一种铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣综合利用的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣综合利用的方法，该工艺中先用具有氧化性的硝酸溶取污泥或铜冶炼渣选矿后的尾渣中的有价金属，使硫化铜等硫化矿物中的硫氧化成硫酸，使其他金属生成硝酸盐留在酸液中；过滤，滤液再单独处理，从而分离出相关金属如银、金、铂、铑、镍、钼等。然后将滤渣制备成高附加值的产物气相白炭黑，所制得的产物中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积为：350～500m2/g，达到了变废为宝的效果。同时本发明专利技术还提供了用于上述工艺中的生产装置，该生产装置所用到的零部件均为化工厂常用器具，成本低廉，能够实现大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣制备气相白炭黑并回收重金属的工艺方法及装置，属于化工提纯及环保

技术介绍
据王湖坤、李晔、曾祥龙等《大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用》一文介绍：大冶有色金属公司大塘污水治理工程于1990年建成投产，占地面积13772m2，设计处理废水量24000m3/d，主要处理该公司冶炼厂厂区排出的酸性废水、含重金属离子废水及生活污水三类混合废水，采用预沉-中和-澄清-过滤-两段加药的工艺流程。由于进入废水中的主要污染物为Cu、Pb、Zn、Cd等重金属离子及As等，加入石灰乳中和后产生重金属氢氧化物沉淀变成化学污泥即铜冶炼污泥，经压滤机压滤后外运堆放。原先日产干污泥约10t，自1997年冶化生产改造扩大规模后，目前日产干污泥30t，至目前为止已累计产生约80000t干污泥，直接被运送到公司简易垃圾填埋场与工业、建筑垃圾等一起填埋。铜冶炼污泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Au、Ag及As的含量较高，既是一种二次资源，又是二次污染源。1992年，大冶有色金属公司设计研究院进行了“大塘治理废渣综合回收可行性试验研究”，用常规重选、浮选、湿法浸出-铁屑置换工艺回收Cu、Au、Ag等有价元素效果不好。针对目前国内的有色金属公司的冶炼后的污泥中含Cu、Au、Ag含量较高且具有回收利用价值，同时其中的As、Cd、Pb、Zn含量较高是重要的二次污染源的特点，本领域的技术人员将污泥的综合利用列为一项课题任务，首先从污泥的性质和污泥成分、物相分析进行入手：污泥为浅灰绿色，密度为3.21g/cm3，粒度组成为+74μm 56.53％。污泥经原子吸收(AAS)、等离子单道扫描直读光谱仪(ICP-AES)、火法试金分析，结果如表1所示。从表1可以看出，从电子探针(EPMA)进行分析得知：污泥中有黄铜矿、金属铜、方铅矿、闪锌矿等，粒度小于10μm。化学物相分析显示，污泥中铜主要以自由氧化铜形式存在，见表2。从XRD分析结果可知：污泥中脉石矿物以石膏、烧石膏、方解石、石英、长石等硅酸盐类矿物形式存在。表1污泥多元素分析结果Table 1 Multi-element analy sis result of sludge表2铜的物相分析结果Table 2 Results of copper phase analysis针对上述的分析结果，本领域的技术人员采用的技术方案是：采用污泥浸出-沉淀-(载体)浮选工艺路线对污泥进行综合处理与利用。以上处理方法得出了如下结论：(1)浸出-沉淀-(载体)浮选工艺适宜处理铜冶炼污泥。(2)污泥经二粗一扫一精，中矿单独浮选流程处理，获得铜精矿产率19.72％，铜精矿品位14.25％，含金品位36.80g/t，含银品位1090g/t，铜回收率89.06％，金回收率62.61％，银回收率77.43％。(3)在常温、酸泥比为40％的条件下，采用硫酸浸出污泥，铜的浸出率可达70.4％。(4)在常温、pH＝1、硫脲浓度为0.5％条件下搅拌浸出4h，污泥浸铜渣中金的浸出率可达71.1％，银的浸出率可达82.3％。(5)污泥浮选尾矿和浸出渣制备压制品的条件是：污泥∶诺砂∶粉煤灰∶水泥＝25∶30∶30∶15，外掺8％的石灰，水灰比为0.198，外加剂三乙醇胺为0.06％，成型压力为25MPa，养护条件为先蒸养24h后放入自然养护。(6)污泥压制品3d抗压强度为10.9MPa，7d抗压强12.1MPa，28d抗压强度为15.4MPa，养护过程中强度增长速度比较正常，达到了国家建材行业标准和危险废物鉴别标准。虽然上述技术方案在污泥处理上做了很系统也很详细的研究，并取得了不错的效果，但是还存在着以下一些不足：1，浮选后的铜精矿品位和回收率以及金、银的回收率未达到预期要求；2用硫酸酸浸污泥中的铜浸出率还有待提高等。另外，在铜冶炼渣回收利用过程中也存在上述问题，铜冶炼渣选矿后的尾渣是铜冶炼渣经过磨矿、磁选、重选、浮选、焙烧、浸取等工艺后所剩余的尾渣，一般的细度在200-300目之间，甚至更细。虽说经过上述工艺提取了一部分的有价金属，但其工艺复杂，加之其粒径细小、比表面积和表面能大、吸附能力强等特点，其有价金属回收和利用的效率还没有达到预期目的。因此，针对上述背景技的术不足，本领域中需要提供一种独特的处理污泥的方法，可以使上述污泥和冶炼渣选矿后的尾渣中的有价金属和非金属元素得到最大限度地回收和利用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣为原料，制备气相白炭黑并回收重金属的工艺方法及装置；它成功地避开了现今气相白炭黑制备过程中使用氢气和氧气及高温水解的工艺过程，还解决了目前的铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣不能高效利用的问题，本专利技术同时还提供了在常温常压下能生产气相白炭黑产品的新工艺技术和生产装置。实现本专利技术上述目的所采用的技术方案为：一种铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣综合利用的方法，包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣干燥后磨成200目以下的粉料，再用磁场强度为1.0T以上的磁选机进行磁选除铁，收集铁粉；将粉料投入到带搅拌和加热装置的反应装置中，加入硝酸溶液后加热并搅拌，待粉料中的Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、CaO、MgO、Ag、As、S及硫铜矿物溶解于硝酸溶液中，其中Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Ag、CaO、MgO生成对应的硝酸盐，As、S及硫铜矿物氧化生成砷酸和硫酸于硝酸溶液中，然后过滤，收集滤渣；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将滤渣投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与滤渣中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，得到滤渣和滤液，将滤渣进行纯化后得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空。所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为1～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。将步骤(1)中过滤得到的滤液进行蒸发浓缩，回收其中的硝酸后，再用锌粉置换出Cu、Pb、Fe、Cd、Ag后过滤，在滤液中加入硫化钠，沉淀分离出砷后再加入浓硫酸，从硫酸钙中分离出使硫酸锌和硫酸镁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣综合利用的方法，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣干燥后磨成200目以下的粉料，再用磁场强度为1.0T以上的磁选机进行磁选除铁，收集铁粉；将粉料投入到带搅拌和加热装置的反应装置中，加入硝酸溶液后加热并搅拌，待粉料中的Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、CaO、MgO、Ag、As、S及硫铜矿物溶解于硝酸溶液中，其中Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Ag、CaO、MgO生成对应的硝酸盐，As、S及硫铜矿物氧化生成砷酸和硫酸于硝酸溶液中，然后过滤，收集滤渣；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将滤渣投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与滤渣中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，得到滤渣和滤液，将滤渣进行纯化后得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空。...

【技术特征摘要】
1.一种铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣综合利用的方法，其特征在于包括以下步骤:(1)、将含氟酸液，与硝酸、盐酸中的一种或两种进行混合，制得混合酸液备用；将铜尾泥和铜冶炼选矿后的尾渣干燥后磨成200目以下的粉料，再用磁场强度为1.0T以上的磁选机进行磁选除铁，收集铁粉；将粉料投入到带搅拌和加热装置的反应装置中，加入硝酸溶液后加热并搅拌，待粉料中的Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、CaO、MgO、Ag、As、S及硫铜矿物溶解于硝酸溶液中，其中Cu、Pb、Zn、Cd、Fe、Ag、CaO、MgO生成对应的硝酸盐，As、S及硫铜矿物氧化生成砷酸和硫酸于硝酸溶液中，然后过滤，收集滤渣；(2)、将混合酸液投入反应釜中，开启反应釜的搅拌装置和反应系统中的废气吸收装置，将滤渣投入到反应釜中；(3)、控制反应釜中的反应温度为70～85℃，混合酸液中的氢氟酸或氟硅酸与滤渣中的二氧化硅反应生成四氟化硅气体，该四氟化硅气体与混合酸液中所挥发的酸性气体以及水蒸气一起被负压带入冷却釜中；(4)、控制冷却釜中的冷却温度为10～40℃，混合气体在冷却釜中反应生成HF、Cl2/NO2、SiO2·nH2O，其中HF和Cl2/NO2被负压从冷却釜中带出，并被水吸收生成可供重复使用的氢氟酸、盐酸/硝酸，SiO2·nH2O凝结吸附在冷却釜中的冷却装置上，收集冷却釜中的SiO2·nH2O；(5)、将所收集的SiO2·nH2O在真空加热器内进行负压预热，除去其中残留的酸性气体HF和Cl2/NO2，然后再进行干燥，干燥后即可制得气相白炭黑产品，产品中SiO2含量大于99.9％，其多点BET法测定比表面积不小于350m2/g；(6)、反应釜中反应完成后过滤，得到滤渣和滤液，将滤渣进行纯化后得到三氟化铝，将滤液送入蒸发器蒸发，蒸发时产生的酸雾气气体用水吸收罐进行吸收变成酸液，酸液返回车间再重新利用，未吸收的尾气用酸雾吸收塔进行中和处理后排空。2.根据权利要求1所述的综合利用的方法，其特征在于：所述的氢氟酸的质量浓度或体积浓度为1～20％，氟硅酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，硝酸的质量浓度或体积浓度为1～30％，盐酸的质量浓度或体积浓度为10％～30％。3.根据权利要求1所述的综合利用的方法，其特征在于：将步骤(1)中过滤得到的滤液进行蒸发浓缩，回收其中的硝酸后，再用锌粉置换出Cu、Pb、Fe、Cd、Ag后过滤，在滤液中加入硫化钠，沉淀分离出砷后再加入浓硫酸，从硫酸钙中分离出使硫酸锌和硫酸镁；分离出的硫酸锌和硫酸镁溶液中再加氟化钠，从而使硫酸锌和硫酸镁得到分离。4.根据权利要求1所述的综合利用的方法，其特征在于：步骤(6)中当蒸发器内的酸液蒸干后，停止蒸发，再用硫酸对固体残留物进行处理，分离出其中的铜和铁后，最后对其组分分析，根据分析结果，分别对其中的金属元素进行提纯分离回收。5.一种用于权利要求1所述综合利用方法中的装置，其特征在于：所述装置包括热空气送入系统、化学反应系统、冷却系统以及废气吸收系统，其中热空气送入系统用于储存压缩空气并对空气进行加热后送入化学反应系统及中；所述化学反应系统由酸液储罐、料仓和反应釜组成，酸液储罐和料仓的底部通过管道与反应釜相连通，反应釜内设置有搅拌装置，反应釜...

【专利技术属性】
技术研发人员：田辉明，杨水彬，田正芳，叶发兵，
申请(专利权)人：黄冈师范学院，田辉明，
类型：发明
国别省市：湖北;42