CN103397200A - 一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法 - Google Patents
一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法，包括如下步骤：将粉碎、干燥后的冰铜置入真空蒸馏炉内，保持炉内残压1～100Pa，挥发温度1100～1400℃，保温时间0.5～1.5h，则冰铜中的杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡以金属态或硫化物态挥发，在冷凝器内冷凝，从而使铅、锌、砷、锑、铋、锡与冰铜分离，从而得到净化后的冰铜以及铅锌多元合金。冰铜中Pb、Zn、Bi、Sn含量能分别降至0.001%～0.01%，As能降至0.01%～0.1%，Sb含量能降至0.01%～1%。本发明采用真空冶金的方法净化冰铜，工艺过程操作方便，安全可控，环境污染小，铅、锌、砷、锑、铋、锡等元素脱除率高，易于工业化应用，得到的铅锌多元合金可以回收出售，经济效益明显。
Description
技术领域
本发明涉及一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法，属于有色金属火法冶炼技术领域。
背景技术
铜在自然界中主要是硫化矿和氧化矿，特别是硫化矿分布最广，大约有80%的铜矿以Cu-Fe-S矿石形态存在。对于硫化矿提铜通常采用火法冶金的方法，一般流程为：硫化铜矿石→采选工序→铜精矿→熔炼工序→冰铜→吹炼工序→粗铜→阳极炉工序→阳极铜→电解工序→高纯阴极铜。
近年来由于铜冶炼能力剧烈扩张，优质铜精矿供应变得越来越紧张，大部分买矿冶炼厂为满足生产的需要及追求更多的利润，在批量采购优质铜精矿时，不得不采购一些杂质含量较高的铜精矿，杂质元素主要是铅、锌、砷、锑、铋、锡等元素。但这些杂质含量较高的铜精矿投入生产后，对正常生产造成极大影响，主要有：
1.因铅、锌等杂质元素含量增加，导致熔炼渣和吹炼渣的熔点升高，渣的粘度增大，放渣困难。
2.部分杂质元素挥发进入烟尘，导致烟尘粘性增大，熔融的烟尘在炉壁内侧、烟道内壁、烟道和余热锅炉连接处结瘤。
3.烟尘进入余热锅炉，粘结在锅炉壁，不易脱落到刮板，使辐射部和对流部连接处逐渐堵塞，对流蒸发管上积灰严重，严重影响了余热锅炉的换热效果。
4.造成矿产阳极板铅、锌、铋、锡等杂质含量超标，严重影响电解车间的正常生产，容易出现槽电压较高、大面积阳极钝化、电解液中漂浮阳极泥较多、阴极铜板长粒子较多等问题。尤其是在高电流密度（300～450A/m2）下，这些问题存在放大效应，会变的更为严重。
发明内容
针对上述现有技术，为解决熔炼高杂铜精矿过程中存在的一些问题，本发明提供了一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法，该方法铅、锌、砷、锑、铋、锡脱除率高，且可以回收，经济效益明显。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法，包括如下步骤：
将粉碎，干燥后的冰铜放入真空蒸馏炉内，通过控制一定的炉内残压，挥发温度及保温时间，使杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡从冰铜熔体中以金属态或硫化物态挥发，呈气态挥发进入冷凝器内，冷凝得到铅锌多元合金，使铅、锌、砷、锑、铋、锡与冰铜分离，得到铅锌多元合金及净化后的冰铜。
所述冰铜，其元素含量百分比（本发明所述百分含量均为质量百分比）为：铜20%～80%、铅0.01%～10%、锌0.01%～10%、砷0.01%～15%、锑0.001%～15%、铋0.001%～5%、锡为0.001%～5%，其它成分15%～35%。经上述方法处理后，冰铜中Pb、Zn、Bi、Sn含量能分别降至0.001%～0.01%，As能降至0.01%～0.1%，Sb含量能降至0.01%～1%。
优选的，工艺参数为：保持炉内残压为1～100Pa，挥发温度1100～1400℃，保温时间0.5～1.5h。
本发明从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的原理为：
（1）在真空环境及同一温度条件下，冰铜熔液中的杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡具有较高的蒸气压，容易变成气态挥发，挥发形态可能是金属态，也可能是硫化物态；而冰铜熔液中，Cu2S、FeS等物质的蒸气压比较小，基本不挥发，从而达到从冰铜熔液中脱除元素铅、锌、砷、锑、铋、锡，净化冰铜的目的。
（2）冰铜中，铜主要以Cu2S形态存在，不会与元素铅、锌、砷、锑、铋、锡形成化合物，没有化学结合力的影响，元素铅、锌、砷、锑、铋、锡可以挥发得更好。
（3）金属硫化物的挥发性通常大于其对应金属单质的挥发性。元素铅、锌、砷、锑、铋、锡可以与冰铜中部分硫形成硫化物，然后以硫化物形态挥发，可以获得比以金属态挥发更高的挥发率和挥发速率。
本发明采用真空冶金的方法净化冰铜，为铜冶炼厂处理高杂铜精矿中存在的一些问题提供了一种解决方法，整个工艺过程操作方便，安全可控，环境污染小，铅、锌、砷、锑、铋、锡等元素脱除率高，从源头上就把大部分杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡剥离出铜冶炼生产系统，有利于后续工序生产，且设备投资不高，易于工业化应用，得到的铅锌多元合金可以回收出售，经济效益明显。
附图说明
图1为本发明的方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1：取500g冰铜，冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅8.42%、锌2.52%、砷12.87%、锑10.99%、铋1.36%、锡1.91%。将冰铜破碎、干燥后，放入真空蒸馏炉内，控制炉内残压1～30Pa，挥发温度1400℃，保温时间30min，使杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡从冰铜熔体中以金属态或硫化物态挥发，呈气态挥发进入冷凝器内，冷凝得到铅锌多元合金，使铅、锌、砷、锑、铋、锡与冰铜分离（工艺流程如图1所示）。净化后的冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅0.0058%、锌0.0022%、砷0.039%、锑0.95%、铋0.0073%、锡0.0023%，脱除率分别为铅99.96%、锌99.95%、砷99.81%、锑94.64%、铋99.67%、锡99.93%。
实施例2：取500g冰铜，冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅4.1%、锌2.6%、砷4.7%、锑1.59%、铋0.92%、锡0.087%。将冰铜破碎、干燥后，放入真空蒸馏炉内，控制炉内残压20～60Pa，挥发温度1200℃，保温时间60min，使杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡从冰铜熔体中以金属态或硫化物态挥发，呈气态挥发进入冷凝器内，冷凝得到铅锌多元合金，使铅、锌、砷、锑、铋、锡与冰铜分离。净化后的冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅0.0049%、锌0.0022%、砷0.022%、锑0.063%、铋0.0062%、锡0.0017%，脱除率分别为：铅99.90%、锌99.93%、砷99.60%、锑96.59%、铋99.42%、锡98.32%。
实施例3：取500g冰铜，冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅0.79%、锌0.58%、砷0.55%、锑0.03%、铋0.10%、锡0.073%。将冰铜破碎、干燥后，放入真空蒸馏炉内，控制炉内残压50～80Pa，挥发温度1100℃，保温时间90min，使杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡从冰铜熔体中以金属态或硫化物态挥发，呈气态挥发进入冷凝器内，冷凝得到铅锌多元合金，使铅、锌、砷、锑、铋、锡与冰铜分离。净化后的冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅0.0033%、锌0.0019%、砷0.025%、锑0.023%、铋0.0042%、锡0.0019%，脱除率分别为：铅99.60%、锌99.68%、砷95.55%、锑24.90%、铋95.89%、锡97.45%。
实施例4：取500g冰铜，冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅0.35%、锌0.37%、砷0.21%、锑0.01%、铋0.094%、锡0.025%。将冰铜破碎、干燥后，放入真空蒸馏炉内，控制炉内残压60～100Pa，挥发温度1100℃，保温时间60min，使杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡从冰铜熔体中以金属态或硫化物态挥发，呈气态挥发进入冷凝器内，冷凝得到铅锌多元合金，使铅、锌、砷、锑、铋、锡与冰铜分离。净化后的冰铜中杂质铅、锌、砷、锑、铋、锡的含量为：铅0.0028%、锌0.0023%、砷0.020%、锑0.01%、铋0.0039%、锡0.0012%，脱除率分别为：铅99.21%、锌99.38%、砷90.57%、锑1.02%、铋95.89%、锡95.25%。
以上对本发明所提供的一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种从冰铜中脱除铅、锌、砷、锑、铋、锡的方法，其特征在于：将粉碎，干燥后的冰铜放入真空蒸馏炉内，通过控制一定的炉内残压，挥发温度及保温时间，使杂质元素铅、锌、砷、锑、铋、锡从冰铜熔体中以金属态或硫化物态挥发，呈气态挥发进入冷凝器内，冷凝得到铅锌多元合金，使铅、锌、砷、锑、铋、锡与冰铜分离，得到铅锌多元合金及净化后的冰铜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述冰铜，其元素含量百分比为：铜20%～80%、铅0.01%～10%、锌0.01%～10%、砷0.01%～15%、锑0.001%～15%、铋0.001%～5%、锡为0.001%～5%，其它成分15%～35%。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述炉内残压为1～100Pa，挥发温度1100～1400℃，保温时间0.5～1.5h。
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