境风险防控和资源化利用任务相对较重。其中，兰州金川新材料科技股份有限公司作为金昌市辖区钴冶炼企业，目前已形成6800t/a四氧化三钴、4000t/a电积钴、3000t/a三元素前驱体、700t/a超细钴粉的生产能力，总钴金属年产量能达到10000吨，是中国最大、世界第二大的钴类产品专业生产商。该公司钴产品生产过程中主要外购粗制碳酸钴和氢氧化钴，外购原料中锰含量占2.8%～12.11%，按照企业生产能力，每年进入系统的锰金属量约1200t。而四氧化三钴生产过程，P204萃取工序作为重要的深度除杂环节，可以有效去除系统中的铁、锌、铜、锰等金属，而除杂工序每日产生的氯化铜锰溶液近70立方米，采用减法沉淀处理后铜锰渣全年产生数量惊人。铜锰渣产生数量居高不下，若采用火法处理回收其中有价金属钴、镍和铜，钴金属损失较大，且部分锰进入冶炼炉渣，造成有价金属多次分散，钴回收率较低，仅为45%左右。火法处理同时也增加了生产控制难度，造成杂质闭路循环，处理工艺并不经济科学。

二、铜锰渣成分含量

铜锰渣为固态物质，含水率30%～50%，主要含锰、铜、钴等有价金属[1]，属国家危险废物名录中常用有色金属冶炼行业产生的危险废物，危险废物代码091-001-48。铜锰渣因具有毒性危害特性，若管理不当会对土壤、地下水和居民群众造成危害，存在一定的环境风险。

三、铜锰渣回收有价金属工艺路线研究

为了实现对铜锰渣有价金属的有效回收，首先对铜锰渣有价金属含量和有价金属机理进行研究，确定铜锰渣有价金属的回收方法。经热力学分析、铜锰渣选择性沉淀铜试验、除铜后铁矿除铁试验、除铁后萃取除钴试验、除钴后沉淀回收锰试验，最终确定铜锰渣深度处理回收有价金属技术的工艺流程及技术参数，实现铜锰渣有价金属的选择性分步分离，将铜、钴、锰三个元素资源化。

1.选择性热力学分析

查询铜、钴、锰和锌等离子的碳酸盐沉淀的溶解反应式及其溶解平衡常数，适当地控制碳酸根浓度，从而实现铜、钴、锰、锌离子的有效分离。

2.沉淀铜试验分析

通过控制碳酸钠溶液的投加量，可以有效调控反应体系的pH，实现铜离子与锌、钴、钙离子的分离[2]，从而达到从铜锰渣中选择性沉淀铜的目的。经沉铜试验分析，铜锰渣经浆化处理，加入硫酸和亚硫酸钠，加温浸出，浸出液加入铁粉可置换出铜，生产海绵铜产品。

3.针铁矿法除铁试验分析

为了除去置换海绵铜工序引进的铁离子，试验首先加入氧化剂将二价铁离子氧化为三价铁离子，再控制一定条件，使其形成针铁矿沉淀而除去，针铁矿法除铁获得的铁渣颗粒粗大，易于过滤，夹带有价元素少。

4.硫化沉淀除钴试验

为回收除铜后液中的钴离子，利用钴离子的强络合能力，加入适量硫化钠，使溶液中钴离子与硫离子形成硫化钴沉淀，实现溶液中钴的富集[3]。

5.中和除锰试验

经上述工序处理后，溶液中主要是二价锰离子，试验加入纯碱中和沉淀，生成碳酸锰沉淀[4]，可实现富集回收锰的目的。

四、结论

根据以上工序对铜锰渣深度处理回收有价金属试验总体分析，可实现铜锰渣的有价金属资源化，将铜锰液和铜锰渣的铜、钴、锰分离，铜制成海绵铜粉，钴制成硫化钴，锰制成碳酸锰，做为冶炼精加工行业的原料。此外，经分析，该工艺设计达到要求，产出的产品质量和金属回收率基本达到要求，可确定为铜锰渣回收有价金属最佳工艺。