??????? 銅及銅合金的冶煉、熔化、鑄造等過(guò)程中產(chǎn)生的灰渣是銅及鋅的重要二次資源。冶金、機(jī)械制造、儀表等行業(yè)都有大量的這類(lèi)工業(yè)下腳料。渣中的金屬狀態(tài),一是團(tuán)塊和顆粒,以重量計(jì),占渣量的10%~80%不等,另一部分是粉末狀態(tài)的金屬或其氧化物。前者較易回收,在一些小型企業(yè)中,通常用石碾碾壓將附著在金屬塊上的煤渣等分離開(kāi),而后用人工挑選。
??????? 現(xiàn)在則選用鱷式破碎機(jī)粗碎篩選大粒金屬,繼之以磁選分出含鐵物,再經(jīng)適當(dāng)?shù)募?xì)碎后,用重選回收部分細(xì)金屬粒。這些金屬可以還原熔煉成粗銅或銅合金。殘留在灰砂中的即為粉末狀的金屬或其氧化物。含量在10%~20%,如含銅高于8%,一些冶煉廠回收作為銅冶煉的配料,而鋅在熔煉時(shí)多進(jìn)入煙塵或渣中。
??????? 這種物料較適于用濕法冶金方法處理,流程比較短,回收率高,自動(dòng)化程度高。適于大規(guī)模生產(chǎn),污染程度也較易控制。
??????? 下面列出選去大顆粒金屬后的渣灰分成分分析結(jié)果:銅7.77%、鋅18.05%、二氧化硅22.38%、氧化鋁13.48%、氧化鈣3.56%、氧化鎂2.78%、三氧化二鐵4.56%、二氧化錳0.23%、氧化鉀0.10%、氧化鈉0.37%、鎳0.051%、一氧化碳0.004%、鎘0.005%、鉛0.35%。物相分析表明,銅,鋅兩種元素均以金屬和氧化物形態(tài)存在。
??????? 浸取
??????? 氨浸可能是處理這類(lèi)物料的較好選擇,不僅由于銅、鋅兩者在氨性溶液中易于形成穩(wěn)定性高的配合物,而且渣灰中含有較高的鐵,氨浸可簡(jiǎn)化鐵的分離過(guò)程。但是從氨性溶液中回收金屬以及氨的循環(huán)使用技術(shù)上比酸性浸取過(guò)程復(fù)雜,在生產(chǎn)規(guī)模較小的情形下就更為突出。
??????? 不過(guò),倘若原料含銅鋅特別高,其他雜質(zhì)又較少時(shí),氨浸直接高壓氫還原制取銅粉,而后蒸氨得到堿式碳酸鋅。這樣的流程雖設(shè)備要求較高,但比較簡(jiǎn)短而且效率高。有不少可取之處。
??????? 用硫酸溶液進(jìn)行浸取效果也十分好。無(wú)論金屬鋅或氧化鋅都很容易溶于硫酸,浸取過(guò)程在瞬間完成。氧化銅浸取也較快,但金屬狀態(tài)的銅的浸取則要依賴于溫度和溶液的氧化還原電位。
??????? 實(shí)驗(yàn)表明,用空氣作氧化劑,60℃下6小時(shí),銅,鋅的浸出率均可達(dá)到95%,但溫度升高到80℃,則可在4小時(shí)達(dá)到相似的浸取率。由于反應(yīng)由氣——液傳質(zhì)速率控制,因而強(qiáng)烈的攪拌和充足的氧氣供應(yīng)有利于浸出速率的提高。由于起始酸度較高,因而原料中的鐵約有一半浸入溶液中。
??????? 除鐵
??????? 浸取液中含有大量的氫氧化鐵和硅酸溶膠,很難進(jìn)行固液分離,但在用空氣進(jìn)行充分的氧化之后,用石灰乳把浸取液pH值調(diào)節(jié)到3~3.5,則礦漿的過(guò)濾性能大為改善。當(dāng)然在這樣的條件下,鐵并不能完全除盡,還要在后續(xù)工序中進(jìn)—步除去。
??????? 從除鐵之后的成分分析結(jié)果看,渣中的損失比較大,這是由于加入中和殘酸的石灰量較大,因而渣量較大之故。如能用氧化鋅等堿性物質(zhì)代替部分石灰乳,則損失可望得以減少。
??????? 除氯
??????? 渣灰中有時(shí)含有相當(dāng)多的氯化物,導(dǎo)致浸取液中每升常含數(shù)百毫克的氯離子,往往會(huì)危及后面的鋅產(chǎn)品,或是在電解時(shí)損害陽(yáng)極板。離子交換除氯雖是十分成熟而可靠的方法,但是投資高,操作費(fèi)用較高,對(duì)整個(gè)體系的平衡也會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。
??????? 浸取液中含有銅離子,所以,以氯化亞銅的形式來(lái)沉淀除去氯是較為合理的途徑。每升溶液加入數(shù)克廢鋅塊或置換所得的濕銅粉,則溶液中的銅離子即被還原生成CuCl而析出。在起始氯離子每升0.5~0.7克時(shí),經(jīng)1小時(shí)左右的反應(yīng)即可下降至0.1~0.15克。如能隔絕空氣,則效果更好。