用钛白废酸从硫酸渣中浸出铜

2020-04-20王吉华高建明

湿法冶金 2020年2期

王吉华，高建明

(1.云南师范大学化学化工学院，云南昆明 650500；2.攀枝花聿明科技有限责任公司，四川攀枝花 617000)

硫酸渣是用黄铁矿生产硫酸时排出的废渣，其中铁质量分数占30%～60%，也含少量铜、锌、铅、金、银等有价金属。硫酸渣主要用作水泥原料，部分含铁高的经处理后作为铁精矿回收铁[1-5]，铜含量较高的作为铜二次资源回收铜[6-10]。钛白废酸是硫酸法生产钛白粉过程中产生的废酸，每生产1 t钛白粉会产生硫酸质量分数20%左右的废酸8～10 t。废酸的治理和综合利用对于钛白粉行业是一个不可忽视的问题，目前的处理方法主要是采用浓缩法回收酸、加石灰中和后排放或替代硫酸浸出矿石[11-15]。

用钛白废酸从硫酸渣中浸出铜尚未见有报道。试验按照以废治废的思路，在一定条件下用钛白废酸从硫酸渣中浸出铜，然后用硫化钠从浸出液中沉淀铜，以期达到以废治废、综合回收的目的。

1 试验原料与设备

钛白废酸：取自四川攀枝花某公司硫酸法生产钛白粉生产线，硫酸质量浓度246 g/L。

硫酸渣：取自四川攀枝花某公司黄铁矿焙烧法制备硫酸生产线；粒径分布(mm):+0.25占4.35%，-0.25～+0.10占12.33%，-0.10～+0.045占59.47%，-0.045占23.85%，主要成分见表1。

表1 硫酸渣的主要成分 %

硫酸渣中的铜主要以氧化铜形式存在，少量以氧化亚铜、硫化铜、铁酸铜等形式存在。

试验设备：原子吸收分光光度计(4510型，上海仪电分析仪器有限公司)，马弗炉(GST1200型，上海广树机电有限公司)，电动搅拌器(SJ-140,安徽聚铭机电有限公司)，可见分光光度计(722N型，上海菁华仪器有限公司)，循环水真空泵(SHZ-DⅢ型,河南巩义予华仪器有限公司)，烧杯、抽滤瓶、滴定管、容量瓶等玻璃仪器。

2 试验原理与方法

2.1 硫酸渣中铜的浸出

硫酸渣中的铁主要以赤铁矿形式存在，在稀酸中溶解速度很慢。将硫酸渣加入到适当浓度的钛白废酸中，搅拌一段时间后体系中发生以下反应：

2.2 铜的回收

浸出反应结束后过滤，浸出渣经多次逆流洗涤，第一次洗水与浸出液合并，用石灰乳中和至一定pH后进行液固分离，除去三价铁。滤液用硫化钠沉淀铜[10]。主要反应如下：

3 试验结果与讨论

升高温度有利于化学反应进行，但因硫酸渣中铜质量分数较低，从经济角度考虑，确定浸出试验在常温下进行。实际反应中，因反应过程中放热，体系温度可达30 ℃。试验过程中，搅拌速度均为300 r/min。

3.1 硫酸渣粒度对铜浸出率的影响

硫酸渣质量100 g，钛白废酸中硫酸质量浓度100 g/L，液固体积质量比4/1,反应温度30 ℃，搅拌时间1 h，硫酸渣粒度对铜浸出率的影响试验结果见表2。可以看出：随硫酸渣粒度减小，铜浸出率略有提高；但硫酸渣粒度太细，铜浸出率反而降低，并导致后期液固分离难度加大。从节约能源角度考虑，硫酸渣可以不经研磨直接浸出。硫酸渣本身粒度很细，粒径小于0.1 mm占80%以上；且在制酸过程中，硫铁矿在高温氧化焙烧过程中产生SO2气体逸出，导致硫酸渣结构较为疏松多孔，其中的酸溶性成分很容易被浸出。