铜精矿中含的铋,在炼铜过程中富集在转炉烟尘中。这种烟尘如果返回铜系统进行还原熔炼,必然会提高粗铜中铋的含量,当阳极板含铋量大于0.05%时,会给铜的电铜精炼带来困难。所以,从保证电铜质量和综合回收铋考虑,都有必要从铜转炉烟尘中回收铋。
一、在铜熔炼过程中铋的行为
铋在铜熔炼中的分配如图1所示。
图1 铋在铜熔炼中的分布
在铜转炉操作中,铋先以Bi2S3形态存在于冰铜中,在高温下分解,一部分铋以金属形态存在,在转炉吹炼过程中,铋以金属形态挥发。由于金属铋在高温时易挥发,铋的蒸气压在1250℃时为9.066×103帕,1300℃时为20.532×103帕,所以,只要保持转炉处于高温状态,就能使粗铜中的铋保持在0.05%以下。
二、从转炉烟尘中回收铋
(一)硫酸浸出转炉烟尘。转炉烟尘通过文氏塔净化,由于洗涤水含有稀硫酸,实际上是转炉烟尘的稀硫酸浸出过程。
转炉烟尘的成分列于表1。
表1 铜转炉烟尘成分
其中铜、锌和铅主要呈硫酸盐状态存在,铜和锌的硫酸盐溶解进入溶液,铅的硫酸盐不溶解,而铋与锡以氧化物形态存在,锡的氧化物不溶解,而铋的氧化物约有10%可进入溶液,而90%的铋留在浸出渣中,作为回收铋的原料。
其工艺流程如图2所示。
图2 从转炉烟尘中回收铋工艺流程
(二)浸出渣的湿法浸出。浸出渣成分列于表2。
表2 浸出渣成分(%)
采用H2SO4-NaCl混酸浸出,浸出机理如前所述,食盐与盐酸浓度对铋的溶解度的影响如图3所示。
图3 食盐浓度和硫酸浓度对铋溶解度影响
实践中采用二段逆流浸出,铁屑置换,产出海绵铋,熔化后铸成粗铋。
技术条件及指标:
浸出液组成:H2SO4 100克/升,NaCl 100克/升;液固出(4~5)∶1;室温浸出,机械搅拌2小时。
铋浸出率高于95%;从浸出渣至海绵铋的回收率达90%左右;铁屑耗量为理论量1.3倍;海绵铋品位高于65%。
三、浸出渣的其它处理方法
华东地区某厂处理浸出渣时,首先对浸出渣进行还原熔炼,产出铅、铋合金,铸成阳极进行铅、铋电解,铅在阴极析出,铋进入阳极泥,再将阳极混熔铸成粗铋,其工艺流程如图4。
图4 浸出渣的火法-电解工艺流程
技术条件及指标
还原熔炼配料比:干料100,纯碱20~30、铁屑5~15、煤粉5~10;熔炼温度1100~1250℃;炉时:16小时。
铅铋电解液成分:总酸230克/升、游离酸为H2SiF6 120克/升左右、铅离子100克/升左右;电流密度50~150安/米2;槽压0.3~0.7伏;室温电解。
铅与铋熔炼直收率均在90%以上;铅铋合金成分含Pb 65%~75%、Bi 20%~30%;铅铋电解阳极含Pb 78%~80%、Bi 18%~20%、Sb 0.7%~1.5%;析出铅含Pb 99.9%、Bi 0.003%。阳极泥含Bi 75%~85%、Pb 5~10%、Sb 5%~10%。
设备:还原熔炼反射炉一台,燃烧重油,熔池面积8米2;铅铋电解设备一套。
华中地区某厂,对浸出渣进行还原熔炼,产出铅铋合金,由华东地区某厂直接进行火法精炼,产出一号精铋。
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