从铜阳极浇铸洗渣回收有价金属的试验研究

发布时间：2020-07-19 10:57

【摘要】：铜阳极浇铸洗渣是高温阳极浇铸板冷却冲洗得到的固态沉淀物,其主要成分为硫酸钡、金属铜和氧化亚铜。目前,铜阳极浇铸洗渣往往直接返回熔炼炉或渣选车间,存在铜回收率低、脱模剂无法回收再利用等问题。论文开展了从铜阳极浇铸洗渣回收有价金属的工艺技术研究,以探寻更为经济有效的浇铸洗渣处理流程,对冶炼废渣资源的综合与利用,具有重要的理论意义和应用价值。论文在分析铜阳极浇铸洗渣物相和化学组成的基础上,开展了浸出热力学研究,提出了“氧化酸浸脱铜—热酸浸钡”二段循环浸出和“直接热酸浸钡”两种不同的钡铜分离技术,试验研究了工艺技术条件,同时研究了从热酸浸出液中再生脱模剂的工艺技术,实现了从铜阳极浇铸洗渣中高效回收有价金属的目标。主要研究内容如下:1、开展了铜阳极浇铸洗渣化学组成和物相分析,并进行了浸出热力学研究,结果表明,浇铸洗渣主要含有铜和钡等有价金属,铜主要以氧化亚铜和单质铜的形态存在,可在低浓度硫酸体系被氧化浸出,而钡主要以硫酸钡形式存在,只有在热的浓H2SO4中才能被浸出。2、开展了铜阳极浇铸洗渣二段循环浸出试验研究,考察了H2SO4初始浓度([H2SO4]0)、反应时间(τ)、体系液固比(L/S)、反应温度(T)和H2O2添加量对氧化浸铜效果的影响,研究了氧化浸出渣热酸浸钡的工艺技术条件,同时探索了热酸浸出液循环使用机制。试验表明,浇铸洗渣二段循环浸出工艺是可行的,具有铜、钡回收率高的优点,但存在流程较长、试剂消耗较大等缺陷,其中,氧化浸出预脱铜最佳工艺条件为:硫酸初始浓度3mol·L-1、浸出温度70℃、液固比(体积质量比)为8:1,浸出时间2h、H2O2添加量为8倍理论量;热酸浸钡最佳工艺条件为:浸出温度340℃、浸出时间50min、液固比(体积质量比)5:1;在此条件下,钡的回收率可达90%,铜的总浸出率达97%以上。3、开展了铜阳极浇铸洗渣直接热酸浸出试验研究,结果表明,浇铸洗渣直接热酸浸出具有工艺流程短、设备简单、钡回收率高等优点,但铜浸出率稍低,其最佳的浸出条件:浸出温度为360℃、浸出时间为60min、液固比(体积质量比)为6:1。此条件下,钡回收率可达90%以上,铜的浸出率为89.51%。4、通过分析热酸浸出液的化学组成,选择有效的方法和处理流程,探索了稀释再生脱模剂技术,试验确定了较优再生工艺参数:pH=0.47,稀释用水量为浸出液体积的35%。对再生脱模剂进行了化学组成和物相分析,结果表明再生脱模剂纯度较高,钡回收效果好。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF811;TF827.3
【图文】：

浇铸机,双圆盘

直线型浇铸[16]的主要特点是：浇铸设备简单、使用面积小，生产成本较低。直线型浇设备以德国 MSM 公司开发的哈兹列特浇铸机为典型[17]，它的特点是机械自动化水平高，个设备的控制核心是带式浇铸机，控制系统较为复杂。哈兹列特浇铸机主要根据客户的体要求，从而确定浇铸设备的技术参数及相关配套部件。尤孝廉[18]研究了铜阳极板圆盘浇铸机组的自动控制，采用由滚轮传动圆盘浇铸机、推机和钩板机组成为阳极板浇铸机组，通过一套微电路程序自动控制，同时用行车将冷却的铜阳极板吊出送至堆场，实现了阳极板浇铸过程中的流水作业化和机械自动化。经生实践证明，圆盘浇铸机组运行平稳，浇铸的阳极板表面平整，工作可靠，大大减轻了劳强度，同时浇铸机组机械结构简单，便于加工制造。陈荣[19]研究了铜冶炼过程中圆盘定量浇铸系统与装置，主要分析了圆盘浇铸工艺和特、以及圆盘浇铸机的具体构造，并介绍了 M16 双圆盘浇铸机的整个生产过程和圆盘定量铸系统。M16 双圆盘浇铸机的动力系统主要是通过电力、气动、液压等系统控制，而主控制系统由系统控制站完成。同时采用工业组态技术，结合可编程控制器 PLC，实现系设备实时的可视化管理，从而使整个生产系统获得良好的经济效益和安全性能。图1.1 为16 双圆盘浇铸机具体结构[20]。

示意图,示意图,脱模剂,表层

脱模剂的粘结层，B 面为脱模剂表层，C 面为脱模剂和铸模之间的粘结表层；凝结层为脱模剂层。当脱模时，A 面与C 面发生粘结层分离，而在 B 面分离时凝结层发生界面破坏。图1.2 脱模示意图在待脱模物与脱模剂之间，会产生粘接和凝聚，当强制脱模时，会使其中成型物的界面、表层产生裂变而脱模[51]。一般用到的脱模剂，需要在 B 面或在A、B 面同时界面破坏，当凝结表面发生脱模时，脱模作用较为明显。同时，脱模剂的分离特性取决于其界面特性，当选用界面张力较小的物质作为脱模剂时，是分离效果最好的脱模剂。外涂型脱模剂主要作用是喷洒在模腔外表层，使得成型物与铸模之间不能产生粘连。而内加型脱模剂的用法区别于外涂型脱模剂，通常是配入成型物料中的某种成分，能够在成型硫化阶段迁移到成型物外表层

工艺流程图,洗渣,循环浸出,工艺流程

根据铜阳极浇铸洗渣的化学组成和物相特点，结合上述热力学分析结果，可以看出，要从铜阳极浇铸洗渣中高效回收铜和钡，可以采取以下两种浸出方案：图2.3 浇铸洗渣二段循环浸出工艺流程

【参考文献】