从粗铜渣中提取铜、铅、锑试验研究

一、前言

韶关冶炼厂利用贵铅炉吹炼反射炉产出的冰铜，产出含铜90%左右粗铜，粗铜渣中含有较高的铜、锑、铅等有价金属，本文所阐述的就是从吹炼后的粗铜渣中回收铜、铅、锑等有价金属的试验研究。

粗铜渣经破碎筛分后，采用两段氧化酸浸生产硫酸铜，浸出渣还原熔炼得铅锑多元合金的工艺来处理，经小试及扩验，均可得到二级品以上的硫酸铜产品和主成份大于80%的铅锑合金。

二、方案选择

贵铅炉吹炼冰铜产出的粗铜渣主要成份如表1所示。

表1  粗铜渣主要成分

从表1可知，粗铜渣中有价金属品位较低，采用火法处理比较困难，而用湿法工艺来处理该渣是比较合适的。在湿法工艺中，可根据产品结构不同而有多种方案。据我们研究分析及探索性试验，决定采用氧化酸浸，使铜、砷、钠进液，从液中分离出As、Na，生产硫酸铜产品，浸出渣中的铅、锑经还原熔炼生成铅锑合金。试验工艺流程如图1所示。

三、试验结果及讨论

（一）粗铜渣的酸浸

浸出的目的是将铜尽可能的浸出，铅、锑在渣中进一步富集。

图1  试验工艺流程图

在探索试验中，进行了水洗、酸浸，铜的浸出率都很低；在一次氧化酸浸过程中，发现酸度越高，浸出时间越长，铜的浸出率越高；但同时由于浸出液终酸越高，下一步液的中和除杂所用的中和剂量就越大，铜的损失也就越大。

为了使浸出液酸度低而浸出率又高，我们最终采用两段逆流氧化酸浸。两段逆流氧化酸浸的技术条件如下：

一段酸浸：液固比4∶1，浸出温度70～80℃，浸出时间：4h，鼓入空气量46L/min，始酸浓度40g/L。

二段酸浸：液固比4∶1，浸出温度70～80℃，浸出时间：8h，鼓入空气量46L/min，始酸浓度98g/L。

根据表2数据可计算出，两段氧化酸浸铜的浸出率为85.56%

表2  粗铜渣酸浸小试数据一览表

注：1.中和时取酸浸液量1000mL，沉铜时取中和后液量1150mL；2.液体浓度以g／L计，固体以百分含量计。

（二）酸浸液的中和

中和的主要目的是降低溶液酸度，同时除去As、Fe等杂质。Cu^2＋的水解pH⁰值为3.88（t＝70℃），而Fe^[3+]的水解pH⁰值（t=70℃）为0.99，因此中和终点pH值控制在2.5～3.0，将酸浸液加热至70～80℃后向烧杯内壁上方喷射石灰乳，慢慢加入石灰乳中和。

中和除杂时铜的直收率为95.3%（按渣计）。

（三）中和后液的沉铜与沉铜渣的漂洗、溶解

将中和后液加热至50℃，加入Na₂CO₃沉铜，终点pH值控制在5.5～6.0左右，到终点后继续搅拌10min即可过滤，沉铜过程主要反应为：

2CuSO₄+3Na₂CO₃+2H₂O=Cu（OH）₂ CuCO₃↓+2NaHCO₃+2Na₂SO₄

过滤得到的沉铜渣在70～80℃下用渣中铜量30倍的水漂洗30min，洗后的渣加入铜量的1.8倍浓H₂SO₄溶解，30倍的水，搅拌溶解20min即可。过程主要反应为：

中和后液沉铜及沉铜渣的溶解过程中，铜的直收率为95.69%。

（四）硫酸铜溶液的浓缩、结晶及离心过滤

将溶解沉铜渣得到的硫酸铜溶液加热蒸发浓缩至比重1.38～1.41后冷却结晶，离心过滤即可得到二级品硫酸铜过滤时要加水淋洗确保产品质量。

从粗铜渣浸出至产出硫酸铜产品，铜的总回收率78.02%。

（五）酸浸渣的还原熔炼

从表2可知，酸浸渣中含铅、锑高，必须再回收。我们初步探索了还原熔炼法来回收其中的铅和锑，即将酸浸渣配以焦炭粉、纯碱和铁屑，装在石墨坩锅放入井式电炉进行还原熔炼，过程主要反应为：

还原熔炼主要技术条件：

焦炭粉：渣量的10%，纯碱：渣量的10%，铁屑：渣量的2%，温度1150℃，时间：3～4h。

酸浸渣：粗Pb-Sb合金和还原炉渣主要成份如表3所示。还原熔炼铅、锑直收率分别为90.1%和81.3%。

表3  还原熔炼各物料主要成份含量（%）

（六）扩大试验

1、粗铜渣提铜

每次浸出物料5000g，试验条件与小试相同，试验数据如表4所示。扩大试验铜的浸出率为88.2%，总回收率达到81.8%，产出的硫酸铜达到二级品以上。

表4  粗铜渣提铜扩大试验数据一览表

 注：1.中和时取酸浸液量3000mL，沉铜时取中和后液量3060mL；2.液体浓度以g／L计，固体以百分含量计

2、酸浸渣的还原熔炼

每次取扩大试验的酸浸渣900g来还原熔炼，条件与小试相同，各成份含量见下表5。实验结果：Pb直收率84.2%，Sb直收率77.3%。

表5  酸浸渣还原熔炼扩大试验数据

四、主要技术经济指标

（一）主要技术指标（见表6）。

表6  主要技术指标（%）

（二）原材料消耗和费用结算

1、每吨硫酸铜原材料消耗（见表7）

表7  每吨硫酸铜原材料消耗

2、每吨粗Pb-Sb合金原材料消耗（见表8）

表8  每吨粗Pb-Sb合金原材料消耗

五、结论和讨论

小试和扩大试验表明，两段氧化酸浸处理粗铜渣，综合回收其中的铜、铅、锑等有价金属的工艺是可行的，可产出二级品以上的硫酸铜和主成份大于80%的Pb-Sb合金，铜、铅、锑回收率高。

粗铜渣中含铜有0.2%左右，具有很高的回收价值，有待今后进一步考虑其回收问题；另外，酸浸渣还原熔炼后的还原渣含锑高，如何改变渣型，降低渣中锑含量，提高锑的回收率，仍需进一步实验研究。