□文/張海峰天津大通銅業(yè)有限公司

雜銅陽極爐冶煉煙塵濕法處理工藝設計

Recycled Copper Anode Refi ning Furnace Dust Wet Processing Process Design

□文/張海峰
天津大通銅業(yè)有限公司

本文介紹了收塵灰采用萃取—電積工藝生產(chǎn)陰極銅的工藝流程、主要經(jīng)濟指標等，該工程是一個節(jié)約自然資源和能源、保護環(huán)境的項目，它可以有效地回收利用陽極爐煙塵中的金屬銅、鋅，減少貴金屬流失從而增加企業(yè)經(jīng)濟效益。

天津某公司為一家廢雜銅冶煉加工企業(yè)，陽極爐通過環(huán)保收塵設施每年可回收收塵灰（含Cu15%）約200噸，該物料外銷造成了公司有價金屬的流失，為了回收該部分銅增加企業(yè)效益，公司組織專人做了收塵灰的浸出試驗，浸出液成分列于表1。萃取-電積工藝生產(chǎn)陰極銅，具有工藝流程短、投資少、生產(chǎn)費用低、環(huán)境保護好、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點，利用此技術可充分回收低品位廢礦和廢物料中的銅，提高銅資源的利用率。根據(jù)浸出液成分決定采用濕法工藝處理該物料。

一、工藝流程

根據(jù)浸出液的組分和特性，該物料決定采用如下工藝流程進行處理，見圖1。

工藝過程屬濕法冶金范疇，整個生產(chǎn)過程閉路循環(huán)。通過萃取過程，將含銅有機相連續(xù)送到反萃工序，同時將萃余液送回浸出重新利用，通過反萃過程，將合格的硫酸銅溶液送到電積工序。通過電積過程將富銅液中的銅提取出來。

1. 萃取工藝

（1）萃取原理

萃取是通過高效銅萃取劑與浸出液的動態(tài)接觸，使銅從溶液中分離和富集，獲得適宜電積要求的硫酸銅溶液的過程。

方程式中，RH代表高效萃取劑；R2Cu代表高效萃取劑與銅形成的絡合物。

當浸出液與有機相混合時，反應向右進行，銅被有機相萃取，形成負載有機相，釋放出酸進入浸出液，一般每萃取1Kg銅約產(chǎn)生1.54Kg硫酸。當電積產(chǎn)生的廢電解液與含銅的負載有機相混合時，反應向左進行，電解液的酸被消耗，銅進入富銅液。

（2）萃取劑的選擇

銅萃取劑的選擇是萃取工藝的關鍵之一，目前國內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)廣泛應用的萃取劑大多是進口產(chǎn)品，主要有Lix984、Lix984N、 Lix622、M5640等產(chǎn)品，Lix984、Lix984N適合低銅濃度浸出液，Lix622、M5640適合高銅濃度浸出液。根據(jù)浸出液含銅6.74g/l的特點，該工藝選用M5640做銅萃取劑，滿足在萃取過程中相分離時間快，銅、鐵分離系數(shù)大，凈銅交換量大等要求。選擇260#煤油作為稀釋劑。

表1 浸出液成分表

（3）萃取流程的設計

改工藝設計采用M5640- 煤油溶劑從稀CuSO4溶液中萃取銅，料液流量為5m3/h，有機相流量為5m3/h，料液含銅6.74g/l，pH=7，有機相采用15% M5640，萃取相比為1，反萃相比為1，根據(jù)萃取相成分及有機相濃度等特點，確定萃取流程為一級萃取一級反萃，要求該體系混合平衡時間為3min，澄清速率為5m3/m2.h。經(jīng)過萃取反萃過后獲得含銅50g/l以上的硫酸銅溶液，自流到電解液循環(huán)槽，經(jīng)超聲波氣震及氣浮塔除油后，使硫酸銅溶液中有機物含量小于10mg/l，然后泵送至電積工序。

2. 電積工藝

（1）電積原理

為了節(jié)省投資，該設計準備利用凈液一段的硅整流系統(tǒng)。電積原理如下：

與銅電解相比，銅電積的陽極是惰性的，不發(fā)生銅的溶解，而是發(fā)生放出氧氣的反應。故電積反應的總的槽電壓較高，經(jīng)驗得知總的槽電壓在2.0v左右，銅電積的電能消耗約2 100KW.h/t陰極銅。

（2）電積流程設計

由萃取送來的CuSO4溶液經(jīng)板式換熱器加熱至400℃~450℃，進入電解槽進行電積。陰極為薄銅片，陽極為Pb-Ag壓延合金，電解液為下進上出的循環(huán)方式，在直流電的作用下，控制電流密度約200A/m2，槽電壓2.0v，同極距105mm，槽溫500C，陰極析出銅周期約7天，電積銅經(jīng)洗滌，計量、包裝后入庫。

二、主要設備

根據(jù)工藝流程，該項目的主要設備及其尺寸列于表2。

三、主要技術經(jīng)濟指標

該工藝設計銅的總回收率為91.2%，其中萃取時銅萃取率為90%，電解槽進液銅濃度為45~50g/l，出液銅濃度為35g/l，電流密度為200A/m2，電流效率90%，所產(chǎn)陰極銅純度為99.99%以上。每噸銅消耗萃取劑M5640約5Kg。

四、主要產(chǎn)品

該工藝設計的主要產(chǎn)品見表3。參考文獻略

圖1 煙灰濕法處理工藝流程圖

表2 工藝項目所需的主要設備及其尺寸

表3 工藝設計的主要產(chǎn)品