铜冶炼烟尘综合回收工艺浅析及建议_焦晓杰.pdf

14Metallurgical smelting冶金冶炼铜冶炼烟尘综合回收工艺浅析及建议焦晓杰，句世俊，郝璐瑶摘要：随着社会的发展，对铜资源的需求也越来越大，但是在铜冶炼的过程当中，烟尘是一种潜在的二次资源，但同时也是一种破坏生态环境的物质，因此，需要通过对烟尘的回收利用，更好地提升资源的利用价值，进而促进对环境的保护。近年来，很多铜工业为了实现资源的最大化利用，越来越关注铜冶炼烟尘综合回收工艺，更好地控制铜工业生产带来的烟尘污染。在烟尘的综合回收当中，由于涉及的工艺流程比较复杂，很容易出现一些工艺上的问题，不仅不能实现二次资源的有效利用，而且还会对环境带来污染，因此本文在研究当中将通过对铜冶炼烟尘综合回收的工艺进行分析，进而更好的发现在铜冶炼烟尘综合回收当中存在的一些问题，结合烟尘回收工艺的要求，提出铜冶炼烟尘综合回收的有效建议，进而提升铜冶炼烟尘回收的效率和质量。关键词：铜冶炼；烟尘综合回收；工艺浅析；建议铜作为一种稀有的自然资源，在开发之后也需要经过一定的处理才能够得到满足要求的铜，在当前的发展当中，铜已经被广泛地应用在各个领域当中，对于铜的需求也越来越大，也使得铜工业的发展得到了迅速的进步，但是在铜工业的生产当中，会产生一些烟尘及废气等物质，对环境带来的污染和伤害也是很大的。在铜工业当中，铜冶炼是生产铜精矿的重要手段，随着时代的发展，铜冶炼的工艺技术也在不断地提升，通过烟尘回收工艺，使得铜冶炼也正在朝着绿色的方向发展。目前在铜冶炼当中，也出台了 铜冶炼行业规范条例，其中明确强调了铜冶炼的环保要求，要采用清洁能源来确保铜冶炼的环保达标。在铜冶炼的烟尘当中具有十分重要的铅、铜、锌等价值元素，通过对烟尘的综合回收，也能够有效地实现对资源的二次利用，进而为铜工业的发展带来更大的经济效益与社会效益。在铜冶炼烟尘的综合回收当中，通过对价值元素的回收，更好地提升资源的利用价值，还能够减少对生态环境带来的危害。在铜冶炼烟尘的回收当中，由于各个元素的回收情况有所差异，在回收工艺的选择上也会有所不同，在铜冶炼烟尘的回收当中，主要是借助火法以及湿法两种工艺，在实际的回收当中也需要针对不同元素的回收，选取最合适的回收工艺，才能够更好地实现对价值元素的回收。但同时由于各项回收工艺流程的复杂性以及烟尘中元素含量的不稳定性，导致在实际的回收过程当中也会存在很多问题，影响到回收的质量及效率。本文将重点针对铜冶炼烟尘综合回收工艺进行探讨，提出铜冶炼烟尘综合回收工艺质量提升的建议，为铜冶炼烟尘的综合回收带来指导和借鉴。1 铜冶炼烟尘综合回收工艺在当前环保的要求下，对铜冶炼烟尘的回收是铜工业发展的必然趋势，目前比较常见的两种回收工艺主要是火法和湿法，火法是比较早期的一种工艺方法，由于该方法在实际的回收当中，回收率较低、污染严重等问题依旧存在，人们开始对铜冶炼烟尘回收工艺进行不断改革，此时湿法的回收工艺逐渐诞生，该方法在处理当中的各项工艺流程更为成熟，被广泛地应用在烟尘的回收当中，现将火法以及湿法的回收工艺进行探讨和分析，更加全面地了解铜冶炼烟尘的综合回收。1.1火法1.1.1固化焙烧法在对烟尘的综合回收当中，固化焙烧法是比较常见的一种综合回收工艺，在传统的火法工艺当中，比较常见的是对锌和铅元素的回收，这一工艺能够回收到的元素种类比较少，比如利用火法工艺对As价值元素的回收，主要是通过将烟尘当中的As元素转化为As2O3，借助焦炭来进行还原焙烧。该方法在一定程度上解决了铜冶炼环境污染的问题，但是也会由于工艺流程的不完善，而导致一些铜、铅等价值元素的浪费，甚至还会存在投资成本过大的现象。比较常见的就是鼓风炉熔炼法。1.1.2挥发法在铜冶炼的烟尘当中，在各种价值元素的组成及成分上也会存在一定的差别，尤其是各种价值元素的存在形式，比如锌元素主要是硫化锌等形式存在，而砷、铜等元素主要是氧化物的形式，在具体的回收当中，需要借助的工艺也是不同的。本文介绍的是借助三氧化二砷挥发法对砷元素的回收，在这一过程当中借助了三氧化砷沸点低等性质，通过焙烧来促进氧化物的氧化，进而提升对铜、砷等价值元素的提取。但是借助三氧化砷挥发法的工艺，一般需要借助还原焙烧，才能够更好地提升砷的挥发性，还能工艺流程在操作上十分简单，并且也能够有效地实现对元素的分离，减少砷挥发对环境带来的污染。15Metallurgical smelting冶金冶炼1.2湿法在铜冶炼的烟尘综合回收当中，采用的湿法工艺方法主要有硫酸体系、氯盐体系以及碱性体系，相比于传统的火法工艺，湿法工艺在提取效率上能够得到很大的提升，但是该工艺的成本也比较高，现将湿法的几项工艺流程进行探讨和分析。1.2.1硫酸体系（1）常压浸出法。在铜冶炼当中由于很多元素的存在形式都能够溶于硫酸当中，因此，在湿法工艺中，硫酸体系的工艺十分常见，并且通过对硫酸工艺的结合，能够有效地提高元素的浸出效率。在常压浸出法当中，在操作前需要对浸出液进行处理，采用铁粉来进行海绵铜的置换，脱铜之后需要经过蒸发结晶。采用硫酸的浸出方法，能够实现对锌、铜等元素的有效回收。（2）加压浸出法。加压浸出法是在常压浸出法的基础上进行改革的，烟尘直接加压浸出过程中，在烟尘当中的铜、锌等价值元素能够浸出进入溶液，但是也有一部分元素，比如砷等主要是以砷酸盐形式沉淀进入渣中，在这种情况下，就需要对浸出渣进行处理，采用氯盐浸出回收铅、金、锑等价值元素。该方法具有操作简单、并且容易实现高效率的回收，并且在实际的回收过程当中，产生的环境污染程度也比较低，能够满足铜冶炼的工业生产要求。1.2.2氯盐体系在氯盐体系的工艺当中，有Cashman法、CR法以及常压浸出法。其中Cashman法主要是在低温、低压的条件下采用氯化物来进行烟尘的处理，在该项工艺当中，需要借助钙盐来控制沉淀的酸度，能够较好的实现对烟尘价值元素的提取，这一工艺方法在具体的操作当中比较复杂，成本较高。CR法工艺流程的过程当中，主要是借助氯化和还原反应，最终实现对价值元素的回收利用，该方法在回收当中具有较高的回收率。1.2.3碱性体系在铜冶炼烟尘的回收当中，其中湿法工艺中碱性体系的工艺方法也是比较常见的，在碱性体系的回收工艺当中，主要借助的是浸出剂，有氢氧化钠、复合碱性浸出剂以及氨水等，在浸出剂的作用下，就能够将烟尘当中的价值元素以各种形式浸出在溶液当中。在碱性体系的回收工艺中，砷元素的浸出率能够达到90%，在烟尘综合回收当中具有很高的利用价值。在弱碱性的环境下对烟尘进行处理，能够得到更加高精度的价值元素，并且在对部分元素的回收当中，比如砷元素，碱性的环境能够更好的实现对砷的集中治理，进而有效的实现对砷资源的回收利用，提高对烟尘综合回收利用的价值。2 铜冶炼烟尘综合回收工艺中存在的问题2.1回收率低在科技的推动下，铜冶炼验车的回收工艺在不断的成熟当中，但同时在部分工艺中回收利用率低的问题依旧存在，不仅造成了烟尘回收综合成本的增加，而且也无法实现高效的对烟尘进行回收。目前我国在铜冶炼的烟尘综合回收当中，各项回收的工艺技术还不够成熟，在实际的回收当中，重点关注到了对环境的污染问题，对于价值元素回收率低的问题也应该做出及时的改善。同时一些铜冶炼工业当中，针对烟尘当中存在的各类资源及元素的认识不够深刻，在实际的烟尘综合回收当中，忽视了高效率、高效益的回收理念。目前很多铜工业在对烟尘回收工艺的利用当中，并没有考虑到技术的完善问题，一些综合回收的工艺还存在应用范围狭窄以及局限性等问题，尚未寻求到适合铜冶炼烟尘综合回收的最优化工艺，导致目前在实际的回收当中，也难以实现高效率的价值资源回收，烟尘综合回收利用的价值也难以得到提升。2.2忽视有害元素的分离在铜冶炼的烟尘当中，不仅仅含有价值元素，同时也有很多的有害元素，但是在铜冶炼的烟尘综合回收当中，只关注到了对价值元素的回收，却忽视了对有害元素的分离，在回收的过程当中，也就会对环境造成污染，无法满足铜工业环保的发展需求。因此，在对烟尘的综合回收利用当中国，要关注到对有害元素的分离，进而达到环保的要求。2.3回收成本高目前在我国有很多的铜工业，在企业的发展当中，都需要对铜冶炼的烟尘进行综合回收，才能够更好地满足国家对于烟尘排放的要求。但是在烟尘综合回收当中，由于工艺流程的复杂性，在回收当中产生的成本是很大的，尤其是对于一些中小规模的铜工业来讲，巨大的烟尘综合回收成本，给企业带来的压力也是很大的，很多企业也难以实现经济效益的最大化。目前在湿法的烟尘综合回收工艺当中，一些企业对于回收工艺的引入不够先进，在回收质量及效率上都难以得到提升，也就会造成回收成本的增加。除此之外，在烟尘价值元素的回收当中，对于一些贵金属的回收工艺也不够完善，导致回收的价值无法得到提升，也难以为铜工业带来高效的经济效益。2.4回收质量较差目前在铜冶炼回收当中，质量较差的问题也是十分严重的，这一问题会直接影响到烟尘综合回收的经济效益，对于铜工业企业的发展也会带来影响。同时在少部分元素的回收当中，品质较差，产品的价格就很低，也难以产生较高的经济效益。比如在火法的综合回收工艺当中，在某一元素的回收当中，可能会有一些杂质的存在，这时就需要进行代加工，也会导致元素产值的下降。在湿法的回收工艺当中，也会存在回收质量差的现象，比如在三氧化砷挥发法的回收利用当中，随着系统内循环溶液砷的富集，可能会造成砷元素回收效率的下降，进而就会对砷元素回收的质量产生影响，甚至会出现砷元素无法还原的现象。除此之16Metallurgical smelting冶金冶炼外，在烟尘综合回收利用当中，电积铜质量的下降现象也是十分严重的，这一问题可能会导致电积铜疏松并且容易脱落，对于烟尘的综合回收利用也会带来影响。2.5回收安全隐患问题在铜冶炼烟尘的回收当中，由于需要人工来进行实际的操作，在烟尘的综合回收当中也会存在很大的安全隐患问题，由于人工的操作失误，也会导致一些安全事故的产生。同时由于部分烟尘综合回收工艺流程较为复杂，操作起来的难度也比较大，带来的人工量也是很大的，很多人在这种高强度的工作环境下，就很容易发生一些安全事故。除此之外，在烟尘综合回收工艺当中，由于一些元素的挥发性或者溶液的有害性等，也会对人体造成健康危害，长期在这样的操作环境下，很容易产生一些健康问题。3 铜冶炼烟尘综合回收的建议3.1优化烟尘综合回收工艺在铜冶炼的烟尘综合回收当中，对目前综合回收工艺流程的优化也是十分重要的，也是提升回收率及降低回收成本的重要手段，因此，在当前科技的推动下，要积极的对烟尘综合回收工艺进行优化，更好的提高回收的利用率。首先在实际的综合回收工艺当中，要借助一些专业的铜冶炼设备以及综合回收设备，来实现更加高效的价值元素回收。其次，需要结合元素的性质，合理地选取一些价值元素回收工艺，比如在鼓风炉熔炼过程当中产生的铅冰铜，就可以通过对铅冰铜的再次处理，进而提升铅元素的回收率，带来更大的经济效益和社会效益。在对铅冰铜的处理当中，可以通过合理的配料，实现对铅和铜的分离，得到更加高质量的冰铜以及铅渣，在提升冰铜质量的同时，也能够促进铅回收率的提升，使得烟尘综合回收利用的价值也得到提升。除此之外，在烟尘综合回收当中，需要结合烟尘的实际情况来选择合理的回收工艺，其中要重点考虑阳极泥的成分，例如对铅元素的回收，如果是低铅的烟尘就比较适合采用湿法的工艺方法，如果是高铅的烟尘就更加适合火法的回收工艺。而针对砷、锑等元素，在烟尘当中如果该元素的含量比较高，采用湿法的回收工艺就很有可能造成浸出效果下降，在这种情况下，就更加适合火法的回收工艺。同时阴极泥的量也是在烟尘回收工艺选择当中的重要判断标准，以年处理的阳极泥量2000t为界限，当超出2000t的情况下，就选择火法的回收工艺，而当阴极泥的量小于2000t时，就采用湿法的工艺进行回收。一般在一些中小铜工业企业当中，就比较适合回收效果好、返料量小的湿法工艺，而湿法工艺一般比较适用于一些大型的铜工业企业，能够引进一些专业的湿法工艺设备，进而有效地确保烟尘综合回收利用率。3.2简化工艺流程在烟尘各元素的回收利用当中，一些元素无法得到高效的回收，大量的元素无法得到有效的脱离，其中与综合回收的工艺流程也有着密切的联系，尤其是在一些复杂的工艺流程当中，很容易在操作上出现失误，进而就会导致元素综合回收的利用率下降。比如在火法工艺的鼓风炉冶炼，可以直接将烟尘送进鼓风炉冶炼，不需要提前对元素进行处理，这样优化之后的工艺流程能够很大程度上降低烟尘回收的成本。其次，在烟尘综合回收当中，也可以通过对烟尘进行分类处理，先将一些元素含量低的进行处理，这样分布处理的方法能够降低烟尘回收的成本，促进烟尘综合回收利用价值的提升。3.3对浸出渣进行处理在烟尘回收工艺当中，会产生一些浸出渣，为了更好地提升对各项元素的回收率，在烟尘综合回收当中，还需要对浸出渣进行处理，进而确保综合回收的价值。比如对锡渣进行处理，在烟尘的回收当中，会产生大量的锡渣，其中也含有丰富的锡、铅等元素，通过对锡渣的处理，就能够提升元素的回收效率。如果不对锡渣进行处理，价值就很低，并且由于其中含有大量的铅元素，还有可能影响到系统中铅元素的回收率。在对锡渣的处理当中，一般选取的是湿法的回收工艺，能够有效的实现脱除铅元素的目的，进而提升锡渣的价值，使用湿法对锡渣的处理，还能够提升系统当中铅元素的回收率，满足烟尘综合回收利用的需求。4 结论综上所述，在铜冶炼当中，对烟尘的综合回收利用是提升资源利用率的重要手段，不仅能够实现对资源的二次利用，同时也能够有效的减少烟尘对环境带来的污染，通过本文的研究可以发现，在铜冶炼烟尘综合回收利用当中，工艺主要分为了火法和湿法，目前也有一切铜工业企业在烟尘的回收利用当中，将火法和湿法相结合，来提升烟尘综合回收的利用率。针对各项回收工艺方法，还需要结合烟尘的实际情况来进行选择，科学合理地应用烟尘综合回收利用工艺，减少铜冶炼对环境带来的污染，同时也能够为铜工业企业带来更大的社会效益和经济效益。在研究当中也发现了目前在烟尘综合回收利用当中存在的回收率低、回收成本高、回收质量差以及安全隐患等问题，结合烟尘回收工艺的要求，针对这些问题提出了优化烟尘综合回收工艺、简化工艺流程以及对浸出渣进行处理的解决建议，进而更好的完善烟尘综合回收工艺，提高对烟尘当中价值元素的回收率，减少烟尘回收的成本投入，为铜工业企业带来更大的经济效益。（作者单位：河南中原黄金冶炼厂有限责任公司）