湿法炼锌副产铜渣的综合利用
鲁兴武，邵传兵，易超，李俞良 （西北矿冶研究院 冶金新材料研究所，甘肃白银 730900）
摘要：研究了湿法炼锌副产铜渣的综合利用新工艺。
最佳浸出条件为：液固比10∶1，浸出温度80 ℃，浸出剂（硫酸）浓度3.5 mol/L ，浸出时间8 h 。
浸出液含铜浓度达到30~45 g/L ，铜浸出率可以达到98%以上。
经萃取、洗涤、三级错流反萃后，反萃液中铜浓度达到45~50 g/L ，电积后可以得到标准阴极铜。
关键词：铜渣；综合利用；萃取；锌湿法冶金
中图分类号：TF811；TF813 文献标识码：A 文章编号：1007-7545（2012）06-0000-00
Comprehensive Utilization of Copper Slag By-product in Zinc Hydrometallurgy
LU Xing-wu ，SHAO Chuan-bing ，YI Chao ，LI Yu-liang
(Institute of Metallurgy New Materials of Northwest Institute of Mining and Metallurgy, Baiyin 730900, Gansu, China) Abstracts: The new comprehensive utilization technology of copper slag by-product in zinc hydrometallurgy was investigated. The optimal leaching conditions including ratio of liquid to solid of 10∶1, leaching temperature of 80 ℃, leaching agent (sulfuric acid) concentration of 3.5 mol/L, and leaching time of 8 h. The copper concentration in lixivium reaches 30~45 g/L, and the copper leaching rate is higher than 98%. The copper concentration in stripping solution reaches 45~50 g/L after extraction, washing and three-stage cross-flow stripping of copper. The cathode copper can be produced with electrowinning process.
Key words: copper slag; comprehensive utilization; extraction; zinc hydrometallurgy
2010年全国锌产量为516.4万t ，其中湿法炼锌的产量占锌总产量的70％以上[1]。
对于年产10万t 的湿法炼锌企业，每年处理净化系统铜镉渣产生的铜渣约1 kt ，仅有50%左右的铜渣被卖到铜冶炼企业，进入粗铜冶炼，其中的锌不能得到有效回收，剩余的富铜渣被堆放到渣场，造成了二次资源的闲置和环境污染。
因此开展铜渣综合回收技术研究具有现实意义[2-4]。
1 试验原料和方法
所用铜渣为某湿法炼锌企业铜镉渣处理后得到的副产品[5]，主要化学成分（%）：Cu 40.0、Zn 5.0、Cd 0.8、Pb 3.0、Fe 2O 3 1.5、O 7.5、其它42.2。
采用图1所示流程产出标准阴极铜。
图1原则工艺流程图
Fig.1 Principle flow chart of copper slag comprehensive recovering
收稿日期：2011-12-13
作者简介：鲁兴武（1985-），男，甘肃武威人，大学，助理工程师.
doi ：10.3969/j.issn.1007-7545.2012.06.006
2 试验结果及分析
2.1 浸出时间对铜、锌、镉浸出率的影响
浸出条件：铜渣200 g，温度60 ℃，浸出剂（硫酸）浓度2.5 mol/L，液固比10∶1，结果见图2。
图2 浸出时间对浸出率的影响
Fig.2 Effect of leaching time on leaching rates
由图2可看出，在最初阶段，随着浸出时间的延长铜离子浓度快速上升，浸出率显著提高，浸出8 h以后曲线趋于平缓，因此选取浸出时间为8 h。
2.2浸出温度对铜、锌、镉浸出率的影响
浸出条件：铜渣200 g，浸出时间1.5 h，浸出剂（硫酸）浓度2.5 mol/L，液固比10∶1，结果见图3。
图3 浸出温度对浸出率的影响
Fig.3 Effect of temperature on leaching rates
从图3可见，铜浸出率随着反应温度的升高显著增大，这是因为升高温度，有利于固液间的扩散，提高其传质速率，从而提高浸出率。
但温度在80 ℃以后，铜浸出率趋于稳定，因此，反应温度选取80 ℃为宜。
2.3浸出剂（硫酸）浓度对铜、锌、镉浸出率的影响
浸出条件：铜渣200 g，浸出时间8 h，浸出温度80 ℃，液固比10∶1，结果见图4。
图4硫酸浓度对浸出率的影响
Fig.4 Effect of leaching agent concentration on leaching rates
图4表明，硫酸浓度对铜、锌、镉的浸出率影响很大，铜、锌、镉的浸出率随着浸出剂浓度的提高而增加。
浸出剂浓度控制在3.5 mol/L可以有效地浸出铜、锌、镉。
3 萃取
选用醛肟类萃取剂，考察温度、pH、混合时间等因素对铜萃取率的影响[6-10]。
3.1温度对铜萃取的影响
温度对铜萃取的影响见表1。
表1温度对铜萃取的影响
Table 1 Effect of temperature on copper extraction
温度/℃萃余液中铜/(mg·L-1) 铜萃取率/%
20 20.80 98.71
30 37.42 97.68
40 49.68 96.91
3.2酸度对铜萃取的影响
水相酸度对铜萃取率的影响试验结果见表2。
表2 酸度对铜萃取的影响
Table 2 Effect of acidity on copper extraction
初始pH 萃余液中铜/(mg·L-1) 铜萃取率/%
9 43.69 97.29
10 35.50 97.80
11 21.80 98.65
3.3 萃取时间对铜萃取的影响
萃取时间对铜萃取的影响试验结果见表3。
表3 萃取时间对铜萃取的影响
Table 3 Effect of time on copper extraction
萃取时间/min 萃余液中铜/(mg·L-1) 铜萃取率/%
2 3.17 99.80
3 3.22 99.80
4 2.64 99.84
5 2.04 99.87
6 2.6
7 99.83
4 结论
1）最佳浸出条件：液固比10∶1，浸出温度80 ℃，硫酸浓度3.5 mol/L，浸出时间8 h，浸出液含铜浓度可以达到30~45 g/L，铜浸出率可以达到98%以上。
2）经一级萃铜、一段洗涤、三级错流反萃铜，反萃液中铜浓度可以达到45~50 g/L，采用电积技术生产标准阴极铜，吨铜成本4 5976元。
3）反萃液中的锌、镉可以通过锌镉分离，镉置换得到海绵镉，硫酸锌溶液返回锌冶炼主系统。
参考文献
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