我国铜消费量远大于铜产量,且消费铜的增速高于精铜的年新增产能,因而应加大对再生铜等含铜的二次资源回收技术的研发力度,改善铜资源短缺现状。铜烟灰是一种很重要的含铜二次资源,其中含有大量的铜、锌等有价金属,具有很高的回收价值。微波加热具有体加热、节能高效易于控制、安全环保等特点,微波冶金作为一种发展迅猛的新型绿色冶金方法,近年来得到了广泛的关注和研究。本实验采用微波加热方法,研究了微波辅助加热下铜熔炼烟灰中铜、锌的浸出过程。铜熔炼烟灰中的Cu、Zn主要以铁酸铜和铁酸锌的形式存在,先对原料加碳还原焙烧,再加硫酸进行浸出实验。通过单因素实验研究了各个因素变化对铜、锌浸出率的影响,并进行正交实验。通过正交实验结果及分析得到微波辅助铜浸出最优实验条件为:浸出温度为80℃,硫酸浓度为5mol/L,浸出时间为2 h,烟灰粒度为74μm,液固比为20:1;微波辅助锌浸出理论最优实验条件为:浸出温度为80℃,硫酸浓度为2mol/L,浸出时间为2h,烟灰粒度为74μm,液固比为20:1。在微波辅助加热浸出过程中,粒度对浸出率的影响很小,表明微波加热可以促进较大粒度烟灰中铜和锌元素的浸出,并且影响铜、锌浸出的主要因素为液固比。对微波辅助加热时铜、锌浸出动力学的进一步研究表明:在温度298-353K范围内,微波辅助加热时铜和锌的浸出过程都属于未反应核收缩模型,铜浸出过程的表观活化能为18.36kJ/mol,锌浸出过程的表观活化能为26.96kJ/mol,二者的浸出过程主要受固体产物边界层内扩散控制。本实验所进行的一系列条件实验及动力学分析为微波辅助加热浸出铜熔炼烟灰中铜、锌过程提供了理论与实际的参考依据,进一步论证了微波在浸出过程中的促进作用,为微波浸出处理铜熔炼烟灰的工业化应用提供了借鉴。
