銅及銅合金的冶煉、熔化、鑄造等過程中產(chǎn)生的灰渣是銅及鋅的重要二次資源。冶金、機(jī)械制造、儀表等行業(yè)都有大量的這類工業(yè)下腳料。渣中的金屬狀態(tài)，一是團(tuán)塊和顆粒，以重量計(jì)，占渣量的10%～80%不等，另一部分是粉末狀態(tài)的金屬或其氧化物。前者較易回收，在一些小型企業(yè)中，通常用石碾碾壓將附著在金屬塊上的煤渣等分離開，而后用人工挑選。

現(xiàn)在則選用鱷式破碎機(jī)粗碎篩選大粒金屬，繼之以磁選分出含鐵物，再經(jīng)適當(dāng)?shù)募?xì)碎后，用重選回收部分細(xì)金屬粒。這些金屬可以還原熔煉成粗銅或銅合金。殘留在灰砂中的即為粉末狀的金屬或其氧化物。含量在10%～20%，如含銅高于8%，一些冶煉廠回收作為銅冶煉的配料，而鋅在熔煉時(shí)多進(jìn)入煙塵或渣中。

這種物料較適于用濕法冶金方法處理，流程比較短，回收率高，自動(dòng)化程度高。適于大規(guī)模生產(chǎn)，污染程度也較易控制。

下面列出選去大顆粒金屬后的渣灰分成分分析結(jié)果：銅7.77%、鋅18.05%、二氧化硅22.38%、氧化鋁13.48%、氧化鈣3.56%、氧化鎂2.78%、三氧化二鐵4.56%、二氧化錳0.23%、氧化鉀0.10%、氧化鈉0.37%、鎳0.051%、一氧化碳0.004%、鎘0.005%、鉛0.35%。物相分析表明，銅，鋅兩種元素均以金屬和氧化物形態(tài)存在。

浸取

氨浸可能是處理這類物料的較好選擇，不僅由于銅、鋅兩者在氨性溶液中易于形成穩(wěn)定性高的配合物，而且渣灰中含有較高的鐵，氨浸可簡化鐵的分離過程。但是從氨性溶液中回收金屬以及氨的循環(huán)使用技術(shù)上比酸性浸取過程復(fù)雜，在生產(chǎn)規(guī)模較小的情形下就更為突出。

不過，倘若原料含銅鋅特別高，其他雜質(zhì)又較少時(shí)，氨浸直接高壓氫還原制取銅粉，而后蒸氨得到堿式碳酸鋅。這樣的流程雖設(shè)備要求較高，但比較簡短而且效率高。有不少可取之處。

用硫酸溶液進(jìn)行浸取效果也十分好。無論金屬鋅或氧化鋅都很容易溶于硫酸，浸取過程在瞬間完成。氧化銅浸取也較快，但金屬狀態(tài)的銅的浸取則要依賴于溫度和溶液的氧化還原電位。

實(shí)驗(yàn)表明，用空氣作氧化劑，60℃下6小時(shí)，銅，鋅的浸出率均可達(dá)到95%，但溫度升高到80℃，則可在4小時(shí)達(dá)到相似的浸取率。由于反應(yīng)由氣——液傳質(zhì)速率控制，因而強(qiáng)烈的攪拌和充足的氧氣供應(yīng)有利于浸出速率的提高。由于起始酸度較高，因而原料中的鐵約有一半浸入溶液中。

除鐵

浸取液中含有大量的氫氧化鐵和硅酸溶膠，很難進(jìn)行固液分離，但在用空氣進(jìn)行充分的氧化之后，用石灰乳把浸取液pH值調(diào)節(jié)到3～3.5，則礦漿的過濾性能大為改善。當(dāng)然在這樣的條件下，鐵并不能完全除盡，還要在后續(xù)工序中進(jìn)—步除去。

從除鐵之后的成分分析結(jié)果看，渣中的損失比較大，這是由于加入中和殘酸的石灰量較大，因而渣量較大之故。如能用氧化鋅等堿性物質(zhì)代替部分石灰乳，則損失可望得以減少。

除氯

渣灰中有時(shí)含有相當(dāng)多的氯化物，導(dǎo)致浸取液中每升常含數(shù)百毫克的氯離子，往往會(huì)危及后面的鋅產(chǎn)品，或是在電解時(shí)損害陽極板。離子交換除氯雖是十分成熟而可靠的方法，但是投資高，操作費(fèi)用較高，對(duì)整個(gè)體系的平衡也會(huì)帶來問題。

浸取液中含有銅離子，所以，以氯化亞銅的形式來沉淀除去氯是較為合理的途徑。每升溶液加入數(shù)克廢鋅塊或置換所得的濕銅粉，則溶液中的銅離子即被還原生成CuCl而析出。在起始氯離子每升0.5~0.7克時(shí)，經(jīng)1小時(shí)左右的反應(yīng)即可下降至0.1~0.15克。如能隔絕空氣，則效果更好。

銅鋅分離

濕法冶金過程中，銅鋅分離有許多途徑可選擇，在鋅電解前選擇性的沉淀除銅或銅電解后把鋅以氫氧化物沉淀除去都是濕法冶金過程常用的方法。另外，電解脫除溶液中的銅，也是有不少工業(yè)實(shí)踐的。

但是在銅鋅含量都比較高時(shí)，這些方法卻不十分適用。溶劑萃取不失為處理這類溶液的—個(gè)好方法，尤其是生產(chǎn)量比較大時(shí)，更能顯示溶劑萃取處理量大，自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)。

硫酸鹽體系中銅、鋅分離的化學(xué)問題比較簡單，許多陽離子交換型萃取劑均可應(yīng)用，而且分離系數(shù)比較高。比如環(huán)烷酸和二(2一乙基已基)磷酸都是常用的而且性能較好的陽離子交換萃取劑。兩種萃取劑分離這兩種金屬的分配比D為1時(shí)pH值的差都有2個(gè)單位左右。這表明，用這兩種萃取劑都可以十分有效地將這兩種金屬分開。

置換是另一種可供選擇的工藝，用鐵置換雖可以將銅有效地分離并析出金屬銅，但是得到的銅純度差，而且使鋅的回收也變得復(fù)雜。鋅可以比鐵更有效地置換銅，但是這僅在有大量廢鋅供應(yīng)的地方才可以經(jīng)濟(jì)地應(yīng)用。

熱鍍鋅的下腳含金屬鋅高達(dá)90%～95%，可以用作從上述溶液中回收銅的置換劑。但是廢雜鋅塊置換銅的反應(yīng)不像用純鋅置換時(shí)那樣平穩(wěn)。起始反應(yīng)進(jìn)行得十分迅速，而后在鋅塊外形成一層致密的銅粉包覆層，阻礙反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)展。以酸洗滌鋅塊，可以減少和延緩銅粉層的形成，但終不能完全避免。強(qiáng)烈的攪拌，不但可使雜鋅塊上銅粉層形成速度大為降低，而且還可以阻止銅的聚集成團(tuán)。

由于鋅銅的標(biāo)準(zhǔn)還原電位差別很大，反應(yīng)很徹底。所得的銅粉含有一些鋅和鐵。用酸很易把這些雜質(zhì)洗去，經(jīng)干燥后最終的銅粉產(chǎn)品含銅在98%～99.5%之間，呈樹枝及蜂窩狀，具有很好的壓制性能，是良好的粉末冶金原料。這種銅粉在通常條件下穩(wěn)定性甚好，適于制造電器及機(jī)械零件。

溶液凈化

銅被置換后溶液中每升尚含有1～2克的鐵及少量其他雜質(zhì).在適當(dāng)溫度下，以空氣氧化2～3小時(shí)。在接近終點(diǎn)時(shí)加入少許軟錳礦，調(diào)節(jié)終了，pH在5.1～5.2之間，則鐵含量可降至每升少于20毫克。

由于渣灰中往往含有少量鎳、鈷、鎘等，這對(duì)于用電解法回收鋅或制取鋅的化合物都有妨礙。

不過，這些雜質(zhì)可用通常使用的鋅粉置換方法來除去，電沉積鋅時(shí)，對(duì)鎳、鈷等十分敏感，而用鋅粉直接置換效果并不好，可加入少許銻鹽如酒石酸銻鉀來提高它的效率。純化后的硫酸鋅溶液或者蒸發(fā)制造硫酸鋅，結(jié)晶或是電沉積得陽極鋅可視需要及條件而定。電解殘液則返回浸取，以利用其中所含的酸，并提高浸取液的濃度。

流程及消耗

建議的流程圖未包括前面的機(jī)械處理部分。爐渣的渣灰部分經(jīng)浸取，氧化中和除鐵后再除氯，而后用鋅塊置換分離銅，銅粉經(jīng)洗滌后干燥為成品，硫酸鋅溶液經(jīng)純化后或是制取鋅鹽或者電沉積。洗浸取渣和除鐵渣的部分濃洗水可以合在流程中，但是部分稀洗水連同車問地面水需沉淀回收金屬達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排出。

這個(gè)流程適用于有銅爐渣同時(shí)又有廢雜鋅的城市，對(duì)于技術(shù)和設(shè)備均無特別要求。得到的產(chǎn)品都是很有用途的金屬材料。對(duì)環(huán)境沒有污染，特點(diǎn)是比較緊湊，消耗較低，適應(yīng)性強(qiáng)。如除氯，沒有使用較高的離子交換，而是利用溶液中固有的銅離子及銅粉生成氯化亞銅來除去，與整個(gè)流程有機(jī)地結(jié)合在一起。

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