有色金属废渣提炼课件

铜反射 31～
炉渣
36
2.0 0.004 0.033
30～ 10～
0.012 0.273 1.25
35
15
7
38～ 6～7
41
铜渣中的主要矿物包括硅酸铁、硅酸钙和少量硫化物和金属元素等。 水淬铜渣几乎全部都是玻璃相，只有极少数结晶相（石英、长石）出现10 。
空气
铜渣、还原剂、氯化剂
融化
高温氯化挥发
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硫酸
铜渣
氧化焙烧
硫酸浸出
浸液
浓缩
浸渣
锌粉
ZnSO4·7H2O产品
冷却结晶 母液
浓缩
二次置换
海绵镉产品
冷却结晶
母液
CuSO4·5H2O
置换渣
KMnO4氧化
一次置换
氧化渣
含锌、镉渣
图7-13 铜渣生产硫酸铜及回收有价金属工艺流程
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代替黄砂用作除锈磨料：水淬铜渣主要有铁的氧化物及脉石等形 成的硅酸盐与氧化物。因其摩氏硬度5.4～5.46，密度4. 495t/m3， 是生产磨料的理想原料，在国外已广泛应用在船舶制造工业的喷 砂除锈工艺中
TiO2
2～ 2.5 6～ 7.7
K2O 0.5～0.73
矿物组成 ：主要包括硅酸二钙，约占50～60%，还有Fe2O3、石英、 霞石、钠硅石、含水铝酸三钙、方解石、钙钛矿和部分附着碱等。如山东
铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是β-硅酸二钙（β-2CaO·SiO2）50～ 60%、钙铝榴石（3CaO·A12O3·xSiO2·yH2O）5～10%、氧化铁 （Fe2O3·xH2O）4～7%、方解石（CaCO3）2～10%、钠硅渣 （Na2O·A12O3·1.7xSiO2·2H2O）5～10%、钙钛矿（CaO·TiO2）2～5%。
无机相
图7-2 综合回收赤泥中有价元素工艺流程
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赤泥、石灰石、碳酸钠与煤
磨细 还原焙烧 粉碎 水浸 过滤 滤液
水解 钛氧硫酸盐溶液 硫酸浸出 非磁性部分 强磁选 滤渣
煅烧
TiO2
生铁
还原熔炼
磁性部分
图7-3 赤泥的焙烧还原-磁选-浸出工艺流程
HCl气体
盐酸浸出 赤泥
过滤
富Al、Fe浸液 蒸发焙烧
Fe 2O3、Al2O3混合物
烟尘
回收In、Pb、 Sb
图7-12 铜渣氯化挥发提铟工艺流程
含铟品位0.6～0.95%，具有很大的回收价值。铜渣中的Pb、Sb、 In易被氯化，SiO2不易被氯化。
当焙烧温度大于900℃时，Pb、Sb、In氯化挥发成为蒸气而与SiO2 等杂质分离。所用氯化剂为氯化钙。常用的还原剂为焦炭粉。吹入空 气可使铜渣内的金属氧化，促进反应进行。通过捕集烟尘，得到含Pb、 Sb、In的富集物，再通过化学方法分离提取In和Pb、Sb金属。铟的挥 发率90%以上，残渣含铟低于0.1%，铟的挥发较彻底。
焙烧
盐酸浸出
浸渣 过滤
浸液
离子交换吸附
化学法分离提取各种金属
含Fe、Al、Ca、Si、Ti、Na溶液
低浓度盐酸解吸
含Sc无机相
反萃
含Sc有机相 萃取
含Sc、Y溶液
高浓度盐酸解吸
Sc2O3产品
含Y无机相
含Y产品
图7-6 赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程 7
四、赤泥生产水泥
赤泥浆、砂岩、铁粉、石灰
原料磨
度1400～1450℃烧成水泥熟料。熟料与高炉水渣、石膏共同在水泥磨中
混合碾磨到一定细度即得到水泥产品。
用水泥熟料、赤泥、石膏按50：42：8的配比生产的赤泥硅酸盐水泥，
与矿渣硅酸盐水泥一样成为水泥工业的一种重要产品，广泛地用于工农
业建筑工程中。
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五、生产高效混凝剂聚硅酸铁铝
通氧
赤泥浆 筛选
硫酸浸出
3
二、赤泥的性质
赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一般为1：3～4，所含液 相称为附液，具有较高的碱性，pH值为10～12，颗粒直径为0.08～ 0.25mm，其中-200目占94%，最高98%。因此，赤泥属于强碱性高分 散的废渣。
粉状赤泥比重为2.3～2.7，容重为0.73～1.0g/cm3，熔点为1200～ 1250℃，比表面积0.5 m2 /g左右。
烘干
洗涤
粗硫酸铅
加硫酸进行硫酸化转化
黄丹（PbO） 煅烧
烘干
洗涤
粗碱式碳酸铅
加碳酸铵进行碳酸化转化
图7-21 氯化铅渣中铅、铋的回收工艺流程
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纯碱
水
氯化钙
浸锌渣 碱熔
碱渣 球磨、水浸 浸液 沉硅、锗 硅锗渣 硫酸浸出
含银粗铅
含铟渣
沉后液
烧碱、栲胶
反萃 萃取
浸液 硫酸浸出 锗富集物 煅烧
栲胶沉锗
浸液
锌板置换
压团熔铸
粗铟
图7-25 浸锌渣中铟、锗、铅、银的回收工艺流程
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镍渣
石灰、漂水
碳酸钠、漂水
碳酸钠
水浸
浸液 一次除铁 一次净液 二次除铁 二次净液 沉镍
废液
浸渣
一次铁渣
二次铁渣
碳酸镍
氧化镍产品
棒磨
氧化镍
烘干、焙烧
洗涤 废液
图7-30 镍渣生产氧化镍工艺流程
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Na2CO3、NaNO3 水 HCl、MgCl2
7有色金属冶炼渣的资源化
火法冶炼中形成的熔渣
有色金属冶金渣
湿法冶炼中排出的残渣 冶炼过程中排出的烟尘
湿法收尘所得污泥
我国有色金属冶炼渣数量最多的是赤泥，其次是铜渣， 另外还有铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉、锡、钨、钼、钒等废渣。
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7.1赤泥的资源化
铝土矿
炼铝 赤泥
氧化铝
每生产1 t氧化铝，约排出1～2t赤泥。
焙烧
水浸
净化
钼酸钠溶液
钼渣
滤渣
硅渣
浓缩结晶
离心分离
加 BaCl2 沉 淀 加酸沉淀
烘干 烘干
钼酸钠 钼酸钡 钼酸
图7-38 钼渣苏打焙烧法生产化工产品工艺流程
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钼渣
HCl、 NaNO3
酸分解
粗钼酸
NH3·H2O 氨浸
钼酸铵溶液 Leabharlann Baidu产仲钼酸铵
酸分解液，制 化肥
尾渣，可生产 农肥
图7-39 钼渣酸分解生产仲钼酸铵工艺流程
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7.2铜渣的资源化
铜渣主要来自于火法炼铜过程，其他铜渣则是炼锌、炼铅过程的副 产物。铜渣中含有铜、锌等重金属和Au、Ag等贵金属。因此，铜渣的 利用价值很大。
一、铜渣组成
渣的名称
Fe
表7-2 铜冶炼渣的组成，%
Cu
Pb
Zn
Cd
As
S
SiO2 CaO
铜鼓风 25～ 0.21 0.52
炉渣
30
0.40
三、赤泥中有价金属的综合回收
赤泥
干燥
焦碳 还原熔炼
Na2CO3
盐浸
过滤
滤渣
生铁
滤液，返回铝生产系 统
图7-1 赤泥还原炼铁-炉渣浸出工艺
水泥生产原料
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赤泥
焦碳、石灰石
干燥
烧结造块
灼烧
Ti（OH）4
水解
TiO2
蒸发干燥
石灰石
硫酸
还原熔炼
炉渣
酸浸
过滤
滤渣
生铁
碳酸钠
滤液
无机相
反萃
有机相
萃取
萃取剂
富锆稀有金属 有机相
水淬铜渣
回转窑干燥
双层振动筛筛分
粗粒
对辊破碎机
细粒 中粒
成品筛
0.5～1.6mm粒级
丢弃
1.0～2.7mm粒级
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7.3其他有色金属渣的资源化
NaCl溶液、盐酸、硫化 钠
氯化铅渣
浸出、净化
澄清、过滤
NaOH
H2O
浸液
中和
沉淀物
洗涤
洗涤水
浸渣，返回火法炼铋工艺 含铅NaCl水溶液
碱式氯化铅
硫酸铅产品
富Ti浸渣
硫酸浸出
钛氧硫酸盐溶液 水解
煅烧
TiO2
图7-4 赤泥直接浸出工艺流程
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赤泥
氢氟酸HF
氯化钠NaCl
盐酸浸出 过滤
富Al、Fe浸液 沉淀硅酸
生成冰晶石 蒸发结晶
富Ti浸渣
生产TiO2
硅酸
图7-5 赤泥直接浸出生产冰晶石工艺流程
冰晶石
Na3AlF6
赤泥 干燥
NaKCO3、Na2B4O7
混合
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一、赤泥的组成
表7-1 赤泥的化学组成，％
名称
Al2O3
SiO2
CaO
Fe2O3
赤泥（碱石灰烧结法） 5～7
赤泥（联合法）
5.4～7.5
赤泥（拜尔法）
13～25
19～22 20～
20.5 5～10
44～48 44～47 15～31
8～12 6.1～7.5 21～37
Na2O
2～2.5 2.8～3 0.6～3.7
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过滤
聚硅酸 滤液 混合
聚硅酸铁铝混凝剂
图7-10 赤泥制备出聚硅酸铁铝混凝剂工艺流程
赤泥筛选，得到粒度0.1mm的赤泥细粒，与35%硫酸搅拌浸出。 浸出过程升温至90℃并通入氧气，并在90℃恒温2h，冷却、过滤， 得到Al2(SO4)3和Fe2(SO4)3混合液。将硅酸钠稀释到一定浓度，并加入 一定浓度的硫酸将稀释液pH调到1～2，并放置一定时间，使聚硅酸 分子量达到30～40万道尔顿，再加入赤泥酸浸混合液，陈化2h，即得 到聚硅酸铁铝混凝剂。其分子量为43.5万道尔顿，密度为1.273g/cm3 。
料浆库
煤磨
煤 石膏
烧成窑
水泥磨
烘干机 水泥库
矿渣 普通硅酸盐水泥
图7-7 利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥工艺流程
赤泥浆经过滤、脱水后，以赤泥（20～40%）、砂岩、石灰石、铁
粉四组分配成生料，共同磨制成生料浆，调整到符合技术指标后，用流
入法在蒸发机中除去大部分水分后，再进入（或直接喷入）回转窑在温