7有色金属冶炼渣的资源化 有色金属冶金渣火法冶炼中形成的熔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。7.1赤泥的资源化赤泥铝土矿炼铝氧化铝每生产1 t氧化铝，约排出12t赤泥 。 一、赤泥的组成表7-1 赤泥的化学组成，名称Al2O3SiO2CaOFe2O3Na2OTiO2K2O赤泥（碱石灰烧结法 ） 赤泥（联合法） 赤泥（拜尔法）57 5.47.5 13251922 20 20.5 5104448 4447 1531812 6.17.5 213722.5 2.830.63.72 2.5 6 7.70.50.73矿物组成 ：主要包括硅酸二钙，约占5060%，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-硅酸二钙（-2CaOSiO2）5060%、钙铝榴石（3CaOA12O3xSiO2yH2O）510%、氧化铁（Fe2O3xH2O）47%、方解石（CaCO3）210%、钠硅渣（Na2OA12O31.7xSiO22H2O）510%、钙钛矿（CaOTiO2）25%。 二、赤泥的性质赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一般为1：34，所含液相称为附液，具有较高的碱性，pH值为1012，颗粒直径为0.080.25mm，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2.32.7，容重为0.731.0g/cm3，熔点为12001250，比表面积0.5 m2 /g左右。滤液，返回铝生产系统赤泥干燥还原熔炼水泥生产原料盐浸生铁过滤滤渣焦碳Na2CO3三、赤泥中有价金属的综合回收图7-1 赤泥还原炼铁-炉渣浸出工艺赤泥干燥酸浸生铁焦碳、石灰石硫酸烧结造块还原熔炼石灰石炉渣过滤滤渣滤液萃取萃取剂有机相反萃碳酸钠无机相无机相有机相水解Ti（OH）4灼烧TiO2蒸发干燥富锆稀有金属图7-2 综合回收赤泥中有价元素工艺流程 水解煅烧TiO2滤渣赤泥、石灰石、碳酸钠与煤磨细还原焙烧粉碎水浸过滤滤液强磁选磁性部分非磁性部分硫酸浸出还原熔炼生铁钛氧硫酸盐溶液Fe 2O3、Al2O3混合物HCl气体富Ti浸渣赤泥过滤富Al、Fe浸液盐酸浸出水解煅烧TiO2蒸发焙烧硫酸浸出钛氧硫酸盐溶液图7-4 赤泥直接浸出工艺流程 图7-3 赤泥的焙烧还原-磁选-浸出工艺流程 富Ti浸渣赤泥过滤富Al、Fe浸液盐酸浸出生产TiO2沉淀硅酸氢氟酸HF硅酸生成冰晶石氯化钠NaCl蒸发结晶冰晶石图7-5 赤泥直接浸出生产冰晶石工艺流程Na3AlF6赤泥干燥混合NaKCO3、Na2B4O7焙烧盐酸浸出过滤浸渣浸液离子交换吸附低浓度盐酸解吸含Fe、Al、Ca、Si、Ti、Na溶液高浓度盐酸解吸含Sc、Y溶液萃取含Sc有机相反萃含Sc无机相Sc2O3产品含Y无机相含Y产品化学法分离提取各种金属图7-6 赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程 四、赤泥生产水泥赤泥浆、砂岩、铁粉、石灰原料磨料浆库烧成窑水泥磨普通硅酸盐水泥煤磨煤石膏烘干机矿渣水泥库图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（2040%）、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 度14001450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。五、生产高效混凝剂聚硅酸铁铝赤泥浆通氧筛选硫酸浸出过滤聚硅酸铁铝混凝剂聚硅酸滤液混合图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12，并放置一定时间，使聚硅酸分 子量达到3040万道尔顿，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。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、铜渣组成表7-2 铜冶炼渣的组成，%渣的名称FeCuPbZnCdAsSSiO2CaO铜鼓风 炉渣 铜反射 炉渣25 30 31 360.21 0.400.522.00.004 0.012 70.033 0.2731.2530 35 38 4110 15 67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。 铜渣、还原剂、氯化剂融化回收In、Pb、 Sb高温氯化挥发空气烟尘图7-12 铜渣氯化挥发提铟工艺流程 含铟品位0.60.95%，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。 CuSO45H2O置换渣ZnSO47H2O产品铜渣氧化焙烧硫酸浸出浸液浸渣浓缩冷却结晶母液一次置换含锌、镉渣硫酸KMnO4氧化锌粉海绵镉产品冷却结晶浓缩母液二次置换氧化渣图7-13 铜渣生产硫酸铜及回收有价金属工艺流程 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5.45.46，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 水淬铜渣回转窑干燥粗粒双层振动筛筛分对辊破碎机中粒成品筛0.51.6mm粒级1.02.7mm粒级细粒丢弃7.3其他有色金属渣的资源化浸渣，返回火法炼铋工艺氯化铅渣浸出、净化NaCl溶液、盐酸、硫化 钠浸液澄清、过滤中和NaOH含铅NaCl水溶液沉淀物洗涤H2O碱式氯化铅洗涤水加硫酸进行硫酸化转化粗硫酸铅洗涤烘干硫酸铅产品加碳酸铵进行碳酸化转化粗碱式碳酸铅洗涤烘干煅烧黄丹（PbO）图7-21 氯化铅渣中铅、铋的回收工艺流程沉后液球磨、水浸沉硅、锗含银粗铅浸锌渣碱熔水纯碱碱渣浸液氯化钙硅锗渣硫酸浸出浸 液栲胶沉锗烧碱、栲胶煅烧锗富集物含铟渣硫酸浸出浸液萃取反萃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 镍渣水浸浸液浸渣一次除铁石灰、漂水一次铁渣一次净液二次除铁碳酸钠、漂水二次铁渣二次净液沉镍碳酸钠碳酸镍废液洗涤废液烘干、焙烧氧化镍棒磨氧化镍产品图7-30 镍渣生产氧化镍工艺流程 水HCl、MgCl2Na2CO3、NaNO3水浸钼渣焙烧净化钼酸钠溶液滤渣硅渣浓缩结晶离心分离钼酸钠加BaCl2沉淀烘干钼酸钡加酸沉淀烘干钼酸图7-38 钼渣苏打焙烧法生产化工产品工艺流程HCl、 NaNO3酸分解钼渣粗钼酸氨浸NH3H2O钼酸铵溶液生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