從洗凈殘渣中提取銅和鉍的研究

我國是一個銅資源短缺的國家，銅資源的高效回收和利用，一直是我國銅冶金行業(yè)研究的方向。某銅冶煉廠在制酸過程中的廢酸淋洗液中，處理砷濾餅要產(chǎn)生大量的洗凈殘渣，殘渣中含銅量高達30%—45%，同時含有砷、銻、鉍等有價元素，若直接返回熔煉系統(tǒng)會導致雜質惡化，若廢棄則是嚴重的資源浪費，同時產(chǎn)生嚴重的環(huán)境問題[1]，必須對其進行有效的回收和綜合利用。

　　一、試驗方案

　　原料成分 洗凈殘渣成分：Cu 46.2%、Sb 0.26%、S 34.31%、As 3.06%、Bi 3.76%、Na 試驗方案 由原材料成分分析結果，結合濕法煉銅的相關理論和硫化礦物的特性，我們擬定了低溫、常壓、氧化浸出，軟錳礦為氧化劑的試驗方案對洗凈殘渣進行濕法處理[2~5]，具體工藝流程見圖1。

圖一

　　二、試驗結果與討論

　　根據(jù)圖1的工藝流程，在浸出工藝中，我們進行正交試驗，正交試驗的結果見表1。

　　　　　　　　　 表1 浸出試驗結果 單位：℃、h、%

　　我們通過表1對銅浸出溫度為80℃、浸出時間5h、液固比為3的情況下，得到的銅浸出率最高。同樣可以知道要使錳的浸出率最高必須使浸出溫度在70℃、浸出時間在4h、液固比為3。

　　綜上所述，要同時使銅、錳的浸出率達到最高，必須控制溫度在70℃~80℃、時間在4~5h、液固比為3。

　　然后對浸出后的溶液進行過濾，過濾后的濾液通過凈化后再用來電解，同時電解硫酸錳和硫酸銅溶液當中我們主要考察了電解時間、電解溫度、電流密度及加電解添加劑對銅和錳的電流效率的影響，所得結果見表2。

表2 電解試驗結果 單位：℃、h、A•m-1、%

　　表2結果表明，電解溫度在80℃~85℃、電解時間在4~7h、電流密度在100~150A/m,得到銅的電流效率幾乎都在97%以上。通過控制好試驗參數(shù)且通過加入一些添加劑，能使電解得到的銅品質更好，可以達到電解精銅級別。唯一不足的是錳的電流效率很低。

　　電解銅成分：Cu 99.92%、Fe<0.003%、Pb 0.0019%、As微量，達到粗銅的質量標準；電解MnO2成分：MnO2 89.65%、Fe 0.049%、Pb 0.0462%，達到二級電解MnO2標準。

　　浸出過濾后的濾渣經(jīng)過二次洗滌再用鹽酸浸出后過濾，過濾得到的濾液通過調(diào)節(jié)pH值使鉍水解沉淀。而過濾后的濾渣我們可以進一步采取工藝措施提取錸和硫。提取錸的主要方法有離子交換樹脂吸附法與有機溶劑萃取法[6]。我們采用溶劑萃取法，用三脂肪胺為有機溶劑和磷酸三丁酯的煤油溶液，三脂肪胺主要功能是萃取稀有金屬錸。

　　從濾渣中提硫的方法主要有物理法和化學法。物理法有融溶—過濾，蒸餾提硫等方法。相比之下，溶劑法在硫磺質量控制、操作工藝、能耗、環(huán)保方面更為令人滿意，目前溶劑的選擇是溶劑法提硫的關鍵。我們做了大量的試驗，相對而言，用硫化銨作為溶劑提硫，浸出選擇性好，可在室溫下進行，進出速度快，只消耗單一試劑，系統(tǒng)簡單易操作。

　　三、結論

　　采用軟錳礦為氧化劑在低溫條件下對洗凈殘渣中銅的浸出良好，浸出率可達90% 以上，錳的浸出率可達85%，而且渣率小于40% ；在鹽酸體系中鉍的浸出時鉍的浸出率可達82% 以上。

　　對銅浸出液進行銅、錳電解試驗表明銅的電流效率大96%以上，但電解二氧化錳的電流效率低于40%，須進一步探索提高錳的電流效率，提高二氧化錳的循環(huán)利用率。

參考文獻：

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