一种铜冶炼白烟尘梯级分离系统及工艺
阅读说明：本技术 一种铜冶炼白烟尘梯级分离系统及工艺 (Copper smelting white smoke step separation system and process ) 是由 文燕 朱新生 汪永红 顾瑞 王文斌 王海荣 王爱荣 胡亮 陈华 于 2021-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及冶金化工领域,尤其涉及铜冶炼白烟尘资源合理利用工艺。本发明采用了分步即梯级式的分离系统及相应的工艺,对铜冶炼白烟尘实施有效处理,工艺过程及操作简单,能耗少,投资省；对不同性质、铜含量3～20％的白烟尘,通过适时的调整及工艺路线变换均可实现高效分离,与传统湿法工艺相比,适用范围大幅拓宽；另外,本工艺除较少的水、电外,基本无需其它能源及辅材消耗,且80％以上的水可循环重复利用,整体运行清洁,因此与传统火法、湿法相比具有运行成本低、环境效益好的显著特点。(The invention relates to the field of metallurgical chemical industry, in particular to a process for reasonably utilizing copper smelting white smoke resources. The invention adopts a step-by-step, namely stepped separation system and a corresponding process, effectively treats the copper smelting white smoke dust, and has simple process and operation, less energy consumption and less investment; white smoke with different properties and 3-20% of copper content can be efficiently separated through timely adjustment and process route transformation, and compared with the traditional wet process, the application range is greatly widened; in addition, the process basically does not need other energy sources and auxiliary material consumption except less water and electricity, more than 80 percent of water can be recycled, and the whole operation is clean, so compared with the traditional fire method and wet method, the process has the remarkable characteristics of low operation cost and good environmental benefit.)
技术领域
本发明涉及冶金化工领域，尤其涉及铜冶炼白烟尘资源合理利用工艺。
背景技术
铜冶炼过程产出的白烟尘中含有的铜、铅、锌等有价元素，但由于其成份复杂且波动大、0.2μm粒径以下占比70％以上，单纯的物理或化学方法进行分离达不到理想的效果，利用率低。目前，国内对于白烟尘中铜的分离或综合利用应用较多的主要火法、火法－湿法联合、全湿法工艺，随着环境保护要求的目趋提高和降本增效的需求，环境污染大、能耗高的火法处理工艺将逐步被新工艺替代，现有全湿法工艺，对白烟尘中铜品位的大幅波动适应性差且分离效率不高，且能耗高。如何以较低的成本，实现白烟尘中铜、锌等有价元素的高效分离，是当前各冶炼企业面临的一项难题。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种白烟尘的梯级分离系统，提高对白烟尘分离的适应性，强化有价元素的分离效果。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案，
一种铜冶炼白烟尘梯级分离系统，其特征在于：
一级分离单元：用于接收铜冶炼系统的白烟尘的浆化槽，浆化槽内置有搅拌叶棒；浆化槽的下部设置的输送管路设置输送泵向下游的分离单元泵送物料；
二级分离单元：旋流分离器的入料口与输送泵下游管路相连，旋流分离器底部的沉砂嘴下方布置高铜渣槽，旋流分离器上部的溢流管将溢流液或下部的富集底流管将底流液向下游的分离单元输送；
三级分离单元：来自二级分离单元的旋流分离器上部的溢流管的溢流液或富集底流管的富集底流液输送至单元层摇床彼此并联构成的摇床组，含铜30％～60％高铜渣从单元层摇床端部进入高铜渣槽，极细且少量含铜的颗粒从单元层摇床侧部随白渣浆液进入下游的分离单元。
本发明的再一个目的是提供一种一种铜冶炼白烟尘梯级分离工艺，包括以下步骤：
一级浆化分离：来自铜冶炼系统的白烟尘被投入浆化槽，使浆化槽内浆液液固比达5～6:1，浆化槽内搅拌转速控制120～160r/pm，浆化时间90～150min；
二级旋流分离：浆化混合液通过旋流分离器，通过变频控制入口压力0.2～0.3Mpa、流量0.5～5m3/h，控制沉砂嘴调整底流与上部溢流液的分配比例实施浆液中不可溶铜的二次分离，其中含铜30％～60％的底流渣可直接送铜冶炼系统回收利用，含铜较低的溢流浆液自流进入三级分离；
三级分离：来自二级旋流分离后的上部溢流液或富集底流液输送至单元层摇床彼此并联构成的摇床组，控制行程8～16mm、冲次250～350次/min，含铜30％～60％高铜渣从端部进入高铜渣槽，极细且少量含铜的颗粒从单元层摇床侧部随白渣浆液进入下游处理单元。
本发明采用了分步即梯级式的分离系统及相应的工艺，对铜冶炼白烟尘实施有效处理，工艺过程及操作简单，能耗少，投资省。
附图说明
图1是本发明的系统原理图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，铜冶炼白烟尘梯级分离系统，系统构成如下：
一级分离单元：用于接收铜冶炼系统的白烟尘的浆化槽10，浆化槽10内置有搅拌叶棒11；浆化槽10的下部设置的输送管路设置输送泵12向下游的分离单元泵送物料；一级分离单元也可视为一级浆化分离单元，来自铜冶炼系统的白烟尘被投入浆化槽10，为保证比重大颗粒在槽底积聚,提供了基础场所，浆化槽10内物料按适当转速、时间浆化后，将烟尘中可溶解的铜、锌从固相中分离出来，使之进入溶液，从而实现有价元素可溶部分初步分离；
二级分离单元：旋流分离器20的入料口与输送泵12下游管路相连，旋流分离器20底部的沉砂嘴21下方布置高铜渣槽50，旋流分离器20上部的溢流管22将溢流液或下部的富集底流管23将底流液向下游的分离单元输送；旋流分离器20与底部的沉砂嘴21为拆卸式连接，溢流管22上连接流量阀。系统运行时，可适时变换的沉砂嘴调整底流与上部溢流液的分配比例，实现浆液中不可溶铜的二次分离，其中含铜30％～60％的底流渣可直接送铜冶炼系统回收利用，含铜较低的溢流浆液自流进入三级分离单元；
三级分离单元：来自二级分离单元的旋流分离器20上部的溢流管22溢流液或富集底流液输送至单元层摇床31彼此并联构成的摇床组30，含铜30％～60％高铜渣从单元层摇床31端部进入高铜渣槽50并可直接返回铜冶炼系统综合利用；极细且少量含铜的颗粒从单元层摇床31侧部随白渣浆液进入下游的分离单元。
作为优选方案，三级分离单元中的极细且少量含铜的颗粒从单元层摇床31侧部随白渣浆液进入包括浓密机60在内的四级分离单元，浓密机60底流送入反应槽70。
一、二、三级分离未能完全分离的少量不溶性铜、锌等被溶解进入溶液经过浓密机60从固体渣中被分离出来，经固液分离后的富含铅铋的固体渣作为铅铋提取的原料，含铜、锌的溶液可分别通过反应槽70进行化学沉淀法产出副产，用于进一步提纯或直接外售。
更为优选的方案是所述的旋流分离器20上部的溢流管22将溢流液选择输送至下游的三级分离单元中的摇床组30或四级分离单元中的浓密机60。其中含铜30％～60％的底流渣可直接送铜冶炼系统回收利用，含铜较低的溢流浆液自流进入三级分离。本工艺也可实现通过阀门调整及沉砂嘴变换，实现底流液中有价元素富集并送入三级分离单元，而将含铜极低的溢流液直接开路至四级分离单元工序，从而大大提高了工艺对原料中有价金属含量、烟尘粒度适应性。
实施例2
一种铜冶炼白烟尘梯级分离工艺，包括以下步骤：
一级浆化分离：来自铜冶炼系统的白烟尘被投入浆化槽10，使浆化槽10内浆液液固比达5～6:1，浆化槽10内搅拌转速控制120～160r/pm，浆化时间90～150min；将烟尘中可溶解的铜、锌从固相中分离出来，使之进入溶液，从而实现有价元素可溶部分初步分离；
二级旋流分离：浆化混合液通过旋流分离器20，通过变频控制入口压力0.2～0.3Mpa、流量0.5～5m3/h，控制沉砂嘴调整底流与上部溢流液的分配比例实施浆液中不可溶铜的二次分离，其中含铜30％～60％的底流渣可直接送铜冶炼系统回收利用，含铜较低的溢流浆液自流进入三级分离；
三级分离：来自二级旋流分离后的上部溢流液或富集底流液输送至单元层摇床31彼此并联构成的摇床组30，控制行程8～16mm、冲次250～350次/min，含铜30％～60％高铜渣从端部进入高铜渣槽50，极细且少量含铜的颗粒从单元层摇床31侧部随白渣浆液进入下级分离单元。
三级分离单元中的极细且少量含铜的颗粒从单元层摇床31侧部随白渣浆液进入包括浓密机60在内的四级分离单元，浓密机60底流送入反应槽70，反应槽70内控制硫酸浓度30～50g/L，液固比5～10:1、常温常压反应60～120min。一、二、三级分离未能完全分离的少量不溶性铜、锌等被溶解进入溶液经过浓密机60从固体渣中被分离出来，经固液分离后的富含铅铋的固体渣作为铅铋提取的原料，含铜、锌的溶液可分别通过反应槽70进行化学沉淀法产出副产，用于进一步提纯或直接外售。
所述的旋流分离器20上部的溢流管22将溢流液选择输送至下游的三级分离单元中的摇床组30或四级分离单元中的浓密机60。本工艺步骤可实现通过阀门调整及沉砂嘴变换，实现底流液中有价元素富集并送入三级分离，而将含铜极低的溢流液直接开路至四级分离工序，从而大大提高了工艺对原料中有价金属含量、烟尘粒度适应性。
本发明技术效果集中体现在以下方面：
(1)、本工艺通过新设备的开发及相关配套组合，形成了全新的白烟尘梯级分离工艺，工艺过程及操作简单，能耗少，投资省；
(2)、对不同性质、铜含量3～20％的白烟尘，通过适时的调整及工艺路线变换均可实现高效分离，本工艺与传统湿法工艺相比，适用范围大幅拓宽；
(3)、本工艺除较少的水、电外，基本无需其它能源及辅材消耗，且80％以上的水可循环重复利用，整体运行清洁，因此与传统火法、湿法相比具有运行成本低、环境效益好的显著特点。
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