采用加盐氧化焙烧—硫酸浸出工艺从铜阳极泥中回收铜和银

2021-04-08张二军

湿法冶金 2021年2期

张二军，肖芬

(1.郴州市聚兴环保科技有限公司，湖南郴州 423000；2.郴州市中恒项目管理有限公司，湖南郴州 423000)

在铜冶金过程中，由于金属间的理化性质差异，精矿中的金、银、铂、钯等贵金属被富集在粗铜中，粗铜通过电解得到电解铜，金、银、铂、钯等留在阳极泥中[1-3]。阳极泥的处理方法有多种，以湿法居多。湿法处理铜阳极泥所用浸出剂主要是硫酸[4-8]，同时加入一定量氧化剂，如双氧水、氯化铁、二氧化锰、高锰酸钾、氯酸钠等，铜被浸出到浸出液中，金、银等留在浸出渣中。浸出渣中的银可采用火法[9]或氯化—氨水浸出法回收[10]，但通常工艺流程长，银损失量较大。铜阳极泥中银含量较高，直接用硝酸浸出会产生大量氮氧化物[11]，操作环境较差。采用预处理—联合法回收[12-14]铜、银，不仅生产成本较高，还会使阳极泥中的铅、铋、锡等金属部分浸出，不利于下一步综合回收。硫酸化焙烧—浸出法[15-16]虽流程较短、贵金属回收率也较高，但操作环境差，尾气处理不易到位，容易造成二次污染。目前，在操作环境较好条件下，通过预处理—直接浸出法从铜阳极泥中回收银的工艺研究相对较少。

试验研究在环境相对友好条件下，根据阳极泥中各金属元素性质，对阳极泥进行氧化焙烧，将其中的铜、银转化为氧化铜、氧化银，然后用硫酸浸出，使铜、银分别以硫酸铜和硫酸银形式转入溶液中，从而与其他有价金属分离，利用较短流程实现铜、银的有效回收。

1 试验部分

1.1 试验原料

试验所用铜阳极泥取自某电解铜企业，主要成分见表1。

表1 铜阳极泥的主要成分 %

1.2 试验原理及方法

铜电解阳极泥中的铜、银主要以氧化物和单质形式存在。铜阳极泥中加入适量硝酸钠，混匀后放入马沸炉中焙烧，其中的单质铜、单质银被氧化成氧化物，再用适量硫酸浸出，将氧化铜、氧化银以硫酸铜、硫酸银形式转入溶液，过滤后采用氯化沉银、电解铜工艺回收银和铜。

铜阳极泥氧化焙烧过程中发生的反应如下：

硫酸浸出过程中发生的反应如下：

50 g烘干铜阳极泥中加入适量硝酸钠，拌匀后放入马沸炉中，在一定温度下进行焙烧。焙烧后取出，放入盛有250 mL硫酸溶液的烧杯中，水浴加热并加入硫酸搅拌浸出，浸出后过滤。考察硝酸钠用量、焙烧温度、焙烧时间对铜阳极泥焙烧效果的影响，以及硫酸用量、液固体积质量比、浸出温度、浸出时间对铜、银浸出率的影响。

溶液中的金属元素采用化学滴定法测定。

2 试验结果与讨论

2.1 铜阳极泥的氧化焙烧

将不同条件下焙烧的铜阳极泥用硫酸浸出。浸出条件：硫酸质量为铜阳极泥质量的30%，液固体积质量比5/1，反应温度85 ℃，反应时间3.0 h。根据铜、银浸出率确定最佳焙烧条件。

2.1.1 硝酸钠用量对铜阳极泥焙烧的影响

铜阳极泥50 g，在焙烧温度750 ℃、焙烧时间3.0 h条件下考察硝酸钠用量对铜、银浸出率的影响，试验结果如图1所示。

图1 硝酸钠用量对铜、银浸出率的影响

由图1看出：随硝酸钠用量加大，铜阳极泥中的单质银和单质铜逐渐转化为氧化银和氧化铜，铜、银浸出率逐渐提高；硝酸钠用量为7.5 g时，单质银和单质铜基本全部氧化，铜浸出率达到平衡；而硝酸钠用量为10 g时，银浸出率达到最高，后趋于稳定。综合考虑，确定硝酸钠用量以10 g为最佳，此时铜、银浸出率均在96%以上。

2.1.2 焙烧温度对铜阳极泥焙烧的影响

铜阳极泥50 g，在硝酸钠用量10 g、焙烧时间3.0 h条件下考察焙烧温度对铜、银浸出率的影响，试验结果如图2所示。

图2 焙烧温度对铜、银浸出率的影响

由图2看出，温度对铜阳极泥焙烧效果有较大影响：随温度升高，单质铜、单质银被氧化成氧化铜和氧化银，铜、银浸出率逐渐升高；焙烧温度为650 ℃时，单质银和单质铜基本转化完全，铜、银浸出率均达平衡。综合考虑，确定焙烧温度以650 ℃为宜，此时阳极泥中的铜、银已基本转化为氧化铜和氧化银，铜、银浸出率均在96%以上。

2.1.3 焙烧时间对铜阳极泥焙烧的影响

铜阳极泥50 g，在硝酸钠用量10 g、焙烧温度650 ℃条件下考察焙烧时间对铜、银浸出率的影响，试验结果如图3所示。