含砷锑复杂铜合金处理研究进展

孔祥峰 伊家飞*

（1、昆明理工大学真空冶金国家工程实验室，云南 昆明650093 2、昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南 昆明650093）

1 含砷锑复杂铜合金

含砷锑复杂铜合金主要来源于卡尔多炉处理铜阳极泥和苏打- 铁屑法处理铜浮渣两种系统。

卡尔多炉处理铜阳极泥是现行铜阳极泥处理工艺中较为成熟且采用较多的一种方法，其中含砷锑复杂铜合金就是卡尔多炉熔渣经还原熔炼后所产一种中间合金[1-5]。卡尔多炉处理铜阳极泥产出含砷锑复杂铜合金的主要流程为：常温常压下水洗铜阳极泥除去其中的可溶性Cu；洗涤渣浆化后加入高压釜，加压加温，采用硫酸浸出，并通入氧气氧化，除去铜阳极泥中大部分的Cu 和部分的Ag、Se、Te；热压浸出渣干燥后配料，送入卡尔多炉熔炼，浇铸产出砷锑复杂铜合金。该含砷锑复杂中间合金中不仅含有较高的砷、锑，并富含金、银、铜、镍、铅等有价金属。卡尔多炉工艺金和银的回收率较高，生产操作简单，但金银回收周期较长，设备需要全套进口，费用较高，且炉龄较短[6-9]。

除铜冶炼卡尔多炉流程产出含砷锑复杂多元合金外，苏打-铁屑法处理粗铅火法精炼所产铜浮渣时也会产生此类合金[10-12]。如对这部分资源不进行综合回收处理，不仅是有色金属二次资源的浪费，同时也会对环境造成严重影响。根据冶炼设备的不同，苏打- 铁屑法处理铅冶炼铜浮渣，又可分为鼓风炉熔炼法、电炉熔炼法以及反射炉熔炼法。我国多采用反射炉法处理铜浮渣，该法主要步骤为：按一定比例配入浮渣、纯碱、铁屑、焦炭、氧化铅分两次加入炉内；炉料溶化后提升温度，加铁屑置换; 产物为粗铅、含砷锑复杂合金、炉渣、烟尘。反射炉法具有铅回收率高、含砷锑复杂合金中铅铜高、原料适应性强、投资少等优点，但该法热效率较低，炉身腐蚀严重。

2 含砷锑复杂铜合金的处理方法

根据竖炉熔炼的原理和生产实践，结合卡尔多炉系统的生产特点，王荣海[13]等人利用竖炉对卡尔多炉熔炼渣进行了还原熔炼的试验研究。竖炉还原卡尔多炉熔炼渣的目的在于把熔炼渣中的铅最大程度的还原，并用其捕集金、银，以得到富集金、银的复杂合金。传统方法多将该种合金返回至卡尔多炉，用以替代氧化铅作为铅助剂。竖炉还原卡尔多炉熔炼渣，工艺简单可行，设备投资少；含砷锑复杂多元合金返回卡尔多炉系统处理，有效地提高了铜冶炼系统金银回收率[6-9]。

对于铅冶炼过程中苏打- 铁屑法处理铜浮渣所产含砷锑复杂铜合金，通常情况下先经烧结焙烧脱除部分硫，然后进行鼓风炉富集熔炼（还原熔炼），最后将富铜合金送炼铜厂吹炼处理[10-12]。湖南某厂采用小型卧式碱性转炉吹炼苏打- 铁屑法处理铜浮渣所产含砷锑复杂铜合金，为使砷锑挥发得更加彻底，多次反复进行还原（焦炭作为还原剂）和氧化吹炼，脱砷锑吹炼炉温约为1300℃，砷的挥发率达85%～90%，铜的直收率85%～90%，所得粗铜铜含量93%～97%，大部分贵金属在粗铜中富集。

3 含砷锑复杂铜合金的真空蒸馏

目前国内多数铜冶炼企业将此类含砷锑复杂多元合金返回至卡尔多炉，用以替代氧化铅作铅助剂。该传统方法无法直接产出铜、镍、银等金属，同时造成铅、铋、砷、锑等元素在卡尔多系统中反复循环，不仅影响卡尔多炉的正常生产，而且不利于实现二次资源的高效利用及清洁生产的环境要求。对于反射炉苏打- 铁屑法处理铜浮渣所得含砷锑复杂铜合金，传统方法是先将其烧结焙，然后进行鼓风炉富集熔炼（还原熔炼），最后将富铜合金送炼铜厂吹炼，该流程能耗较大，且砷锑等在铜冶炼系统中循环累积，进一步恶化铜吹炼生产环境。

基于真空蒸馏过程的特点，国内外学者对真空蒸馏分离技术进行了大量的研究，已经有一系列研究成果在诸多领域得以应用[14-21]。昆明理工大学大学伊家飞等[22]提出采用真空蒸馏技术处理卡尔多炉冶炼系统所产含砷锑复杂合金，在控制压强10～30Pa，蒸馏温度1473K，恒温2h 条件下，残留物中Cu 富集至8.83%，直收率为88%；残留物中Ni 富集至25.61%，直收率为91%；残留物中Ag 下降至1.93%，挥发物中Ag 富集至4.40%，直收率为65%，Cu，Ni，Ag 富集效果十分显著。Ag 在挥发物中的含量高达4.4%，可对挥发物进行二次真空蒸馏进一步富集Ag，而富含Cu，Ni 的残留物可采用湿法- 电解联合工艺进行综合回收。实验结果表明：真空蒸馏法处理此类含砷锑复杂铜合金在热力学和工艺角度均可行，一方面可有效脱除As、Sb 等杂质元素，另一方面可综合回收合金中的Cu，Ni，Ag 等有价金属。该工艺具有金属回收率高，流程简单，无废水废气产生等优点，符合发展冶金清洁生产绿色工艺的要求。

4 结论

卡尔多炉处理铜阳极泥和苏打- 铁屑法处理铜浮渣两种系统所产含砷锑复杂铜合金富含银、金、镍、铜、铅等有价金属，目前，针对该类合金尚缺少高效清洁综合处理工艺。传统处理工艺多将其返回卡尔多炉熔炼或送炼铜厂吹炼，前者不仅无法直接产出铜、镍、银等金属，同时造成铅、砷、铋、锑等金属在卡尔多系统中反复循环，影响卡尔多炉的正常生产；后者能耗较大，且砷锑等在铜冶炼系统中循环累积，恶化铜吹炼作业环境。

为此，有研究提出对含砷锑复杂合金进行真空蒸馏处理，综合回收银、金、镍、铜、铅等有价金属，该方法绿色环保、有价金属回收率高、流程短，是对处理含砷锑复杂铜合金物料的有益探索。