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第 55 卷第 3 期2024 年 3 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.55 No.3Mar. 2024铜冶炼烟尘金属分离及资源回收研究进展蔡兵1, 2，陶雷1, 3，王郎郎1，王学谦1，田森林1，宁平1，王润东2(1. 昆明理工大学 环境科学与工程学院，云南 昆明，650500；2. 云南锡业股份有限公司 铜业分公司，云南 个旧，661000；3. 安庆师范大学 资源环境学院，安徽 安庆，246133)摘要：以铜冶炼烟尘为研究对象，分析其理化及矿物学性质，对比铜冶炼烟尘金属分离与回收方法，包括碳热还原法、硫酸浸出法、碱性浸出法和湿法−火法联合工艺，总结各方法的原理、典型工艺、现状和存在问题，阐述非常规冶金方法在铜冶炼烟尘金属分离中的应用，展望铜冶炼烟尘资源回收的发展方向。
研究结果表明：铜冶炼烟尘中砷、铜、锌含量受冶炼工艺、原矿品质的影响，不同元素赋存形态存在差异。
碳热还原法可以通过金属砷酸盐和氧化物分解的方式释放砷，从而实现砷与其他有价金属的分离；硫酸浸出法可以高效浸提铜冶炼烟尘中的金属，实现多元素的回收；碱性浸出法可选择性浸提砷；湿法−火法联合工艺结合了火法工艺选择性分离砷和湿法工艺高效提取金属的优点，对于复杂高砷铜冶炼烟尘处理具有优势。
铜冶炼烟尘兼具资源属性和环境风险，实现清洁生产及多金属资源化利用仍是关键，砷的无害化处置与锌、铜、铅等有价金属的高效协同回收工艺及分离机制、全过程物质流与环境效应是铜冶炼烟尘资源回收的发展方向。
关键词：铜冶炼；烟尘；资源回收；火法；湿法中图分类号：X705 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2024）03-0882-13Research progress on metal separation and resource recovery ofcopper smelting dustCAI Bing 1, 2, TAO Lei 1, 3, WANG Langlang 1, WANG Xueqian 1, TIAN Senlin 1, NING Ping 1, WANG Rundong 2(1. Faculty of Environmental Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500, China;2. Copper Branch, Yunnan Tin Co. Ltd., Gejiu 661000, China;3. College of Resources and Environment, Anqing Normal University, Anqing 246133, China)收稿日期： 2023 −07 −08； 修回日期： 2023 −10 −12基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52070090，52100122，22266019)；云南省科技技术项目(202101BC070001-009，202001AU070031，202101BE070001-030)；安庆师范大学高层次人才项目(211007) (Projects (52070090, 52100122, 22266019) supported by the National Natural Science Foundation of China; Projects(202101BC070001-009, 202001AU070031, 202101BE070001-030) supported by the Science and Technology Planning Program of Yunnan Province; Project (211007) supported by High-level Talent Project of Anqing Normal University)通信作者：陶雷，博士，讲师，从事冶金固废资源化研究；E-mail ：***************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2024.03.004引用格式： 蔡兵, 陶雷, 王郎郎, 等. 铜冶炼烟尘金属分离及资源回收研究进展[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2024, 55(3): 882−894.Citation: CAI Bing, TAO Lei, WANG Langlang, et al. Research progress on metal separation and resource recovery of copper smelting dust[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2024, 55(3): 882−894.第 3 期蔡兵，等：铜冶炼烟尘金属分离及资源回收研究进展Abstract:Based on copper smelting dust, the physicochemical and mineralogical properties were elucidated. The separation and recovery methods of metals from copper smelting dust were compared, mainly including carbothermal reduction process, sulfuric acid leaching, alkaline leaching method, and combined treatment process of hydrometallurgy and pyrometallurgy. The principle, typical processes, the present situation and existing problems of each method were analyzed and summarized. Moreover, the application of unconventional metallurgical methods for the separation of copper smelting dust was expounded. The development direction of resource recovery of copper smelting dust was prospected. The results show that the contents of arsenic, copper and zinc in copper smelting dust are affected by the smelting process and raw material quality, and the occurrence forms of different elements vary. For the treatments of copper smelting dust, the carbothermal reduction method can release arsenic through the decomposition of metal arsenate and oxide to achieve the separation of arsenic from other valuable metals. The sulfuric acid leaching method can efficiently extract metals from the dust to realize the recovery of multiple elements. The alkaline leaching method can selectively extract arsenic. The advantages of selective separation of arsenic via the pyrometallurgical process and efficient extraction of metal via the hydrometallurgical process can be combined by the pyrometallurgical-hydrometallurgical processes, which is suitable for the treatment of complex copper smelting dust containing high arsenic. Copper smelting dust has both resource properties and environmental risks. It is still the key to achieve cleaner production and multiple resource utilization. The harmless disposal of arsenic, the efficient collaborative recovery process and separation mechanism of zinc, copper, lead and other valuable metals, the material flow of whole process and environmental effects are the development direction of copper smelting dust resource recovery.Key words: copper smelting; flue dust; resource recovery; pyrometallurgy method; hydrometallurgical process我国铜冶炼产量位居全球首位[1]。
矿 冶MINING * METALLURGY第30卷第2期2021年4月Vol. 30 , No. 2April 2021doi ： 10. 3969/j. issn. 1005/854. 2021. 02. 016铜钻渣氧压酸浸提取铜钻试验研究杨永强 孙留根杨玮娇张正阳（矿冶科技集团有限公司，北京100160）摘 要：硫化铜钻精矿经硫酸化焙烧一酸浸后得到的浸出渣仍含有较多的铜和钻，需进一步回收$采用加压浸出技术浸出该浸出渣提取残余的铜和钻。
研究了浸出液固比、初始硫酸浓度、浸出温度等工艺参数对铜钻渣浸出的影响$结果表明，在铜钻 渣150 g 、液固比6 : 1+初始硫酸浓度100 g/L 、常温调浆时间0.5 h 、加压浸出温度180 m 、加压浸出时间3 h 、氧气分压0. 1MPa 的最佳浸出条件下，铜和钻的浸出率可分别达到96.5%和98.1%，铁浸出率约8.3% ,大部分的铁抑制在渣中，加压浸出效果好$关键词：铜钻渣&焙烧酸浸渣&铜钻&加压酸浸&氧气中图分类号：TF802. 2& TF803. 2文献标志码：A文章编号：1005-7854（2021）02-0102-04Experimental study on extracting copper and cobalt from copper cobalt residue by oxygen pressure acid leachingYANG Yong-qiang SUN Liu-gen YANG Wei-jiao ZHANG Zheng-yang(BGRIMM TechnologyGroup ,Beijing100160,China 0Abstract : The leaching residue obtained from the copper cobatt sulfide concentrate after sulfurationroasting and acid leaching still contains a certain amount of copper and cobalt , which needs furtherrecovery.Thepressureleachingtechnology was used to extract the residual copper and cobalt from the leachingresidue.Thee f ectsofleachingliquid-solidratio ,initialsulfuricacidconcentrationandleachingtemperature on the leaching of copper and cobalt were studied. The results show that under the optimalconditionsof150gcoppercobaltresidue ,liquid-solidratioof6j1,initialsulfuricacidconcentrationof 100 g/L , pulping time of 0. 5 h at room temperature , pressure leaching temperature of 180 °C , pressureleachingtimeof3handoxygenpartialpressureof0.1 MPa !theleachingrateofcopperandcobaltcan reach 96.5% and 98. 1 % , respectively , and the leaching rate of iron is about 8.3%. Most of iron is restra8ned8nres8due !andthepressureleach8nge f ect8sgood.Key words :copper cobatt residue ； roasting acid leaching residue ； copper and cobalt ； pressure acidleaching &O 2焙烧一酸浸工艺是处理硫化铜精矿的主要技术 之一，尤其是在工业基础薄弱、电力资源不足、工人技术水平较低、加压浸出技术及火法炼铜技术难 以在当地推广应用的非洲刚果（金）地区。
高砷烟尘酸性氧化浸出砷和锌的试验研究
高砷烟尘酸性氧化浸出砷和锌的试验研究
汤海波1，秦庆伟1，郭勇1，郑鑫1，薛平1，李光强1，马登峰2
【摘要】摘要：采用酸性氧化浸出工艺对某冶炼厂高砷烟尘进行湿法浸出砷、锌的试验研究。
通过单因素试验确定最佳浸出工艺条件。
结果表明，采用pH 值为2的稀硫酸溶液，在浸出温度80℃、浸出时间105min、液固体积质量比10∶1、H2O2添加量1.75mL/g(烟灰)、搅拌速度705r/min的条件下，砷、锌浸出率分别达到78.25%和85.42%。
【期刊名称】武汉科技大学学报（自然科学版）
【年(卷),期】2014(000)005
【总页数】4
【关键词】高砷烟尘；氧化浸出；硫酸；砷；锌
在铜的冶炼过程中，由于精矿通常含有砷，经熔炼和吹炼后大部分易挥发元素(砷、铅、锑等)进入烟气，多以氧化物或者硫酸盐的形态存在于烟尘中。
砷及其化合物具有较大毒性，需要妥善处理，而石灰铁盐法除砷是一种处理含砷溶液的有效方法[1-4]。
某公司在含铅副产物综合利用过程中产出一定量高砷烟尘，需要进一步综合治理和回收有价金属，其目前的烟尘综合利用流程主要由水洗浆化、浸出液铁屑置换铜、沉铜后液氧化除铁砷、浓缩结晶生产硫酸锌、铅铋渣竖炉熔炼等工序组成。
结合该公司现有铜冶炼烟尘综合利用流程，本文拟进行湿法脱砷试验研究，以期为高砷烟尘的妥善处理以及将其并入主体工艺流程提供依据。
1 试验
1.1 原料。
铜冶炼中烟灰的处理试验摘要：“双闪”铜冶炼是将铜精矿经过高温闪速熔炼、闪速吹炼、阳极炉精炼产出金属铜的冶炼工艺。
该工艺生产过程中产生的灰尘冷却后的产物为烟灰，如直接倒掉会产生重金属环境污染，目前主要是在系统内往返循环利用。
其中，铅、砷元素不易被置换出来，随着烟灰的循环使用，会导致系统内铅、砷元素富集升高，进而影响阳极板的成分，最终影响阴极铜的析出效果，烟灰独立处理可以很好的解决以上问题。
关键词：铜冶炼烟灰往返循环析出前言在铜冶炼“双闪”工艺过程中，烟灰始终处于闭路循环状态，杂质的开路主要依靠尾矿和硫酸工序的铅、砷滤饼开路。
当原料中的杂质含量升高，尾矿和铅、砷滤饼开路不能平衡时，就会造成冰铜或阳极铜的杂质含量升高。
为了使烟尘中的杂质能够有效开路，并回收其中的有价金属，开展了如下试验，主要完成了铜烟灰的水浸、酸浸、碱浸等各部分试验。
1、水浸试验水浸试验初步想法将铜烟灰中的铜、锌进行浸出，与砷进行分离。
试验主要对液固比、浸出时间、浸出温度等条件进行了考察。
水浸最佳条件：浸出温度80℃、液固比5：1、时间2小时。
该条件下，水浸试验数据情况见表1所示。
表1 铜烟灰水浸试验数据含铜，铜浸出含砷，砷浸出含锌，锌浸出含铁，铁浸出g/L率，%g/L率，%g/L率，%g/L率，%水浸后液31.6774.78.42.942.1354.556.9420.1表1可见，水浸时铜的浸出率接近75%，锌的浸出率54.5%；水浸后液含砷只有0.4g/L，砷的浸出率只有2.9%，能够实现烟灰中部分铜、锌与砷的分离，但铜、锌分离不彻底。
水浸后液可进行锌粉置换得到纯度较高的铜粉，也可进行电积回收金属铜。
2、锌粉置换实验利用锌粉对水浸后液中的铜进行了置换，得到纯度较高的铜粉和浓度较高的硫酸锌溶液。
制备的铜粉（见图1所示）粒度很细，但烘干时极易发生氧化，导致主品位铜含量较低，铜粉化学成分见下表2所示。
化验室条件受限，无法分析铜粉中的氧含量，根据其他元素含量推测未氧化前铜粉中铜含量在98%以上，可满足稀贵车间使用。
酸浸出处理电解铜阳极泥的方法一，方法概要酸浸出处理电解铜阳极泥的方法，属于有色金属湿法冶金及资源再生回收技术领域。
其以阳极泥为原料，经硝酸浸出后由精密过滤设备过滤，得到含银铜的硝酸溶液，含银铜的硝酸溶液经过两段旋流电解脱银，得到银粉经收集后用纯水洗涤、干燥，脱银贫液继续进入旋流电解系统，进行电解脱铜，得到阴极铜。
处理方法能够做到金属的高效回收，变废为宝，实现资源的循环再利用；酸浸出处理电解铜阳极泥的方法技术能够选择性的对金属进行电解沉积，更好的提纯银铜；较高的电流密度及电流效率，试剂消耗少，降低了生产成本，提高企业效益；同时溶液闭路循环，没有有害气体的排放，符合现下循环经济、环境保护的理念。
二，方法的基本技术原理酸浸出处理电解铜阳极泥的方法属于有色金属湿法冶金及资源再生回收技术，具体是介绍利用旋流酸浸出处理电解铜阳极泥的方法。
铜电解精炼过程中产出的阳极泥，因含有大量的贵金属和稀有元素而成为提取贵金属的重要物料。
从阳极泥中提取贵金属，主要有火法和湿法两种方法；火法流程的特点是工艺成熟、过程易于操作控制、对物料的适应性强，且适于大规模集中生产，但因其操作环境差、污染严重、生产周期长、有价金属得不到综合利用等诸多问题而面临挑战，尤其对中小企业来说，投资大、设备利用率低。
与传统火法流程相比，湿法流程具有金银直收率高、流程短、能耗低、生产周期短、综合利用经济效益好及有利于环境保护等诸多优点。
目前湿法处理阳极泥工艺中，需要利用沉淀剂或萃取剂对金属进行分离，试剂用量大、工艺繁琐，增加了企业的经济损失，因此，研究从阳极泥中选择性回收银和铜的方法是处理阳极泥过程中的重要课题.针对现有技术存在的问题，目的在于设计提供一种利用旋流电解处理阳极泥的方法的技术方案，该方法工艺流程短、操作简便、高效环保、成本低廉，并且可以小型化，适用于一般或小型企业处理阳极泥。
三，方法的技术要点1.酸浸出处理电解铜阳极泥的方法，其技术要点在于以阳极泥为原料，经硝酸浸出后由精密过滤设备过滤，得到含银铜的硝酸溶液，含银铜的硝酸溶液经过两段旋流电解脱银，得到银粉经收集后用纯水洗涤、干燥，脱银贫液继续进入旋流电解系统，进行电解脱铜，得到阴极铜。
2021年第2期有色金属(冶炼部分)(http：//)・35・doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2021.02.005含碑金铜矿熔炼电尘灰酸性氧化浸出研究张俊峰3(1.中南大学，长沙410083；2.山东恒邦冶炼股份有限公司，山东烟台264109)摘要：含碑金铜精矿火法熔炼电尘灰是铜冶炼熔炼车间产岀的中间产物，成分复杂，较难处理，属于典型危废。
以山东某冶炼公司含碑金铜矿熔炼产出的中间产物电尘灰为原料，采用双氧水为氧化剂进行酸性氧化浸出.最佳浸岀工艺条件为：双氧水用量120kg/t,酸性氧化浸出时间2h、浸出温度80°C、酸度60g/L.铜和碑的浸出率分别达到92.30%、87.50%以上。
为铜冶炼企业湿法处理电尘灰提供了一条新途径。
关键词：铜冶炼；电尘灰；氧化剂；铜；碑中图分类号:TF803.21文献标志码：A文章编号:1007-7545(2021)02-0035-05Study on Oxidation Acidity Leaching of Dust of ElectrostaticPrecipitator of Arsenic-bearing Auricupride SmeltingZHANG Jun-feng1'2(1.Central South University,Changsha410083,China；2.Shandong Humon Smelting Co.,Ltd.,Yantai264109,Shandong,China)Abstract:Dust of electrostatic precipitator of arsenic-bearing auricupride smelting is an intermediate product produced by copper smelting workshop.It is a typical hazardous waste due to its complex composition and difficult to treat.Dust of electrostatic precipitator from a smelting company in Shandong province was oxidation acidity leached with hydrogen peroxide as oxidant.The results show that leaching rate of copper and arsenic is92.30%and87.50%above respectively under the optimum conditions including dosage of hydrogen peroxide of120kg/t,leaching time of2h,leaching temperature of80°C,and acidity of60g/L.It provides a new approach for copper smelting companies to deal with dust of electrostatic precipitator by hydrometallurgical process.Key words:copper smelting；dust of electrostatic precipitator；oxidant；copper；arsenic含碑金铜精矿火法熔炼电收尘烟灰(以下简称电尘灰)是铜火法冶炼过程中产生的中间产物，含有大量的有价金属，一般含有铜、锌、操、钻、铁、碑、钢、铢等多种成分，且重金属的含量较高，若不进行处理直接堆存，不仅会污染环境，还会造成资源的严重浪费烟尘是铜冶炼过程中产出的典型危废，具有碑及有价金属含量高的特点，运输及处理过程中极易造成对环境的污染.目前企业对烟尘的处理日益重视:口。
世上无难事，只要肯攀登铜矿含砷处理一、焙烧为了获得适合于冶炼深加工所需成份的冰铜，熔炼前有时需要通过焙烧脱除精矿中含有的硫和挥发性杂质（比如砷）。
焙烧通常在多膛炉中进行（El Indio 矿即是如此），有的则在沸腾炉中进行（Lepanto 冶炼厂即是如此）。
研究人员已对焙烧进行了大量研究，发现挥发法脱砷主要取决于温度、停留时间及焙烧装置中的气氛类型。
如果在硫化物氧化时提供的空气有限，挥发就很容易进行。
在这样的条件下，当温度达到218℃砷完成升华后，可以通过过滤装置从烟尘中分离出三氧化二砷（As2O3）：As2S3＋41/2O2→As2O3＋3SO2 （1）不过，在有过量空气存在的情况下，砷就会形成不会挥发，且容易在315℃时熔化的五氧化二砷（As2O5）：As2S3＋51/2O2→As2O5＋3SO2 （2）这种砷的氧化物通常与矿石中的氧化铁结合在一起、形成砷酸铁：Fe2O3＋As2O5→2FeAsO4（3）最终结果，在空气供给有限的情况下砷黄铁矿通常会氧化，挥发形成三氧化二砷（As2O3）。
在这样的条件下，焙烧料中剩下的将主要是铁的氧化物－磁铁矿：3FeS2＋8O2→Fe3O4＋6SO2 （4）二、熔炼熔炼的目的是为了将铜精矿或焙砂中的金属硫化物与脉石分离，在有熔剂存在的情况下熔炼一般在1250℃时进行。
熔炼时，加入炉内的原料将分离成两层液体－即浮在上面由脉石和造渣物料形成的炉渣层及沉在下面由金属硫化物组成的冰铜层。
由于砷能以氧化物的形式挥发，原料中的砷将被部分脱除。
高温时形成的冰铜由最稳定的硫化物组成。
比如，Cu2S 和FeS 分别是铜和铁的最稳定的硫化物，它们是冰铜的主要成份。
据1986 年的铜企业报告，当冰铜品位接近80%时，砷的脱除就会发生逆转。
据分析主要原因为：（一）高品位冰铜中金属铜的存在，影响了砷的分离；（二）砷易于在金属铜中溶解。
在智利现有5 种不同的熔炼系统中，熔炼和吹炼时砷的分布和脱除情况，。
