处理阳极泥的方法和设备.pdf

根据本发明的方法和炉能够进行阳极泥的连续处理，特别适合与在焙烧后通过湿法冶金方法处理阳极泥的方法结合。在根据本发明的方法中，含有有价值金属和硒的泥渣进行干燥、焙烧、硫酸化合冷却。该方法包括以连续操作依次进行的步骤，使得泥渣在输送机上形成泥渣层并传送到依次的干燥、焙烧、硫酸化和硫酸去除和冷却单元中进行处理。

1.  处理含有有价值金属和硒的泥渣的方法，在该方法中，泥渣被干燥、焙烧、硫酸化和冷却，特征在于方法包括在连续操作中依次进行的步骤，使得在输送机上泥渣作为泥渣层形成，并传送到依次的干燥、焙烧、硫酸化和硫酸去除和冷却单元进行依次处理。

2.  根据权利要求1的方法，特征在于泥渣层的厚度低于35cm，优选10-20cm。

3.  根据权利要求1的方法，特征在于在干燥单元，泥渣层被加热到最高100℃，且通过风机促进从泥渣层中水分的去除。

4.  根据权利要求1的方法，特征在于在焙烧单元，泥渣层温度升高到最高350-550℃的范围，且通过风机促进泥渣层中的材料输运。

5.  根据权利要求1的方法，特征在于在硫酸化和硫酸去除单元中，泥渣层的温度设定在250-350℃的范围，且使用的硫酸化试剂是硫酸。

6.  用于以连续操作处理含有有价值金属和硒的泥渣的炉，在该炉中焙烧泥渣以除去硒并硫酸化金属，特征在于该炉包括
依次设置的干燥区(10)、焙烧区(20)、硫酸化和硫酸去除区(30)和冷却区(40)，
设置用于将泥渣层从干燥区的起始通过多个区传送到冷却区的末端的至少一个输送机(11)，和
设置以适合的速度将阳极泥供给到移动的输送机带(11)上的泥渣进料设备(112)。

7.  根据权利要求6的炉，特征在于具有两个或更多的依次设置的输送机。

8.  根据权利要求6的炉，特征在于能够设置进料设备(112)以向泥渣输送机(11)上形成厚度为35cm或更薄的阳极泥层。

9.  根据权利要求6的炉，特征在于在干燥区(10)、焙烧区(20)、和硫酸化和硫酸去除区(30)中，在输送机上方，在每个区中设置加热器(201，202，203)和加热器上方的风机(101，102，103)。

10.  根据权利要求6的炉，特征在于冷却区(40)提供有用于冷却泥渣层的至少一个冷却元件。

处理阳极泥的方法和设备
本发明涉及含有有价值金属和硒的固体原材料的冶金处理。更准确的，本发明涉及处理由铜电解获得的阳极泥的方法和设备。
在铜的电解中，阳极的不溶成分作为阳极泥沉降到电解槽的底部，当更换阳极时，从所述电解槽中回收所述阳极泥。除了铜和镍之外，阳极泥还含有比铜更加贵重的金属，例如碲、硒、金、银和铂金属，和例如砷、硫、锑、铋和铅的杂质。在阳极泥的处理中，分离有价值金属和杂质。
已知的阳极泥处理方法是湿法冶金和火法冶金方法的结合。通常，阳极泥含有下面组分：Cu、Ag、Au、Cl、Sb、Pb、Ni、Ba、Pt、Pd、As、Bi。阳极泥初始湿度典型的在10-30％。
在已知的阳极泥处理工艺中，从阳极泥中首先除去铜和镍，然后银，之后是金，最后单独的除去铂金属。在除去铜和镍后，硒通常通过焙烧分离。通过在高压和高温下在硫酸和氧存在下的浸出进行铜和镍的分离，使得铜、镍和部分砷和碲溶解。在铜除去后，通过焙烧除去硒。目前使用的焙烧工艺是分批工艺，其中在约450-600℃温度下焙烧泥渣。在这种情况下，硒作为SeO₂气体除去。
已知焙烧工艺和炉的缺点是受限的进入和离开泥渣的材料输运。由于它们的厚度，在根据分批处理原则操作的炉的盘顶部形成的泥渣层限制了焙烧气体的使用程度。焙烧气体通过厚层的前进是慢的，来自泥渣饼的二氧化硒的排放进行的缓慢并限制了工艺的速度。在现有技术中也具有热传输的问题。难以控制在工艺中各步骤和在炉中不同部分的温度。泥渣的温度容易升高得过高，在这种情况下，泥渣饼被烧结，材料输运到和从泥渣中输运出的速度减慢，甚至可完全中断。
由专利公开US4,228,133，提供一种已知的连续操作的阳极泥焙烧炉，其中将泥渣供入包括有一个反应空间的炉中，其中浆料在移动的盘的顶部从盘传送到盘。固体被送至炉底部分，在此用刮刀(scraper)进行收集并传送到在炉底部分提供的排放口。在根据所述公开的炉中，不能以连续的操作顺序实现各种不同的焙烧步骤。
本发明的目标是消除与阳极泥焙烧有关的缺陷和实现新的用于以连续的操作处理阳极泥的方法和炉结构。根据本发明的炉具有高的容量，且根据本发明处理的材料适用于作为Doré熔炼的进料。
根据本发明的方法和焙烧炉基于阳极泥的连续处理，且特别适合在焙烧后与通过湿法冶金方法处理阳极泥的工艺相结合。
在本发明的方法中，含有有价值金属和硒的泥渣进行干燥、焙烧、硫酸化和冷却。处理包括以连续的操作依次进行的步骤，使得泥渣在输送机上作为泥渣层进行收集，然后被传送以在依次的干燥、焙烧、硫酸化和除去硫酸和冷却单元中进行处理。
根据本发明的用于连续处理含有有价值金属和硒的泥渣的炉包括：
依次设置的干燥区(block)、焙烧区、硫酸化区和硫酸除去区，以及冷却区，
依次设置的至少一个输送机或两个或几个输送机，设置输送机以将泥渣层由干燥区的开始通过各区传送到冷却区的终端，和
泥渣进料设备，设置泥渣进料设备用于以适合的速度将阳极泥供至移动的输送机带上。
根据本发明的用于处理阳极泥的炉能够实现除去硒的阳极泥的受控焙烧，和泥渣硫酸化，例如在相同单元中硫酸化银。在根据本发明的设置中，阳极泥层能维持低的厚度，而没有减少设备的容积。因为泥渣层较薄，所以能有效的将材料输运到泥渣层中和从泥渣层中输运出材料，并能控制温度，因此能防止减慢材料输运的烧结。
图1是根据本发明实施方式的连续操作炉的侧面示意图。
图2显示了图1中说明的炉的俯视的截面。
图3是显示了图1中说明的炉的侧视的截面。
炉包括带式输送机11，在其上泥渣从料仓通过进料设备112进料并传送到炉的第一区10。向输送机上装入优选均匀的具有厚度小于35mm的泥渣层。泥渣层的厚度有利的为10-20mm。例如基于第一炉区干燥区10的尺寸选择输送机11的速度，使得层当从干燥区离开时达到希望的湿含量。输送机的速度有利的在2-20cm/min范围，优选在12-18cm/min。
在干燥区10中，在带式输送机11上方、因此在泥渣层上方设置加热元件201，通过加热元件炉气体进行循环。区10提供有风机101，用于将气体从顶部并通过加热元件吹向泥渣层表面。干燥区10提供有排气管111用于将潮湿气体导向区的出口。通过空气入口管215将替换的气体吹入区10。干燥区的状态维持在轻微的负压以防止气体泄漏出炉。设定加热元件的加热功率使得在区10中的泥渣层温度升高到约100℃，在此泥渣进行干燥。
在带式输送机11上传送泥渣层从干燥区10到焙烧区20，焙烧区20提供有至少一个气体管道320，用于将焙烧气体导入以接触泥渣层。通过气体管道320，空气或富氧空气供入到泥渣上方以焙烧硒为二氧化硒气体。当要求泥渣的性能时，能通过向焙烧气体中添加二氧化硫或硫酸改进在此阶段的焙烧产物。在焙烧区20中，通过在焙烧区20中设置的加热元件202升高泥渣层的温度最高到350-550℃。至于其机械结构，除了气体管道，焙烧步骤的区20可与干燥区10相似。焙烧区20提供有排气管112，空气进入管216和风机102。硒的氧化是放热反应并提供给焙烧步骤热能，这意味着需要的附加能量较低。
在焙烧区20中，根据反应式(I)硒氧化为二氧化硒。
Se+O₂(g)＝＞SeO₂(g) (I)
通过设置在区顶部的气体回收设备(未显示)从区20中回收二氧化硒。在回收设备中，产生负压，使得在回收设备中收集气体，且在焙烧区20中维持负压以防止在区中产生的气体不受控的释放到环境中。气体通过溶液操作的喷射器从回收设备中将气体吸入循环槽中。在循环槽中，二氧化硒与水反应获得硒酸H₂SeO₃。
在带式输送机11上传送泥渣从焙烧区20到硫酸化区30，在硫酸化区中泥渣中含有的银被硫酸化。使用的硫酸化试剂能例如是水溶液中的硫酸。通过设置在区中的喷嘴330喷射硫酸水溶液到泥渣层顶部。在该步骤中，当各种硒化物由于硫酸作用破碎时，可能的硒剩余物作为氧化物除去。泥渣中可能剩下的铜也被硫酸化。同样的，泥渣中可能的氧化镍硫酸化为硫酸镍。在泥渣中总是残留的微量氯化物也在焙烧步骤中除去。
在硫酸化区30中进行遵循下面反应式(II)-(IV)的反应：
2Ag+2H₂SO₄＝＞Ag₂SO₄+SO₂+2H₂O (II)
Cu+2H₂SO₄＝＞CuSO₄+SO₂+2H₂O   (III)
NiO+H₂SO₄＝＞NiSO₄+H₂O        (IV)
在泥渣上喷洒的硫酸使泥渣冷却。在硫酸处理中，通过设置在区30中的加热元件203，泥渣的温度维持在300-410℃，优选350℃，在该温度除去过量的硫酸，且银的硫酸化最完全的进行。在硫酸化步骤中，在区30中供入有利的为空气的携氧气体，使得确保硫酸化的产物。根据本发明的实施方式，区30中的温度维持在250-300℃范围，这意味着提供足够的负压以除去过量的硫酸。
从硫酸化区30，通过带式输送机11传送泥渣到炉的最后区40，在区40中除去泥渣的过量硫酸并冷却泥渣。通过设置在其中的冷却元件，或通过冷却空气的循环降低冷却区40的温度到低于300℃。硫酸化区30提供有排气管113，空气进入管217和风机103。冷却区40则提供有排气管114。空气进入管218和风机104。泥渣传送出炉并导向用于中间储存的料仓。
根据本发明的炉中，带式输送机有利的由钢制成。能仅有一个带式输送机或依次有几个带式输送机，使得泥渣层没有耽搁(delay)的从一个带传送到另一个带上。能分别调节带式输送机的速度，在这种情况下，能根据区域调节在不同区内的泥渣层耽搁时间和层厚，以最好的适于每个子工艺。在输送机前进方向上，各个区的长度也能是不同的，在这种情况下，能设置在每个区中的处理时间以更好的满足要求。
根据本发明的一个实施方式，无需进行硫酸化步骤。在这种情况下炉能建得更短，且能省去硫酸化区。
根据本发明的另一实施方式，在与区连接设置的窑炉中实现硫酸化步骤，使得在固体和气体间的材料输运能为有效。通过输送机带将泥渣层从焙烧区送到硫酸化窑炉中，且硫酸化的泥渣层再输送到另一输送机上以传送硫酸化的固体到硫酸去除区和进一步到冷却区。
实施例
具有湿度25％的阳极泥在根据本发明的连续操作的焙烧炉中进行处理。炉的总长度是16米。钢输送机带的宽度是2米。炉的容量约225kg/h干泥渣。4个区的每一长度约3米。向钢带式输送机上供给的阳极泥层的厚度为10-20mm
在干燥步骤中，使用功率80kW的加热元件，使得蒸发水的速度约75kg/小时。在焙烧步骤中，使用80kW的加热功率升高泥渣的温度最高到450℃。在第三步骤中，冷却泥渣并维持在350℃，在这种情况下，功率需求约50kW。在最后步骤，泥渣冷却到300℃，且需求的功率约50kW。4个炉风机的功率分别是2kW。
每一千克(kilo)干燥泥渣要求的化学试剂量是：0.75千克硫酸和45克氧。
对于本领域技术人员，显而易见的，本发明的各种实施方式并不仅限制为附加的实施例和附图，可在附加权利要求的范围内变化。