銅冶煉電塵灰來源于復雜金銅精礦熔煉過程中產(chǎn)生的冶煉煙氣,銅冶煉電塵灰若直接返回熔煉爐,會造成雜質(zhì)元素累積,對最終產(chǎn)品造成重大影響;若直接堆積存放,會造成嚴重的環(huán)境污染。因此,急需一種銅冶煉電塵灰綜合回收處理工藝。以銅冶煉電塵灰為試驗研究對象,在80℃和酸度為80 g/L下,對銅冶煉電塵灰進行酸浸2 h,Cu、Zn和As的浸出率分別達到95.6%、97.8%和94.5%。按照摩爾比為1.2∶1(Zn∶Cu)加入鋅粉,得到含Cu量為90%以上的海綿銅。用氧化鋅粉調(diào)節(jié)置換后,溶液pH=2.5,按照摩爾比為1.1∶1(Fe∶As)加入硫酸鐵進行除As,除As后溶液的含As量小于30 mg/L。除As后往溶液內(nèi)鼓入空氣,并加入氧化鋅粉調(diào)節(jié)pH=4.5,得到含F(xiàn)e量低于20 mg/L的硫酸鋅溶液,以硫酸鋅溶液作為原料,經(jīng)電積后可得到金屬Zn。
【部分圖文】：

試驗工藝流程如圖1所示。主要包括5個步驟:①酸浸:電塵灰加水漿化,加入硫酸,電塵灰與水的固液比為1∶3,加熱溫度為80 ℃,酸浸時間為2 h,反應后固液分離,浸出渣用于火法煉鉛配礦,酸浸液備用;②置換:酸浸液按Cu的量加入鋅粉,置換溫度為室溫,置換時間為1 h,反應后固液分離,置換渣為海綿銅,液體為置換液備用;③沉砷:置換液加氧化鋅粉調(diào)節(jié)適宜pH,按As的量加入硫酸鐵,沉砷溫度為80 ℃,沉砷時間為2 h,反應后固液分離,沉砷渣為砷酸鐵,液體為沉砷液備用;④除鐵:往沉砷液中通入空氣,加入氧化鋅粉攪拌調(diào)節(jié)pH值,使液體中的Fe沉淀,反應后固液分離,沉鐵渣為氫氧化鐵,液體為沉鐵液備用;⑤電積鋅:沉鐵液排入電積鋅車間,以Pb-Ag為主要成分的多元素合金板為陽極,純Al壓延板為陰極,析出周期為24 h,槽電壓為3.1～3.4 V,車間溫度控制在38～40 ℃,電流密度為400～550 A/m2。1.3 檢測方法

將銅冶煉電塵灰加水漿化(電塵灰與水的固液比為1∶3),加入硫酸,加熱漿液至一定溫度,酸浸時間設為2 h,反應后將固液分離,對液體和固體進行取樣分析。設置加熱溫度為80 ℃,漿液初始酸度分別為0、40、60、80、100 g/L,得到Cu、Zn和As的浸出率如圖2(a)所示。按照80 g/L酸度加入硫酸,反應溫度分別為30、50、60、70、80、90 ℃,得到Cu、Zn和As的浸出率如圖2(b)所示。由圖2(a)可知:在酸度為0～80 g/L時,隨著酸度的增大,電塵灰中Cu、As、Zn的浸出率隨之增加;繼續(xù)增大初始酸度后,Cu、As、Zn的浸出率無明顯變化,因此80 g/L的酸度為最佳酸度。由圖2(b)可知,銅冶煉電塵灰在反應溫度為30～80 ℃的范圍內(nèi),隨著反應溫度的升高,電塵灰的Cu、Zn和As浸出率隨之增大;繼續(xù)升高反應溫度后,銅冶煉電塵灰中Cu、Zn和As的浸出率無明顯增大,說明反應溫度為80 ℃是最佳反應溫度。分析原因認為:電塵灰中Cu、Zn和As的物相主要以金屬氧化物的形式存在(表2),增加酸度和增大反應溫度有利于Cu、Zn和As浸出。

按置換液含As量往溶液中加入硫酸鐵,設置As和Fe的摩爾比分別為1∶0.9、1∶1、1∶1.1、1∶1.2和1∶1.3,反應過程中加入氧化鋅粉調(diào)節(jié)溶液的pH=2.5,沉砷溫度為80 ℃,沉砷時間為2 h,反應后將固液分離,對濾渣和濾液進行取樣分析,結(jié)果如圖4(a)所示。由圖4(a)可知,在加入硫酸鐵的Fe和As的摩爾比為0.9～1.1的范圍內(nèi),后液中As的質(zhì)量濃度隨著加入硫酸鐵量的增加而降低,說明在此范圍內(nèi),增加硫酸鐵有利于溶液中的As轉(zhuǎn)化為砷酸鐵。在加入硫酸鐵后,在Fe和As的摩爾比在1.1～1.3的范圍內(nèi),后液中As的質(zhì)量濃度無明顯降低,說明硫酸鐵在最佳加入量時,Fe和As的摩爾比為1.1∶1。按置換液As的質(zhì)量濃度加入硫酸鐵,加入硫酸鐵的Fe和As的摩爾比為1∶1.1,反應過程中加入氧化鋅粉分別調(diào)節(jié)溶液pH=1.5、2.0、2.5、3.0,沉砷溫度為80 ℃,沉砷時間為2 h,反應后固液分離,對濾渣和濾液進行取樣分析,結(jié)果如圖4(b)所示。由圖4(b)可知:隨著往溶液中加入氧化鋅粉后,調(diào)節(jié)溶液的pH值越高,后液中As2+的質(zhì)量濃度越低,最佳條件下溶液的pH值為2.5。
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