从洗净残渣中提取铜和铋的研究

我国是一个铜资源短缺的国家，铜资源的高效回收和利用，一直是我国铜冶金行业研究的方向。某铜冶炼厂在制酸过程中的废酸淋洗液中，处理砷滤饼要产生大量的洗净残渣，残渣中含铜量高达30%—45%，同时含有砷、锑、铋等有价元素，若直接返回熔炼系统会导致杂质恶化，若废弃则是严重的资源浪费，同时产生严重的环境问题[1]，必须对其进行有效的回收和综合利用。

　　一、试验方案

　　原料成分 洗净残渣成分：Cu 46.2%、Sb 0.26%、S 34.31%、As 3.06%、Bi 3.76%、Na 试验方案 由原材料成分分析结果，结合湿法炼铜的相关理论和硫化矿物的特性，我们拟定了低温、常压、氧化浸出，软锰矿为氧化剂的试验方案对洗净残渣进行湿法处理[2~5]，具体工艺流程见图1。

图一

　　二、试验结果与讨论

　　根据图1的工艺流程，在浸出工艺中，我们进行正交试验，正交试验的结果见表1。

　　　　　　　　　 表1 浸出试验结果 单位：℃、h、%

　　我们通过表1对铜浸出温度为80℃、浸出时间5h、液固比为3的情况下，得到的铜浸出率最高。同样可以知道要使锰的浸出率最高必须使浸出温度在70℃、浸出时间在4h、液固比为3。

　　综上所述，要同时使铜、锰的浸出率达到最高，必须控制温度在70℃~80℃、时间在4~5h、液固比为3。

　　然后对浸出后的溶液进行过滤，过滤后的滤液通过净化后再用来电解，同时电解硫酸锰和硫酸铜溶液当中我们主要考察了电解时间、电解温度、电流密度及加电解添加剂对铜和锰的电流效率的影响，所得结果见表2。

表2 电解试验结果 单位：℃、h、A•m-1、%

　　表2结果表明，电解温度在80℃~85℃、电解时间在4~7h、电流密度在100~150A/m,得到铜的电流效率几乎都在97%以上。通过控制好试验参数且通过加入一些添加剂，能使电解得到的铜品质更好，可以达到电解精铜级别。唯一不足的是锰的电流效率很低。

　　电解铜成分：Cu 99.92%、Fe<0.003%、Pb 0.0019%、As微量，达到粗铜的质量标准；电解MnO2成分：MnO2 89.65%、Fe 0.049%、Pb 0.0462%，达到二级电解MnO2标准。

　　浸出过滤后的滤渣经过二次洗涤再用盐酸浸出后过滤，过滤得到的滤液通过调节pH值使铋水解沉淀。而过滤后的滤渣我们可以进一步采取工艺措施提取铼和硫。提取铼的主要方法有离子交换树脂吸附法与有机溶剂萃取法[6]。我们采用溶剂萃取法，用三脂肪胺为有机溶剂和磷酸三丁酯的煤油溶液，三脂肪胺主要功能是萃取稀有金属铼。

　　从滤渣中提硫的方法主要有物理法和化学法。物理法有融溶—过滤，蒸馏提硫等方法。相比之下，溶剂法在硫磺质量控制、操作工艺、能耗、环保方面更为令人满意，目前溶剂的选择是溶剂法提硫的关键。我们做了大量的试验，相对而言，用硫化铵作为溶剂提硫，浸出选择性好，可在室温下进行，进出速度快，只消耗单一试剂，系统简单易操作。

　　三、结论

　　采用软锰矿为氧化剂在低温条件下对洗净残渣中铜的浸出良好，浸出率可达90% 以上，锰的浸出率可达85%，而且渣率小于40% ；在盐酸体系中铋的浸出时铋的浸出率可达82% 以上。

　　对铜浸出液进行铜、锰电解试验表明铜的电流效率大96%以上，但电解二氧化锰的电流效率低于40%，须进一步探索提高锰的电流效率，提高二氧化锰的循环利用率。

参考文献：

[1]朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学[M]。北京：科学出版社，2003

[2]许仕真. 江西铜工业存在的问题及对策探讨[J].江西冶金，2003，23（6）：18.

[3]刘大星. 我国同湿法冶金技术的进展[J]. 有色金属，2002，54（3）：6.

[4]何蔼平，郭森魁，彭楚峰.湿法炼铜技术与进展[J].云南冶金，2002，31（3）：94.

[5]刘久清. 德兴铜矿湿法炼铜工艺现状及存在问题[J]. 湿法冶金，2001，20（3）：123.

[6]张文阁. 高铜金精矿焙烧浸出提取金铜[J].有色金属，1984.36 (3).68.