1、有色金属冶炼渣的资源化有色金属冶炼渣的资源化 有色金属冶金渣有色金属冶金渣火法冶炼中形成的熔渣火法冶炼中形成的熔渣湿法冶炼中排出的残渣湿法冶炼中排出的残渣冶炼过程中排出的烟尘冶炼过程中排出的烟尘湿法收尘所得污泥湿法收尘所得污泥我国有色金属冶炼渣我国有色金属冶炼渣数量最多的是赤泥数量最多的是赤泥，其次是铜渣其次是铜渣，另外还有铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉、锡、钨、钼、钒等废渣。另外还有铅、锌、锡、镍、钴、锑、汞、镉、锡、钨、钼、钒等废渣。7.1赤泥的资源化赤泥的资源化赤泥赤泥铝土矿铝土矿炼铝炼铝氧化铝氧化铝每生产每生产1 t氧化铝，约排出氧化铝，约排出12t赤泥。赤泥。山东铝业公司赤泥山一、赤
2、泥的组成一、赤泥的组成 表表7-1 赤泥的化学组成，赤泥的化学组成，名称名称Al2O3SiO2CaOFe2O3Na2OTiO2K2O赤泥（碱石灰烧结法）赤泥（碱石灰烧结法）赤泥（联合法）赤泥（联合法）赤泥（拜尔法）赤泥（拜尔法）575.47.5132519222020.55104448444715318126.17.5213722.52.83 0.63.722.567.7 0.50.73 矿物组成矿物组成：主要包括硅酸二钙，约占主要包括硅酸二钙，约占5060%，还有，还有Fe2O3、石英、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。如山东霞石、钠硅石、含水铝酸三钙、方解石、
3、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铝厂所排赤泥的各主要矿物组分的含量是-硅酸二钙（硅酸二钙（-2CaOSiO2）5060%、钙铝榴石（钙铝榴石（3CaOA12O3xSiO2yH2O）510%、氧化铁氧化铁（Fe2O3xH2O）47%、方解石（方解石（CaCO3）210%、钠硅渣钠硅渣（Na2OA12O31.7xSiO22H2O）510%、钙钛矿（钙钛矿（CaOTiO2）25%。二、赤泥的性质二、赤泥的性质 赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一般为赤泥浆呈红色，具有触变性。其固液比一般为1：34，所含液，所含液相称为附液，具有较高的碱性，相称为附液，具有较高的碱性，
4、pH值为值为1012，颗粒直径为，颗粒直径为0.080.25mm，其中其中-200目占目占94%，最高，最高98%。因此，。因此，赤泥属于强碱性高分赤泥属于强碱性高分散的废渣。散的废渣。粉状赤泥比重为粉状赤泥比重为2.32.7，容重为，容重为0.731.0g/cm3，熔点为熔点为12001250，比表面积，比表面积0.5 m2/g左右。左右。滤液，返回铝生产系统滤液，返回铝生产系统赤泥赤泥干燥干燥还原熔炼还原熔炼水泥生产原料水泥生产原料盐浸盐浸生铁生铁过滤过滤滤渣滤渣焦碳焦碳Na2CO3三、赤泥中有价金属的综合回收三、赤泥中有价金属的综合回收图图7-1 赤泥还原炼赤泥还原炼铁铁-炉渣浸出工艺炉
5、渣浸出工艺赤泥赤泥干燥干燥酸浸酸浸生铁生铁焦碳、石灰石焦碳、石灰石硫酸硫酸烧结造块烧结造块还原熔炼还原熔炼石灰石石灰石炉渣炉渣过滤过滤滤渣滤渣滤液滤液萃取萃取萃取剂萃取剂有机相有机相反萃反萃碳酸钠碳酸钠无机相无机相无机相无机相有机相有机相水解水解Ti（OH）4灼烧灼烧TiO2蒸发干燥蒸发干燥富锆稀有金属富锆稀有金属图图7-2 综合回收赤泥中有价元素工艺流程综合回收赤泥中有价元素工艺流程 水解水解煅烧煅烧TiO2滤渣滤渣赤泥、赤泥、石灰石、碳酸钠与煤石灰石、碳酸钠与煤磨细磨细还原焙烧还原焙烧粉碎粉碎水浸水浸过滤过滤滤液滤液强磁选强磁选磁性部分磁性部分非磁性部分非磁性部分硫酸浸出硫酸浸出还原熔炼还
6、原熔炼生铁生铁钛氧硫酸盐溶液钛氧硫酸盐溶液Fe 2O3、Al2O3混合物混合物HCl气体气体富富Ti浸渣浸渣赤泥赤泥过滤过滤富富Al、Fe浸液浸液盐酸浸出盐酸浸出水解水解煅烧煅烧TiO2蒸发焙烧蒸发焙烧硫酸浸出硫酸浸出钛氧硫酸盐溶液钛氧硫酸盐溶液图图7-4 赤泥直接浸出工艺流程赤泥直接浸出工艺流程 图图7-3 赤泥的焙烧还原赤泥的焙烧还原-磁选磁选-浸出工艺流程浸出工艺流程 富富Ti浸渣浸渣赤泥赤泥过滤过滤富富Al、Fe浸液浸液盐酸浸出盐酸浸出生产生产TiO2沉淀硅酸沉淀硅酸氢氟酸氢氟酸HF硅酸硅酸生成冰晶石生成冰晶石氯化钠氯化钠NaCl蒸发结晶蒸发结晶冰晶石冰晶石图图7-5 赤泥直接浸出生产
7、赤泥直接浸出生产冰晶石冰晶石工艺流程工艺流程Na3AlF6赤泥赤泥干燥干燥混合混合NaKCO3、Na2B4O7焙烧焙烧盐酸浸出盐酸浸出过滤过滤浸渣浸渣浸液浸液离子交换吸附离子交换吸附低浓度盐酸解吸低浓度盐酸解吸含含Fe、Al、Ca、Si、Ti、Na溶液溶液高浓度盐酸解吸高浓度盐酸解吸含含Sc、Y溶液溶液萃取萃取含含Sc有机相有机相反萃反萃含含Sc无机相无机相Sc2O3产品产品含含Y无机相无机相含含Y产品产品化学法分离提取各种金属化学法分离提取各种金属图图7-6 赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程赤泥中稀有、稀土元素的提取工艺流程 四、赤泥生产水泥四、赤泥生产水泥赤泥浆、砂岩、铁粉、石灰赤泥浆、
8、砂岩、铁粉、石灰原料磨原料磨料浆库料浆库烧成窑烧成窑水泥磨水泥磨普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥煤磨煤磨煤煤石膏石膏烘干机烘干机矿渣矿渣水泥库水泥库图图7-7 利用烧结法赤泥生产普通硅酸盐水泥工艺流程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（赤泥浆经过滤、脱水后，以赤泥（2040%）、砂岩、石灰石、铁）、砂岩、石灰石、铁粉四组分粉四组分配成生料，配成生料，共同磨制成生料浆，调整到符合技术指标后，用流共同磨制成生料浆，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）回转窑在温度度
9、14001450烧成烧成水泥熟料。熟料与高炉水渣、石膏水泥熟料。熟料与高炉水渣、石膏共同在水泥磨中共同在水泥磨中混合碾磨到一定细度即得到水泥产品。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，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。业建筑工程中。五、生产高效混凝剂聚硅酸铁铝五、生产高效混凝剂聚硅酸铁铝赤泥浆赤泥浆通氧通氧筛选筛选硫酸浸出硫酸浸出过滤过滤聚硅酸铁铝混凝剂聚硅酸铁铝混凝剂聚硅酸聚硅
10、酸滤液滤液混合混合图图7-10 赤泥制备出聚硅酸铁铝混凝剂工艺流程赤泥制备出聚硅酸铁铝混凝剂工艺流程 赤泥筛选，得到粒度赤泥筛选，得到粒度0.1mm的赤泥细粒，与的赤泥细粒，与35%硫酸搅拌浸出。硫酸搅拌浸出。浸出过程升温至浸出过程升温至90并通入氧气，并在并通入氧气，并在90恒温恒温2h，冷却、过滤，得冷却、过滤，得到到Al2(SO4)3和和Fe2(SO4)3混合液。将硅酸钠稀释到一定浓度，并加入一混合液。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定浓度的硫酸将稀释液pH调到调到12，并放置一定时间，使聚硅酸分，并放置一定时间，使聚硅酸分子量达到子量达到3040万道尔顿，再加入万道
11、尔顿，再加入赤泥酸浸混合液，陈化赤泥酸浸混合液，陈化2 2h h，即得到即得到聚硅酸铁铝混凝剂。其分子量为聚硅酸铁铝混凝剂。其分子量为43.5万道尔顿，密度为万道尔顿，密度为1.273g/cm3。7.2铜渣的资源化铜渣的资源化 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，铜渣的等贵金属。因此，铜渣的利用价值很大。利用价值很大。一、铜渣组成一、铜渣组成表表7-2 铜冶炼渣的组成，铜冶炼渣的组成，%渣的名称渣的名称FeCuPbZnCdAs
12、SSiO2CaO铜鼓风铜鼓风炉渣炉渣铜反射铜反射炉渣炉渣253031360.210.400.52 2.0 0.0040.01270.0330.273 1.2530353841101567 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。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。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、氯化剂铜渣、还原剂、氯化剂融化融化回收回收In、Pb、Sb高温氯化挥发高温氯化挥发空气空气烟尘烟尘图图7-12 铜渣氯化挥发提铟工艺流程铜渣氯化挥发提
13、铟工艺流程 含铟品位含铟品位0.60.95%，具有很大的回收价值。铜渣中的，具有很大的回收价值。铜渣中的Pb、Sb、In易被氯化，易被氯化，SiO2不易被氯化。不易被氯化。当焙烧温度大于当焙烧温度大于900时，时，Pb、Sb、In氯化挥发成为蒸气而与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的富集物，再通过化学方法分离提取In和
14、和Pb、Sb金属。铟的挥金属。铟的挥发率发率90%以上，残渣含铟低于以上，残渣含铟低于0.1%，铟的挥发较彻底。，铟的挥发较彻底。CuSO45H2O置换渣置换渣ZnSO47H2O产品产品铜渣铜渣氧化焙烧氧化焙烧硫酸浸出硫酸浸出浸液浸液浸渣浸渣浓缩浓缩冷却结晶冷却结晶母液母液一次置换一次置换含锌、镉渣含锌、镉渣硫酸硫酸KMnO4氧化氧化锌粉锌粉海绵镉产品海绵镉产品冷却结晶冷却结晶浓缩浓缩母液母液二次置换二次置换氧化渣氧化渣图图7-13 铜渣生产硫酸铜及回收有价金属工艺流程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：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水淬铜渣主
15、要有铁的氧化物及脉石等形成的硅酸盐与氧化物。因其摩氏硬度成的硅酸盐与氧化物。因其摩氏硬度5.45.45.465.46，密度，密度4.4954.495t/mt/m3 3，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砂除锈工艺中 水淬铜渣水淬铜渣回转窑干燥回转窑干燥粗粒粗粒双层振动筛筛分双层振动筛筛分对辊破碎机对辊破碎机中粒中粒成品筛成品筛0.51.6mm粒级粒级1.02.7mm粒级粒级细粒细粒丢弃丢弃7.3其他有色金属渣的资源化其他有色金属渣的资源化浸渣，返回火法炼铋工艺浸渣，返回火法炼铋工艺氯化铅渣氯化铅渣浸出、净
16、化浸出、净化NaCl溶液、盐酸、硫化溶液、盐酸、硫化钠钠浸液浸液澄清、过滤澄清、过滤中和中和NaOH含铅含铅NaCl水溶液水溶液沉淀物沉淀物洗涤洗涤H2O碱式氯化铅碱式氯化铅洗涤水洗涤水加硫酸进行硫酸化转化加硫酸进行硫酸化转化粗硫酸铅粗硫酸铅洗涤洗涤烘干烘干硫酸铅产品硫酸铅产品加碳酸铵进行碳酸化转化加碳酸铵进行碳酸化转化粗碱式碳酸铅粗碱式碳酸铅洗涤洗涤烘干烘干煅烧煅烧黄丹（黄丹（PbO）图图7-21 氯化铅渣中铅、铋的回收工艺流程氯化铅渣中铅、铋的回收工艺流程沉后液沉后液球磨、水浸球磨、水浸沉硅、锗沉硅、锗含银粗铅含银粗铅浸锌渣浸锌渣碱熔碱熔水水纯碱纯碱碱渣碱渣浸液浸液氯化钙氯化钙硅锗渣硅锗渣
17、硫酸浸出硫酸浸出浸浸 液液栲胶沉锗栲胶沉锗烧碱、栲胶烧碱、栲胶煅烧煅烧锗富集物锗富集物含铟渣含铟渣硫酸浸出硫酸浸出浸液浸液萃取萃取反萃反萃锌板置换锌板置换压团熔铸压团熔铸粗铟粗铟图图7-25 浸锌渣中铟、锗、铅、银的回收工艺流程浸锌渣中铟、锗、铅、银的回收工艺流程 镍渣镍渣水浸水浸浸液浸液浸渣浸渣一次除铁一次除铁石灰、漂水石灰、漂水一次铁渣一次铁渣一次净液一次净液二次除铁二次除铁碳酸钠、漂水碳酸钠、漂水二次铁渣二次铁渣二次净液二次净液沉镍沉镍碳酸钠碳酸钠碳酸镍碳酸镍废液废液洗涤洗涤废液废液烘干、焙烧烘干、焙烧氧化镍氧化镍棒磨棒磨氧化镍产品氧化镍产品图图7-30 镍渣生产氧化镍工艺流程镍渣生产氧化镍工艺流程 水水HCl、MgCl2Na2CO3、NaNO3水浸水浸钼渣钼渣焙烧焙烧净化净化钼酸钠溶液钼酸钠溶液滤渣滤渣硅渣硅渣浓缩结晶浓缩结晶离心分离离心分离钼酸钠钼酸钠加加BaCl2沉淀沉淀烘干烘干钼酸钡钼酸钡加酸沉淀加酸沉淀烘干烘干钼酸钼酸图图7-38 钼渣苏打焙烧法生产化工产品工艺流程钼渣苏打焙烧法生产化工产品工艺流程HCl、NaNO3酸分解酸分解钼渣钼渣粗钼酸粗钼酸氨浸氨浸NH3H2O钼酸铵溶液钼酸铵溶液生产仲钼酸铵生产仲钼酸铵酸分解液，制酸分解液，制化肥化肥尾渣，可生产尾渣，可生产农肥农肥图图7-39 钼渣酸分解生产仲钼酸铵工艺流程钼渣酸分解生产仲钼酸铵工艺流程
