权利要求
1.一种高
铜铜铋渣生产
铅铋合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将高铜铜铋渣加入凝析熔析锅中，先加热至550-600℃，然后降温至400-450℃，得到凝析渣和铜铋渣;
S2：将步骤S1得到的铜铋渣于凝析熔析锅中继续降温至300-350℃，得到熔析渣和低铜铜铋渣;
S3：将步骤S2得到的低铜铜铋渣置于真空炉中进行真空蒸馏，得到挥发物铅铋合金以及残留物铜银合金。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S1中所述凝析渣的砷含量≥14%、锑含量≥20%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中所述低铜铜铋渣的铜含量小于5%。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中真空炉真空蒸馏的温度为750-800℃，蒸馏时间为3-4h，真空度为5-10Pa。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S3中所述挥发物铅铋合金中铋含量≥65%，所述残留物铜银合金中铜含量≥70%、银含量≥20%。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种从富含铜、砷、锑的复杂铋渣物料中回收有价金属的方法。
背景技术
[0002]高铜铜铋渣是
贵金属冶金过程中产出的重要有价中间产物，富含铜、铋、银、铅等金属，具有很高的综合回收价值。然而，由于其成分复杂，特别是含有较高含量的铜和剧毒的砷，使得回收处理流程困难且易造成环境污染。
[0003]传统的铜铋渣处理工艺多采用“氧化-细磨-盐酸浸出-分步水解-强碱转化-还原熔炼-精炼”的湿法-火法联合流程。该流程虽然实现了铋金属的综合回收，但存在工艺流程长、湿法部分工艺复杂、操作条件苛刻、废水量大且处理困难等显著缺点。
[0004]真空蒸馏工艺作为一种潜在的替代方案，具有流程简单、环境友好的优点。例如，公开号为CN111635995A的专利公开了一种处理银-铜-挥发物铋合金的工艺，采用两次真空蒸馏实现金属分离。但该工艺存在温度控制严格、操作不便、能耗大的问题。更重要的是，当处理对象为高铜铜铋渣时，砷、锑容易与铅、铋等金属形成低熔点共晶合金，在真空蒸馏过程中，不挥发的铜和低熔点共晶合金会进入系统管道，导致真空系统堵塞，蒸馏过程无法持续进行。
发明内容
[0005]针对背景技术中真空蒸馏工艺存在的问题，本发明的目的在于提供一种能使高铜铜铋渣符合进入真空炉的安全要求并进一步生产铅铋合金的方法。该方法通过对高铜铜铋渣进行先凝析后熔析处理，得到脱除砷、锑、铜的低铜铜铋渣，最后将低铜铜铋渣进行真空蒸馏产出铅铋合金。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种高铜铜铋渣生产铅铋合金的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将高铜铜铋渣加入凝析熔析锅中，先加热至550-600℃，然后降温至400-450℃，得到凝析渣和铜铋渣;
S2：将步骤S1得到的铜铋渣于凝析熔析锅中继续降温至300-350℃，得到熔析渣和低铜铜铋渣;
S3：将步骤S2得到的低铜铜铋渣置于真空炉中进行真空蒸馏，得到挥发物铅铋合金以及残留物铜银合金。
[0007]作为优选，步骤S1中所述凝析渣的砷含量≥14%、锑含量≥20%。
[0008]作为优选，步骤S2中所述低铜铜铋渣的铜含量小于5%。
[0009]作为优选，步骤S3中真空炉真空蒸馏的温度为750-800℃，蒸馏时间为3-4h，真空度为5-10Pa。
[0010]作为优选，步骤S3中所述挥发物铅铋合金中铋含量≥65%，所述残留物铜银合金中铜含量≥70%、银含量≥20%。
[0011]本发明的有益效果是：
本方法采用先凝析、后熔析两级预处理步骤并精确控制温度，将高铜铜铋渣中的砷、锑、铜含量降至真空蒸馏的安全范围以下，防止它们在后续真空蒸馏工艺中因挥发再冷凝而堵塞管道，使真空蒸馏工艺得以持续进行。
[0012]凝析步骤通过形成高熔点的金属间化合物并利用密度差进行液-固相分离。在特定的温度条件下，熔体中的砷会与铁发生反应，锑会与铅反应，分别生成金属间化合物FeAs、SbPb。这些金属间化合物的熔点远高于熔体温度，当熔体温度降低至金属间化合物的熔点以下时，它们会从液态熔体中结晶析出，形成凝析渣。最后，利用凝析渣与熔体的密度差，通过物理方法(如扒渣)将凝析渣从熔体中去除。
[0013]熔析步骤脱除铜的机理是利用溶解度差和密度差进行液-液相分离。凝析处理后的熔体主要成分是铜、铋以及其他金属。当温度降低到某一临界范围时，铜和铋的溶解度急剧下降，熔体不再保持均一，而是分离为不混溶的富铜相和富铋相。密度较大的富铋相(低铜铜铋渣)沉降至底部，密度较小的富铜相(熔析渣)浮在上层。随后，利用密度差实现自然分层，通过物理方法将上层熔析渣移除，得到低铜铜铋渣。
[0014]本方法凝析步骤将剧毒且易挥发的砷和可能污染合金的锑固定在凝析渣中，工艺环保且保证了后续合金的纯度;熔析步骤实现了从熔体中高效脱除并回收铜的目的。本方法通过先凝析、后熔析、最后真空蒸馏工艺处理高铜铜铋渣得到铅铋合金和铜银合金，铅铋合金用于外销，铜银合金返回浮渣处理工序，实现了铜、铋、铅、银多种有价金属的协同回收，经济效益显著。
附图说明
[0015]图1为本申请实施例1-3的工艺流程示意图;
图2为本申请对比例1-3的工艺流程示意图。
具体实施方式
[0016]实施例1
本实施例中的高铜铜铋渣生产铅铋合金的方法，包括以下步骤：
S1：凝析脱除砷锑
将1000kg原料高铜铜铋渣加入容量为20吨的凝析熔析锅中，采用天然气加热，天然气流量为100m3/h，将温度控制在550℃熔炼，然后冷却到400℃，液态熔体中有固态凝析渣析出，分离后得到600kg铜铋渣和400kg凝析渣。取样分析各种金属分离效果，结果显示As、Sb主要以FeAs、SbPb形式存在于凝析渣中，Ag、Bi与Cu富集在铜铋渣中。
[0017]S2：熔析除铜
将步骤S1中产出的600kg铜铋渣自然降温冷却到300℃，观察到熔体分离形成不混溶的两相。将上层熔析渣移除，得到360kg低铜铜铋渣。取样分析各种金属分离效果，结果显示Cu、As、Sb主要在熔析渣中，Ag与Bi富集在铜铋渣中。
[0018]S3：真空蒸馏
将步骤S2中产出的360kg低铜铜铋渣放入功率为140kW的真空炉进行真空蒸馏，真空蒸馏温度为750℃，熔炼时间为4h，真空度为10Pa，真空蒸馏完成后，产出255.6kg铅铋合金和104.4kg铜银合金。取样分析各种金属分离效果，结果显示As、Sb、Bi主要在铅铋合金中，Cu、Ag与富集在铜银合金中。
[0019]表1
本实施例各步骤取样分析结果如表1所示，残留物铜银合金中铜含量为72%、银含量为24%，挥发物铅铋合金中铋含量为70%，铅含量为16%。
[0020]实施例2
本实施例中的高铜铜铋渣生产铅铋合金的方法，包括以下步骤：
S1：凝析脱除砷锑
将1000kg原料高铜铜铋渣加入容量为20吨的凝析熔析锅中，采用天然气加热，天然气流量为100m3/h，将温度控制在575℃熔炼，然后冷却到425℃，液态熔体中有固态凝析渣析出，分离后得到600kg铜铋渣和400kg凝析渣。取样分析各种金属分离效果，结果显示As、Sb主要以FeAs、SbPb形式存在于凝析渣中，Ag、Bi与Cu富集在铜铋渣中。
[0021]S2：熔析除铜
将步骤S1中产出的600kg铜铋渣自然降温冷却到325℃，观察到熔体分离形成不混溶的两相。将上层熔析渣移除，得到360kg低铜铜铋渣。取样分析各种金属分离效果，结果显示Cu、As、Sb主要在熔析渣中，Ag与Bi富集在铜铋渣中。
[0022]S3：真空蒸馏
将步骤S2中产出的360kg低铜铜铋渣放入功率为140kW的真空炉进行真空蒸馏，真空蒸馏温度为775℃，熔炼时间为3.5h，真空度为7.5Pa，真空蒸馏完成后，产出255.6kg铅铋合金和104.4kg铜银合金。取样分析各种金属分离效果，结果显示As、Sb、Bi主要在铅铋合金中，Cu、Ag与富集在铜银合金中。
[0023]表2
本实施例各步骤取样分析结果如表2所示，残留物铜银合金中铜含量为74%、银含量为22%，挥发物铅铋合金中铋含量为68%，铅含量为17%。
[0024]实施例3
本实施例中的高铜铜铋渣生产铅铋合金的方法，包括以下步骤：
S1：凝析脱除砷锑
将1000kg原料高铜铜铋渣加入容量为20吨的凝析熔析锅中，采用天然气加热，天然气流量为100m3/h，将温度控制在600℃熔炼，然后冷却到450℃，液态熔体中有固态凝析渣析出，分离后得到600kg铜铋渣和400kg凝析渣。取样分析各种金属分离效果，结果显示As、Sb主要以FeAs、SbPb形式存在于凝析渣中，Ag、Bi与Cu富集在铜铋渣中。
[0025]S2：熔析除铜
将步骤S1中产出的600kg铜铋渣自然降温冷却到350℃，观察到熔体分离形成不混溶的两相。将上层熔析渣移除，得到360kg低铜铜铋渣。取样分析各种金属分离效果，结果显示Cu、As、Sb主要在熔析渣中，Ag与Bi富集在铜铋渣中。
[0026]S3：真空蒸馏
将步骤S2中产出的360kg低铜铜铋渣放入功率为140kW的真空炉进行真空蒸馏，真空蒸馏温度为800℃，熔炼时间为3h，真空度为5Pa，真空蒸馏完成后，产出255.6kg铅铋合金和104.4kg铜银合金。取样分析各种金属分离效果，结果显示As、Sb、Bi主要在铅铋合金中，Cu、Ag与富集在铜银合金中。
[0027]表3
本实施例各步骤取样分析结果如表3所示，残留物铜银合金中铜含量为76%、银含量为20%，挥发物铅铋合金中铋含量为66%，铅含量为18%。
[0028]以上实施例结果表明，本申请铜银合金中铜含量为72%-80%、银含量为20%-24%，为后续分别回收高纯度的铜和银创造了极佳的条件，挥发物铅铋合金中铅含量为16%-18%，铋含量为66%-70%。本申请的方法实现了铜、铋、铅、银的精准、定向分离，并产出了两种高价值、成分明确的中间合金，即铜银合金和铅铋合金。这两种产物都便于后续精炼提纯，经济价值高。
[0029]对比例1
S1：吹炼脱砷锑
将1000kg原料高铜铜铋渣加入采用天然气加热的凝析熔析锅中，天然气流量为100m3/h，将温度控制在800℃，采用压缩风管吹炼，得到砷锑烟尘和740kg铜铋渣。
将步骤S1中产出的740kg铜铋渣进行加锌除银。将温度控制在550℃，加入105kg锌片熔化，降温到425℃，得到580kg粗铋和160kg银锌渣。
[0031]表4
本对比例各步骤取样分析结果如表4所示，残留物粗铋中铜含量为26%、铋含量为70%，银锌渣中银含量为60%。
[0032]对比例2
S1：吹炼脱砷锑
将1000kg原料高铜铜铋渣加入采用天然气加热的凝析熔析锅中，天然气流量为100m3/h，将温度控制在900℃，采用压缩风管吹炼，得到砷锑烟尘和720kg铜铋渣。
[0033]S2：加锌除银
将步骤S1中产出的720kg铜铋渣进行加锌除银。将温度控制在600℃，加入100kg锌片熔化，降温到350℃，得到550kg粗铋和170kg银锌渣。
[0034]表5
本对比例各步骤取样分析结果如表5所示，残留物粗铋中铜含量为24%、铋含量为68%，银锌渣中银含量为62%。
[0035]对比例3
S1：吹炼脱砷锑
将1000kg原料高铜铜铋渣加入采用天然气加热的凝析熔析锅中，天然气流量为100m3/h，将温度控制在700℃，采用压缩风管吹炼，得到砷锑烟尘和750kg铜铋渣。
[0036]S2：加锌除银
将步骤S1中产出的750kg铜铋渣进行加锌除银。将温度控制在550℃，加入110kg锌片熔化，降温到280℃，得到590kg粗铋和160kg银锌渣。
[0037]表6
本对比例各步骤取样分析结果如表6所示，残留物粗铋中铜含量为28%、铋含量为72%，银锌渣中银含量为58%。
[0038]以上对比例结果显示，传统方法残留物粗铋中铜含量高达24-28%，说明有大量铜残留在主产品铋中，产出的粗铋品质很低，需要后续复杂的精炼工序才能提纯从而外销。挥发物银锌渣中银含量高达58-62%，说明银没有富集在预期的金属相中，而是进入了挥发物银锌渣。因此，传统方法分离效率低，产品污染严重。
说明书附图(2)
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“高铜铜铋渣生产铅铋合金的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
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编辑：北方有色网
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