姚興云 摘譯

（中國(guó)有色工程有限公司，北京 100038）

比利時(shí)Hydrometal工廠有色金屬的回收利用

姚興云 摘譯

（中國(guó)有色工程有限公司，北京 100038）

Hydrometal工廠可以提供完善的技術(shù)用于將已經(jīng)廢棄的金屬?gòu)U料再次引入到工業(yè)循環(huán)階段，因此，不但節(jié)約了資源和能源，而且也更加環(huán)保。本文討論的兩個(gè)研究案例是關(guān)于比利時(shí)的一套完整的濕法冶金循環(huán)利用裝置。

（2）對(duì)銅陽極泥進(jìn)行處理，回收其中的貴金屬成分。根據(jù)銅陽極泥的成分，可以生產(chǎn)出單獨(dú)的或者混合的銅、鉍、碲、硒和銀/貴金屬精礦。

濕法冶金；有色金屬；回收利用；鍺；鋅泥；陽極泥

1 介紹

Hydrometal工廠是J.G.I公司（Jean Goldschmidt Int.）在布魯塞爾市的一個(gè)子公司，J.G.I的主營(yíng)業(yè)務(wù)是金屬交易。80年代，它兼并了位于列日工業(yè)區(qū)（Liege）南部昂日（Engis）的一個(gè)比利時(shí)鋅電解精煉廠的浸出系統(tǒng)。Hydrometal工廠占地5公頃，主要負(fù)責(zé)處理各種有色金屬?gòu)?fù)合廢渣和廢料，使其成為可以直接利用的有色金屬冶煉原料。工廠處理有色金屬?gòu)U物的主要流程為濕法冶金。工廠自1993年以來便擁有處理各種有毒、危險(xiǎn)金屬?gòu)U料和廢渣的生產(chǎn)及堆放許可證。工廠處于歐洲中心，連通水路，公路和鐵路，交通運(yùn)輸異常方便，是歐洲有毒及危險(xiǎn)有色金屬?gòu)U物的處理中心。由于工廠的特殊業(yè)務(wù)，公司能夠提供所有有色金屬冶煉原料，如銅，鋅，鉛，錫，鎘，硒，鎳，銀，鈷，金，鍺，銦等等。除了生產(chǎn)有色金屬冶煉原料以外，工廠還生產(chǎn)高純度錫(99.99%～99.999%)和碲，以及回收處理工業(yè)用鉆石。本文提供了兩個(gè)研究案例，介紹了Hydrometal工廠金屬回收再利用的廣泛前景。

當(dāng)其他工作完成時(shí)，Hydrometal工廠的工作才真正開始。Hydrometal的供應(yīng)商及客戶進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)時(shí)所產(chǎn)生的殘?jiān)瞧淙虢?。這些殘?jiān)詿焿m、浮渣、浸渣、污泥、灰塵、灰燼、金屬泥、濾餅、廢催化劑、多元合金、切削屑、磨屑、制造廠的廢品以及其他類似形式的廢料運(yùn)來。

這些復(fù)雜的有色金屬殘?jiān)赡芎秀~、鋅、鎳、鍺、鉛、錫、鉻、硒、碲、鉍、砷、銀、金（和其他貴金屬），且來源于世界各地。將這些有色金屬殘?jiān)D(zhuǎn)化為更單一、純凈的金屬化合物，如：金屬泥、鹽、精礦，它們以固體或者液體的形式存在。這些產(chǎn)物本身成為冶金行業(yè)或者化學(xué)工廠的原料。

在各種再漿化過程或者浸出過程結(jié)束前，集中并回收所有的表面徑流以及廢物處理溶液。此外，一個(gè)全自動(dòng)的污水處理設(shè)備已于2004年投入運(yùn)行，用來處理Hydrometal的各種處理裝置產(chǎn)生的酸或堿廢液。得到的濾餅通常在內(nèi)部循環(huán)利用，以回收損失的有價(jià)金屬。

工廠每年接收并處理有色金屬?gòu)U料和廢渣超過6萬t。擁有許多攪拌式和非攪拌式的貯藏設(shè)備，它滿足了工廠以間斷處理為主的需要。以前鋅電解精煉廠的舊混凝土濃密機(jī)適合充當(dāng)液體貯槽，每槽儲(chǔ)量為800 m3。公司的倉(cāng)儲(chǔ)及處理能力如下：

液體：10 000 t

目前已經(jīng)有許多涌流和學(xué)習(xí)關(guān)系的研究和討論。主要的目標(biāo)是在課堂上促成學(xué)生的涌流體驗(yàn)。在涌流理論視角下，研究的問題可以是：

散裝固體：20 000 t

大袋包裝：10 000 t

儲(chǔ)藏塔（料倉(cāng)）：2 500 t

幾個(gè)攪拌式反應(yīng)器總?cè)萘浚? 700 m3

15臺(tái)過濾機(jī)過濾面積：1 500 m3

2 案例分析

2.1 鋅泥處理

Hydrometal處理的鋅泥典型成分為：銅（15%～20%），鎳（2%～5%），鋅（20%～30%），鈷（5%～7%）以及少量的鎘和鉈。在過去的幾年里，Hydrometal處理各種各樣的鋅泥。Hydrometal已研發(fā)出一個(gè)專業(yè)的處理流程如圖1，用以處理這些原料并把它們分離成銅、鈷、鎳、鋅精礦。由于這是一個(gè)間斷操作流程，這意味著必須有相當(dāng)大的貯藏容量。為此，充分利用了舊鋅廠的濃密槽。中間沉淀物也同樣在現(xiàn)場(chǎng)貯存。

圖1 Hydrometal鋅泥處理流程圖

用低成本的殘酸浸出鋅泥，產(chǎn)出一種銅含量＞50%的銅精礦或渣，成分如表1。銅含量高反應(yīng)出有金屬銅存在。銅的同步溶解主要取決于鋅泥的新鮮度或氧化狀態(tài)。時(shí)間長(zhǎng)的或者嚴(yán)重氧化的鋅泥則銅的同步溶解率高，造成耗酸量高以及后續(xù)工序的銅沉淀劑或者中和劑的消耗高。除此之外，浸出渣或者浸出沉淀物中銅含量受到影響，因?yàn)槿绻丛纫?guī)定的銅含量為標(biāo)準(zhǔn)，銅沉淀（以氫氧化物或者碳酸鹽）中的銅含量比未溶解的金屬銅含量低?；蛘撸娩\粉再置換已溶解的銅以生產(chǎn)含銅更高的濾餅。

表1 銅精礦的成分 %

脫銅母液用鋅粉置換法除去鎘鉈得到進(jìn)一步提純。通常在浸出階段，銅溶解率高導(dǎo)致銅的沉淀不充分及造成相應(yīng)的鋅粉消耗較高，因?yàn)樗械匿\都被溶解的銅消耗。因此，即使在最理想的條件下，鋅粉的消耗也很高，并且產(chǎn)出含鋅量高的鋅泥（Zn～40%）。此外，正在進(jìn)行內(nèi)部研究將這種互含的鋅粉用于其他工序中。

凈化后的溶液通常含鋅、鈷、鎳，先進(jìn)入鈷沉淀工段，用次氯酸鈉及苛性鈉將Co2+氧化成Co3+，并最終以氫氧化鈷的形式沉淀。通過添加苛性鈉控制反應(yīng)的pH值以防止形成氯氣。最終，濾液中鈷含量不足1 mg/L。在其他工廠處理鈷的沉淀。由于有氯化物及氯氣形成，因此系統(tǒng)配備了通風(fēng)和堿洗系統(tǒng)。在此工段鋅共沉淀顯著。因此引入了一個(gè)凈化流程選擇性再浸出鋅，以提高沉淀中Co的品位（Co＞42%），見表2。鋅再浸出液（含部分再浸出鈷溶液）在pH值為9時(shí)沉淀后，在流程內(nèi)循環(huán)。

表2 鈷精礦的成分 %

主要含鋅鈷鎳的凈化后液，進(jìn)入到第二次沉淀回路。所有剩下的可溶性金屬在pH值～9時(shí)，以氫氧化物（Ni～4%，Zn～60%）的形式沉淀。鋅，鎳，氫氧化物濾餅在熱苛性鈉中浸出，產(chǎn)出鋅酸鈉溶液以及鎳精礦（浸出殘?jiān)ｄ\酸鈉溶液（Zn 40～42 g/L）在鋅粉凈化后，賣給附近的工廠生產(chǎn)氫氧化鋅，鎳殘?jiān)蜴嚲V（Ni 20%～30%）賣給鎳精煉廠。

2.2 銅陽極泥的處理

銅陽極泥含有不同數(shù)量的銅、碲、硒、鉍、銀、砷及貴金屬。表3是對(duì)Hydrometal正在處理的和過去幾年里已經(jīng)處理過的一些原料的概括。處理這些原料的目的是生產(chǎn)銀和貴金屬含量高的最終濃縮產(chǎn)品。這些原料很昂貴，它們?cè)谝粋€(gè)隔離的、潔凈的工廠進(jìn)行處理，旨在將原料損失最小化。這個(gè)工廠采用了小型的聚丙烯壓濾機(jī)和一個(gè)襯玻璃反應(yīng)罐。在不同的處理階段，實(shí)施嚴(yán)格的分析控制，以確保貴金屬的零損失。所有的反應(yīng)都是間歇的，用鋅粉或銅粉置換共溶的貴金屬是有可能的。銅粉更好，因?yàn)樗粫?huì)置換溶解的銅，結(jié)果也不會(huì)導(dǎo)致金屬粉的高消耗。原則流程如圖2所示。

表3 Hydrometal已處理過的陽極泥的成分 %

圖2 陽極泥處理工藝的原則流程圖

通常，處理這些原料的第一步是用熱硫酸（H2SO4～100 g/L）在有或無氧化劑的條件下浸出使其脫銅。氧化劑過剩通常會(huì)導(dǎo)致溶液中的貴金屬成分損失。如果其他可回收量的金屬被浸出，可以在其水解pH值下選擇性沉淀。當(dāng)陽極泥中鉍含量較高時(shí)，在浸出時(shí)添加一種可溶性氯鹽溶解鉍，隨后再選擇性沉淀鉍（Bi 61%～65%，Cu＜1%﹚。如果鉍含量不高時(shí)，中和至pH值為9。此時(shí)，銅以氫氧化銅（Cu50%～60%，Bi＜1%)的形式沉淀，再出售到銅精煉廠或者在工廠的其他地方循環(huán)。例如上述氫氧化銅原料可以在置換處理工藝中做中和劑，如中和氧化性高的置換浸出液。第二步浸出處理的是含大量銅或其他可回收金屬的浸出殘?jiān)Ｔ诖穗A段采用不同的工藝流程來處理。

碲含量高的原料（A和B）經(jīng)過強(qiáng)堿浸出在殘?jiān)锪粝裸y和貴金屬。浸出效率好壞主要依賴于碲的氧化狀態(tài)。在堿性溶液里，Te4+很容易溶解，但在酸性溶液里不易溶；Te6+在酸性溶液里很容易溶解，但在堿性溶液里不易溶。其他金屬的陽離子例如：鉛、砷、硒，在這個(gè)階段也可溶。

堿性碲溶液酸化到pH值為5～6時(shí)，產(chǎn)生的沉淀包含所有的碲（及其它金屬）。根據(jù)精礦的成分，用一個(gè)再浸出或再沉淀工序來提高碲精礦的品位，以及將碲從鉛和硒中分離出來。如果這個(gè)沉淀有足夠的純度，并且在經(jīng)濟(jì)上合算，用碲電解的方法生產(chǎn)金屬碲是有可能的。

含碲量小的原料（C）必須經(jīng)過另一次硫酸浸出來增加銅的回收率，同時(shí)溶解碲，如Te+6。用過氧化氫使碲和銅的回收最大化。每次間歇浸出前，都要采集分析樣品，如果有必要的話，可進(jìn)行貴金屬置換沉淀。碲和銅用水解沉淀，賣給碲和銅的精煉廠。

3 總結(jié)

Hydrometal處理各種各樣的復(fù)合金屬殘?jiān)Ｌ幚矸椒ú捎脻穹ㄒ苯鸺夹g(shù)，例如：連續(xù)浸出、置換以及沉淀，并且有更專門的技術(shù)，例如：溶劑萃取及電積（及精煉）也同樣適用。很多處理方法使用的是化學(xué)工廠的剩余試劑。Hydrometal的目標(biāo)是生產(chǎn)一種本身不產(chǎn)生廢物，卻能給其他工廠充當(dāng)給料的高品位原料。在Hydrometal處理任何這些廢料都是可行的。這類廢料經(jīng)過內(nèi)部循環(huán)生產(chǎn)出不同形式的金屬化合物，例如：不同形式的鹽，進(jìn)一步分離或者與另一個(gè)兼容的處理方法相結(jié)合。

蘇平校

Abstract:Hydrometal provides an adequate technology to reintroduce otherwise lost metal units into the industrial cycle，thereby saving resources and energy，while keeping the environment cleaner.Two case studies at an integrated hydrometallurgical recycling facility(Hydrometal)in Belgium are discussed:

（1）Residual low quality acid and caustic are used in the processing of zinc industry cements to produce copper，nickel，cobalt and zinc concentrates by several consecutive selective leach-precipitation processes.

（2）Copper anode slimes are treated and their precious metal contents are recovered.Depending on the composition of the slimes，separate or combined concentrates of copper，bismuth，tellurium/selenium and silver/precious metals can be produced.

Key words：hydrometallurgy；non-ferrous metals；recycling；germanium；zinc cements；anode slimes

Recycling of non-ferrous metals at Hydrometal，Belgium

Translated selectively by YAO Xing-yun

TF803.2

B

1672-6103（2011）01-0007-04

姚興云(1981—)，女，河北石家莊市人，碩士，中國(guó)有色工程有限公司期刊雜志部翻譯。

2010-08-10