專利名稱：一種處理低含量有色金屬物料提取有色金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從低含量有色金屬?gòu)?fù)雜物料中提取有價(jià)金屬的方法，屬有色冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，我國(guó)主要金屬材料的年產(chǎn)量均居世界首位。龐大的金屬材料生產(chǎn)規(guī)模，在滿足旺盛的金屬材料需求的同時(shí)，加速了不可再生性礦產(chǎn)資源的枯竭；自然礦產(chǎn)資源嚴(yán)重不足與金屬材料需求增長(zhǎng)的矛盾愈發(fā)突出。為了解決越來(lái)越嚴(yán)重的資源短缺問(wèn)題，我國(guó)大力推動(dòng)境外礦產(chǎn)資源投資，依靠礦產(chǎn)進(jìn)口，緩解資源不足。同時(shí)，依靠技術(shù)進(jìn)步，處理低品位難處理礦產(chǎn)資源；大力發(fā)展二次資源回收利用，增加自然資源礦產(chǎn)的利用率。低品位難處理礦產(chǎn)資源和二次資源，具有有價(jià)金屬含量低、資源來(lái)源豐富多樣且不確定、成分復(fù)雜且含量波動(dòng)大等特點(diǎn)，從而導(dǎo)致現(xiàn)有經(jīng)典冶金方法無(wú)法滿足處理此類物料所要求的經(jīng)濟(jì)性、生態(tài)性、高效性和綜合性等方面的基本要求。各種金屬及其氧化物、硫化物和其他復(fù)雜化合物，在一定條件下，絕大多數(shù)均能與化學(xué)活性很高的氯形成金屬氯化物。各種金屬氯化物與相應(yīng)金屬的其他化合物比較，大都具有低熔點(diǎn)、高揮發(fā)性、易被還原性、常溫下易溶于水及其他溶劑等性質(zhì)。更為重要的是，各種氯化物生成的難易和性質(zhì)的差異又往往十分明顯。因此，在提取冶金中，運(yùn)用金屬氯化物的這些特點(diǎn)，先將低品位難處理礦產(chǎn)資源和二次資源中的各種有價(jià)金屬全部處理成氯化物，提取出來(lái)之后，再根據(jù)各自氯化物的性質(zhì)差別，分別獲得各種金屬，能方便和有效地實(shí)現(xiàn)金屬分離、富集、提取與精煉的目的，省去根據(jù)各種金屬特點(diǎn)，而采用多種復(fù)雜手段提取所帶來(lái)的麻煩。這種通過(guò)金屬氯化物進(jìn)行金屬提取的氯化冶金方法，在處理低品位難處理金屬物料具有極大優(yōu)勢(shì)，能經(jīng)濟(jì)、高效地提取有價(jià)金屬。是一種針對(duì)處理種類多、資源量大、 礦型復(fù)雜的低含量有色金屬?gòu)?fù)雜物料的普適性的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有普適性的大規(guī)模處理低含量有色金屬?gòu)?fù)雜物料并從中經(jīng)濟(jì)、高效地提取有價(jià)金屬的技術(shù)方案?！N處理低含量有色金屬物料提取有色金屬的方法，包括以下步驟(1)預(yù)處理將低含量有色金屬物料加工成含水量不高于10%，粒徑為-60目的粉料；(2)預(yù)熱將還原劑、氯化劑，以及低含量有色金屬物料均預(yù)熱至500 800°C ；(3)高溫氯化焙燒在預(yù)熱的低含量有色金屬物料中加入0 6wt%還原劑和4 IOwt%氯化劑，進(jìn)行有價(jià)金屬的氯化焙燒；焙燒溫度800 1100°C，焙燒時(shí)間30 60min ；(4)有價(jià)金屬氯化物捕集回收氯化焙燒的高溫?zé)煔?，?jīng)收塵除去礦物粉塵后，再經(jīng)冷卻、濕式捕集回收有價(jià)金屬氯化物；捕集液循環(huán)吸收，提高溶液中有價(jià)金屬含量。
所述的低含量有色金屬物料包括低品位和難選的有色金屬礦石、冶金和化工過(guò)程中的副產(chǎn)物中的一種或多種。所述的低品位和難選的有色金屬礦石包括難選低品位銅礦、貧錫礦、貧鉍礦、鎳紅土礦及其他貧鎳礦、低品位鉻鐵礦和錳鐵礦中的一種或多種；所述的冶金和化工過(guò)程中的副產(chǎn)物包括冶煉渣、煙塵和硫酸生產(chǎn)的副產(chǎn)物黃鐵礦燒渣中的一種或多種。所述的冶煉渣包括煉錫爐渣、煉銅爐渣、鋅蒸餾渣、鉛鋅冶煉渣、鋼渣、氧化鋁生產(chǎn)中赤泥中的一種或多種；所述的煙塵包括含鉛鎘鋅冶煉煙塵、含稀散金屬的銅冶煉煙塵、含鋅鉍的高爐煙塵的一種或多種。所述的氯化焙燒采用固體金屬氯化物為氯化劑、工業(yè)用煤粉為還原劑。所述的氯化劑包括氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鐵中的一種或幾種，還原劑包括煙煤粉、褐煤粉、無(wú)煙煤粉和焦炭粉中的一種或幾種。所述的氯化劑優(yōu)選采用NaCl、CaCl2中的一種或兩種。所述的氯化反應(yīng)時(shí)使用預(yù)熱工業(yè)氧氣助燃。低含量有色金屬物料在預(yù)熱前需要干燥；使含水量不高于10%。用空氣冷卻氯化焙燒的高溫灼熱礦渣產(chǎn)生的高溫灼熱尾氣直接用于低含量有色金屬物料預(yù)熱的供熱；之后再用于低含量有色金屬物料干燥的供熱；最后經(jīng)收塵后排空； 氯化焙燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜谶€原劑與氯化劑的預(yù)熱的供熱后，再經(jīng)收塵，冷卻、濕式捕集回收有價(jià)金屬氯化物。由于一般的有價(jià)金屬及其化合物，都能夠在一定條件下被氯化。而且氯化冶金工藝過(guò)程的每一環(huán)節(jié)，都可能作為金屬分離的有效手段。因此，一般難于用常規(guī)冶金方法處理的各種低品位復(fù)雜物料，可以用氯化冶金方法來(lái)處理，且能得到較好的綜合利用效果。在一般的高溫氯化(氯化焙燒或氯化離析)處理過(guò)程中，涉及MeO-Cl2體系和 MeO-HCl體系，氯化過(guò)程分別為MeCHCl2 (g) = = MeCl2+02 (g)Me0+2HC1 (g) = = MeCl2+H20 (g)必要時(shí)，采用還原氣氛條件，對(duì)O2或吐0的分壓進(jìn)行控制以強(qiáng)化過(guò)程。明顯可以看出，反應(yīng)過(guò)程主要為氣/固相反應(yīng)，并產(chǎn)生氣體產(chǎn)物；生成的有價(jià)金屬氯化物視處理溫度不同以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)存在。而在處理低含量有色金屬?gòu)?fù)雜物料的高溫氯化工藝中，一般采用固體氯化劑。通過(guò)固體氯化劑在一定條件下產(chǎn)生氣體氯化劑(Cl2 ；HCl)而實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的氯化過(guò)程。工業(yè)上常用固體氯化劑為NaCl和CaCl2 ；較少情況下使用NH4Cl、MgCl2和FeCl3等。CaCl2常用于較高溫度下的高溫氯化焙燒工藝；而NaCl常用于較低溫度下的中溫氯化焙燒工藝，也用于高溫氯化焙燒工藝中。大量的研究表明，在較低溫度的中溫氯化焙燒過(guò)程中，NaCl通過(guò)促進(jìn)而產(chǎn)生氣體氯化劑2NaCl+S02+02 = = Na2S04+Cl2在高溫氯化焙燒過(guò)程中，固體氣化劑通過(guò)酸氧化物促進(jìn)產(chǎn)生氣態(tài)氯化劑2NaCl+Si02+l/202 = = Na2Si03+Cl2CaCl2+Si02+l/202 == CaSi03+Cl2
當(dāng)高溫體系中有水分存在時(shí)，將發(fā)生下列反應(yīng)C12+H20 = = 2HCl+l/202水分的存在可大大促進(jìn)固體氯化劑轉(zhuǎn)化為HCl ；因此有水分的高溫體系中，有價(jià)金屬是通過(guò)與HCl反應(yīng)而被氯化的。對(duì)于低含量有色金屬?gòu)?fù)雜物料，其處理工藝過(guò)程包括原料準(zhǔn)備、高溫氯化、有價(jià)金屬(氯化物)分離和氯化劑再生回收等；其中高溫氯化、尾氣處理是最重要的環(huán)節(jié)。本發(fā)明采用固體氯化劑時(shí)，配入物料中的氯化劑一定時(shí)，氣體流量(主要由燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生)將對(duì)反應(yīng)體系氣相中氯化劑的含量、反應(yīng)體系氯化劑的保有量等產(chǎn)生重要影響。氣體流量大時(shí)，反應(yīng)體系氣相中氯化劑含量低，隨氣體載帶出體系的氯化劑量大，即反應(yīng)體系的氯化劑保有量低，弓I起氯化劑消耗量大且過(guò)程反應(yīng)不完全。為了增加反應(yīng)體系氣相中氯化劑的含量，降低氯化劑隨氣體的散失。對(duì)于直接加熱的反應(yīng)體系，本發(fā)明采取如下措施1)反應(yīng)物料預(yù)熱。物料預(yù)熱的程度以物料之間不發(fā)生反應(yīng)為度；預(yù)熱的目的是降低在物料反應(yīng)時(shí)引入氣體燃料及燃燒而產(chǎn)生的氣體量；2)富氧燃燒。采用富氧燃燒，可避免使用空氣時(shí)大量引ΛΝ2，可大幅度地降低反應(yīng)體系的氣體量。如焦粉燃燒C+02 = = CO2采用氧氣燃燒與采用空氣燃燒相比，可降低燃燒體系氣體量80%。方便反應(yīng)體系氣氛的控制。3)采用富氧燃燒，減少了大量非反應(yīng)氣體隊(duì)升溫所需的能源以及氣體排出載帶的能源。同時(shí)，由于尾氣量大幅度降低，減少了尾氣處理負(fù)荷，降低了尾氣處理成本。4)由于尾氣量大幅度降低，大幅度增加了尾氣中金屬氯化物的含量，提高了有價(jià)金屬氯化物的回收率，降低了金屬氣化物的回收成本。發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)與積極效果(1)各種金屬及其氧化物、硫化物和其他復(fù)雜化合物，在一定條件下，絕大多數(shù)均能與化學(xué)活性很高的氯形成金屬氯化物。各種金屬氯化物與相應(yīng)金屬的其他化合物比較， 大都具有低熔點(diǎn)、高揮發(fā)性、易被還原性、常溫下易溶于水及其他溶劑等性質(zhì)。更為重要的是，各種氯化物生成的難易和性質(zhì)的差異又往往十分明顯。因此，在提取冶金中，運(yùn)用金屬氯化物的這些特點(diǎn)，先將低品位難處理礦產(chǎn)資源和二次資源中的各種有價(jià)金屬全部處理成氯化物，提取出來(lái)之后，再根據(jù)各自氯化物的性質(zhì)差別，分別獲得各種金屬，能方便和有效地實(shí)現(xiàn)金屬分離、富集、提取與精煉的目的，省去根據(jù)各種金屬特點(diǎn)，而采用多種復(fù)雜手段提取所帶來(lái)的麻煩。這種通過(guò)金屬氯化物進(jìn)行金屬提取的氯化冶金方法，在處理低品位難處理金屬物料具有極大優(yōu)勢(shì)，能經(jīng)濟(jì)、高效地提取有價(jià)金屬。是一種針對(duì)處理種類多、資源量大、礦型復(fù)雜的低含量有色金屬?gòu)?fù)雜物料的普適性的技術(shù)方案。(2)采用反應(yīng)物料預(yù)熱、高溫氯化組合，避免物料升溫階段由燃料燃燒供熱產(chǎn)生的大量氣體對(duì)在物料反應(yīng)階段氣氛的影響；提高了體系的氯保持能力和有價(jià)金屬的氯化效率，降低氯化劑使用量。(3)采用富氧燃燒，減少了大量非反應(yīng)氣體N2升溫所需的能源以及氣體排出載帶的能源。同時(shí)，由于尾氣量大幅度降低，減少了尾氣處理負(fù)荷，降低了尾氣處理成本。(4)由于尾氣量大幅度降低，大幅度增加了尾氣中金屬氯化物的含量，提高了有價(jià)金屬氯化物的回收率，降低了金屬氣化物的回收成本。(5)合理組織工序，充分利用熱能；工藝方案熱能利用率高。


圖1為本發(fā)明處理低含量有色金屬?gòu)?fù)雜物料提取有色金屬的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，而不會(huì)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1黃鐵礦燒渣高溫氯化揮發(fā)焙燒燒·有價(jià)金屬含量(％)為Cu 0. 40 0. 50 ；Pb 0. 15 0. 20 ；Zn 0. 55 0. 65 ；
Ag 30 40g/ 噸。燒渣經(jīng)磨礦、熱尾氣干燥Q50 300°C ；30min)，處理成含水量不高于10%、粒徑-60目的礦料；入窯用灼熱尾氣預(yù)熱到500°C ；將以干燒渣計(jì)的4 5% CaCl2用灼熱煙氣預(yù)熱至500°C ；熱礦料與熱CaCl2同時(shí)入回轉(zhuǎn)窯(長(zhǎng)徑比12)，粉煤為燃料、富氧(預(yù)熱至 5000C )助燃進(jìn)行高溫氯化焙燒；氯化焙燒溫度1000 1050°C，時(shí)間40min ；焙燒煙氣經(jīng)冷卻、收塵和吸收，回收有價(jià)金屬。各有價(jià)元素的揮發(fā)率(％ )為Cu 91. 4 ；Pb 96. 1 ；Zn 97. 6 ；Ag 95. 5。各有價(jià)元素的捕集回收率(％ )為Cu 90. 6 ；Pb 95. 1 ；Zn 96. 4 ；Ag 88. 3。實(shí)施例2低品位錫礦的氯化揮發(fā)焙燒錫礦有價(jià)金屬含量(％)為Sn 1. 4 2. 0 ；Pb 2. 0 4. 0 ;Zn 1. 0 1. 5 ；錫礦經(jīng)磨細(xì)，過(guò)60目篩；配入10 12%石英粉(-60目)，干燥至含水少于10%， 預(yù)熱到800°C。取以錫礦量計(jì)5 6% CaCl2,4 5%粉煤，混合、預(yù)熱到800°C ；灼熱物料入回轉(zhuǎn)窯，進(jìn)行混料、氯化焙燒；以粉煤為燃料、富氧(預(yù)熱至800°C )助燃；氯化焙燒溫度 1000 1050°C，時(shí)間60min ；控制爐氣中壓力比C0/C02為0. 5，煙氣經(jīng)冷卻、沉降和濕式收塵，回收有價(jià)金屬。各有價(jià)元素的揮發(fā)率(％ )為Sn 96. 2 ；Pb 94. 4 ；Zn 71. 6 ；各有價(jià)元素的捕集回收率(％ )為Sn 94. 9 ；Pb 93. 4 ；Zn 71. 1。實(shí)施例3貧鉍復(fù)雜礦的氯化揮發(fā)焙燒貧鉍礦的主要成分(％) =Bi 0. 2 0. 4 ；SiO2 35 45 ；CaO 10 15 ；S 10 15。經(jīng)磨細(xì)(-60目)的貧鉍礦，用熱尾氣干燥O50 300°C;30min)至含水量不高于 10% ；入窯用灼熱尾氣預(yù)熱到650°C ；將以干礦計(jì)的5 6% CaCl2用灼熱煙氣預(yù)熱至650°C ； 熱礦料與熱CaCl2同時(shí)入回轉(zhuǎn)窯(長(zhǎng)徑比12)內(nèi)，以粉煤為燃料，富氧助燃進(jìn)行氯化焙燒; 氯化焙燒溫度800 850°C，時(shí)間50min ；煙氣經(jīng)冷卻、收塵，回收鉍。鉍揮發(fā)率為93. 7% ；捕集回收率(％ )為91.6%。
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實(shí)施例4煉銅高溫貧化爐渣的氯化揮發(fā)焙燒煉銅高溫貧化爐渣的主要成分(％ ) =Cu 0. 6 1. 0 ；FeO 50 55 ；SiO2 40 45 ； CaO 5. O0貧化爐渣經(jīng)磨細(xì)，過(guò)60目篩，經(jīng)熱尾氣干燥O50 30(TC ；30min)至含水量不高于10% ；入窯用灼熱尾氣預(yù)熱到500°C ；將以干燒渣計(jì)的6 7% CaCl2用灼熱煙氣預(yù)熱至 500°C;熱礦料與熱CaCl2同時(shí)入回轉(zhuǎn)窯(長(zhǎng)徑比12)，以粉煤為燃料，富氧(預(yù)熱至850°C ) 助燃；氯化焙燒溫度1050 1100°C，時(shí)間30min ；煙氣經(jīng)冷卻、沉降和濕式收塵，回收銅。銅的揮發(fā)率為92. 7% ；捕集回收率(％ )為91.8%。
權(quán)利要求
1.一種處理低含量有色金屬物料提取有色金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)預(yù)處理將低含量有色金屬物料加工成含水量不高于10%，粒徑為-60目的粉料；(2)預(yù)熱將還原劑、氯化劑，以及低含量有色金屬物料均預(yù)熱至500 800°C；(3)高溫氯化焙燒在預(yù)熱的低含量有色金屬物料中加入0 6wt%還原劑和4 10wt%氯化劑，進(jìn)行有價(jià)金屬的氯化焙燒；焙燒溫度800 1100°C，焙燒時(shí)間30 60min ；(4)有價(jià)金屬氯化物捕集回收氯化焙燒的高溫?zé)煔?，?jīng)收塵除去礦物粉塵后，再經(jīng)冷卻、濕式捕集回收有價(jià)金屬氯化物；捕集液循環(huán)吸收，提高溶液中有價(jià)金屬含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的低含量有色金屬物料包括低品位和難選的有色金屬礦石、冶金和化工過(guò)程中的副產(chǎn)物中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的低品位和難選的有色金屬礦石包括難選低品位銅礦、貧錫礦、貧鉍礦、鎳紅土礦及其他貧鎳礦、低品位鉻鐵礦和錳鐵礦中的一種或多種；所述的冶金和化工過(guò)程中的副產(chǎn)物包括冶煉渣、煙塵和硫酸生產(chǎn)的副產(chǎn)物黃鐵礦燒渣中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的冶煉渣包括煉錫爐渣、煉銅爐渣、 鋅蒸餾渣、鉛鋅冶煉渣、鋼渣、氧化鋁生產(chǎn)中赤泥中的一種或多種；所述的煙塵包括含鉛鎘鋅冶煉煙塵、含稀散金屬的銅冶煉煙塵、含鋅鉍的高爐煙塵的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的氯化焙燒采用固體金屬氯化物為氯化劑、工業(yè)用煤粉為還原劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于所述的氯化劑包括氯化鈉、氯化鈣、 氯化鎂、氯化鐵中的一種或幾種，還原劑包括煙煤粉、褐煤粉、無(wú)煙煤粉和焦炭粉中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于所述的氯化劑采用NaCl、CaCl2中的一種或兩種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的氯化反應(yīng)時(shí)使用預(yù)熱工業(yè)氧氣助燃。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于低含量有色金屬物料在預(yù)熱前需要干燥； 使含水量不高于10%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的方法，其特征在于用空氣冷卻氯化焙燒的高溫灼熱礦渣產(chǎn)生的高溫灼熱尾氣直接用于低含量有色金屬物料預(yù)熱的供熱；之后再用于低含量有色金屬物料干燥的供熱；最后經(jīng)收塵后排空；氯化焙燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔庥糜谶€原劑與氯化劑的預(yù)熱的供熱后，再經(jīng)收塵，冷卻、濕式捕集回收有價(jià)金屬氯化物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理低含量有色金屬物料提取有色金屬的方法(1)預(yù)處理將低含量有色金屬物料加工成含水量不高于10％，粒徑為-60目的粉料；(2)預(yù)熱將還原劑與氯化劑的混合物，以及低含量有色金屬物料，分別預(yù)熱至500～800℃；(3)高溫氯化焙燒在預(yù)熱的低含量有色金屬物料中加入0～6wt％還原劑和4～10wt％氯化劑，進(jìn)行有價(jià)金屬的氯化焙燒；焙燒溫度800～1100℃，焙燒時(shí)間30～60min；(4)有價(jià)金屬氯化物捕集回收氯化焙燒的高溫?zé)煔猓?jīng)收塵除去礦物粉塵后，再經(jīng)冷卻、濕式捕集回收有價(jià)金屬氯化物。實(shí)現(xiàn)了低含量有色金屬物料中有價(jià)金屬的經(jīng)濟(jì)、高效提取。
文檔編號(hào)C22B7/00GK102277485SQ20111022746
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者彭文杰, 李新海, 王志興, 胡啟陽(yáng), 郭華軍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)