一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法技术

本发明专利技术涉及一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法，包括从含有砷锑铅的冶炼烟尘综合回收砷、锑、铅、铋等有价金属的生产，减少砷在系统累积并使其无害化。本发明专利技术提供的方法通过常压碱浸，脱除烟尘中可溶砷，浸出液中三价砷经催化氧化为五价砷后，采用石灰沉砷法和沉淀转化法合成稳定的固砷矿物，然后采用堆存的方式固化固砷矿物，浸出渣经洗涤、还原熔炼、氧化吹炼等工序，最大化回收利用各有价元素。此方法将砷从烟尘中脱除，而使锑、铅、铋等尽可能留在脱砷渣中，可以实现砷与有价金属的分离并无害化。本发明专利技术资源综合利用率高，原料适应范围广，解决了传统工艺提取过程中污染问题，特别是铅锌冶炼过程中产生的烟灰，本方法的优势更加明显。

【技术实现步骤摘要】
一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法。
技术介绍
在自然界中，砷通常以毒砂(FeAsS)、砷磁黄铁矿(FeAsS2)、砷铁矿(FeAs2)、硫砷铜矿(Cu3AsS3)、雄黄(As2S3)、雌黄(As2S3)等矿物，富集于铜、铅、锌、镍、钴、金和银等有色金属矿石中；在有色冶金过程中，产出许多高砷固体物料，如焙烧与熔炼烟尘。这些物料含砷高达5～50％，还含有大量的有价金属，直接返回冶炼流程，导致砷在系统中的循环累积，因此，通常应单独处理脱砷。砷属剧毒、致癌元素，其应用逐步萎缩，面对日趋严格的环保标准，如何处理各种高砷物料，已成为威胁有色冶金产业生存的重大问题。目前处理含砷烟尘的方法主要是两类，一是火法分离，二是湿法分离。火法生产中，主要是利用砷的氧化物与其他元素氧化物沸点的不同，使砷与其他元素分离。CN103602835A公布了一种置换还原法获得粗砷和粗锑，CN103602834A公布了一种选择性氧化-还原获得纯度不高的As2O3和粗锑，CN104294053A公布了一种含砷烟尘还原挥发砷的方法，获得三氧化二砷纯度达到97.0％以上。但是如果烟尘中含有与砷元素性质接近的金属(如锑)，则获得的三氧化二砷纯度不高。湿法生产中主要有水浸、酸浸、碱浸三种工艺，但是均只能获得纯度不高的三氧化二砷、砷酸钠等产品，且对有价金属粉回收未做进一步研究。CN105567983A公布了一种铜冶炼烟尘水浸-碱浸的处理工艺，使砷与金属分离，制备的砷产品无销路，浸出渣中含砷仍较高。CN104357668A公布了一种用污酸浸出烟尘，电积脱砷，酸浸和电积过程容易产生砷化氢。CN105648226A和CN105648227A公布了一种氧压碱浸实现砷锑分离的方法，砷锑分离的比较彻底，但是在工艺中获得的砷酸钠未处理，碲、锑等有价金属未回收。从烟尘中脱砷、提取有价金属的研究论文和相关专利报道很多，但存在有价元素综合回收率低，砷产品市场有限，存在潜在的安全隐患。因此，现有技术还有待改进和发展。
技术实现思路
为了解决含砷烟尘脱砷及含综合回收有价金属的难题，本专利技术提出一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法，适用于有色金属冶炼过程产生烟尘的处理。本专利技术具有环保、经济、节能、资源利用率高的优点，实现了砷的无害化。本专利技术的方案是通过常压碱浸的浸出方式，脱除烟尘中可溶砷，且用催化氧化的方式将三价砷氧化为五价砷，氧化后液经石灰沉砷法和沉淀转化法合成高稳定性固砷矿物，浸出渣经流态化洗涤、还原熔炼、氧化吹炼等工序，使各有价元素得到回收利用。此方法将砷从烟尘中脱除并固化，而锑、铅、铋等尽可能留在脱砷渣中，实现砷与有价金属的分离并无害化。本专利技术资源综合利用率高，原料适应范围广，解决了传统工艺提取过程中污染问题，特别是铅锌冶炼过程产生的烟灰，本方法的优势更加明显。一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法，包括以下步骤：(1)常压碱浸在浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、搅拌速度为50～1000r/min的条件下对含砷烟尘进行常压碱浸出处理；过滤得浸出液和浸出渣；所述液固体积质量比是指以ml/g计，NaOH溶液与含砷烟尘的体积质量比；(2)浸出液催化氧化通过催化氧化的方式，向步骤(1)所得浸出液中加入氧化性气体和催化剂，将浸出液中的As3+转变成As5+；(3)氧化后液沉砷将步骤(2)所得氧化后的浸出液pH值调至1.5～3，以连续加料的方式加入CaO、Ca(OH)2中的一种或两种作为沉砷剂，使所述浸出液中Ca与As的摩尔比为2～8:1，沉降时间为5～100小时，反应温度为10℃～90℃；(4)沉淀转化为固砷矿物再向步骤(3)所得反应体系中添加铁盐溶液，同时加入中和剂调控反应在pH值1.5～3条件下使Fe3+与AsO43-反应生成高稳定性的固砷矿物，反应体系中Fe与As的摩尔比控制在1～5:1；所述铁盐溶液为硫酸铁溶液、氯化铁溶液或硝酸铁溶液溶液中的至少一种，所述中和剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠溶液中的至少一种；(5)浸出渣洗涤将步骤(1)所得浸出渣采用流态化洗涤，将浸出渣中的可溶砷降至0.1％以下；洗液可返浸出即返回步骤(1)用于配制碱浸所用的料液；(6)洗渣回收有价金属将步骤(5)所得洗渣干燥后配入木炭、煤和适量纯碱，在反应器内于900～1200℃、有C、CO条件作用下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；将所述烟尘返回还原熔炼或常压碱浸步骤；将所述泡渣送铅冶炼；将所述铅锑合金进行氧化吹炼，在隔焰的条件下通入空气(温度优选650～800℃)，获得锑蒸汽、吹炼渣和粗铅；将所述锑蒸汽氧化生成三氧化二锑，作为锑白产品；将所述吹炼渣返回还原熔炼工序；将所述粗铅送铅精炼。利用锑氧化产生的大量热维持反应器必须的温度和炉内锑液温度；由于融体表面金属锑的浓度占绝对优势，金属锑性质比铅、铋活泼，使合金液中的锑氧化成三氧化二锑挥发进入烟尘，铅、铋则留在反应器底铅中，实现一炉两用。本专利技术所述含砷烟尘以质量百分比计包括以下主要成分：砷:1％～60％，锑:1％～55％，铅:0.1％～35％，锌:0.1％～30％，铜:0.1％～5％，碲:0.01％～3％，硒:0.01％～3％。本专利技术上述含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法，其中步骤(1)中所述浸出为常压碱浸，控制NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、搅拌速度为50～1000r/min，所述液固体积质量比是指以ml/g计，NaOH溶液与含砷烟尘的体积质量比。。步骤(2)中所述催化氧化的工序中，所述氧化性气体为氧气、空气或富氧空气；优选地，上述氧化性气体的气体流量控制在1～20L/min。步骤(2)中所述催化氧化的工序中，所述催化剂为KMnO4；优选地，反应体系中As与Mn摩尔比控制在5:1～50:1。步骤(2)中所述催化氧化的工序中，催化氧化体系控制的反应温度为30℃～120℃。步骤(3)中所述氧化后液沉砷采用石灰沉砷法。步骤(3)中所述石灰沉砷的条件为，将氧化后液的pH值调至1.5～3，以连续加料的方式加入CaO和Ca(OH)2中的一种或两种作为沉砷剂，Ca/As摩尔比为2～8:1，沉降时间为5～100小时，反应温度为10℃～90℃。步骤(4)中所述沉淀转化为固砷矿物的条件为，在除砷工艺中添加铁盐溶液，同时加入中和剂调控反应在pH值1.5～3条件下使Fe3+与AsO43-反应生成高稳定性的固砷矿物，Fe/As摩尔比控制在1～5：1。所述铁盐溶液为硫酸铁溶液、氯化铁溶液或硝酸铁溶液中的至少一种，所述中和剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠溶液中的至少一种。优选地，所述铁盐溶液和中和剂的加入速度控制在3ml/min～20ml/min。步骤(5)中所述浸出渣洗涤采用流态化洗涤塔洗涤水洗。步骤(6)中所述还原熔炼、氧化吹炼所用的反应器为鼓风炉、反射炉、底吹炉、侧吹炉或顶吹炉，优选为反射炉或底吹炉。本专利技术方法的优点和积极效果:1、本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)常压碱浸在浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、搅拌速度为50～1000r/min的条件下对含砷烟尘进行常压碱浸出处理；过滤得浸出液和浸出渣；所述液固体积质量比是指以ml/g计，NaOH溶液与含砷烟尘的体积质量比；(2)浸出液催化氧化通过催化氧化的方式，向步骤(1)所得浸出液中加入氧化性气体和催化剂，将浸出液中的As

【技术特征摘要】
1.一种含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)常压碱浸在浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、搅拌速度为50～1000r/min的条件下对含砷烟尘进行常压碱浸出处理；过滤得浸出液和浸出渣；所述液固体积质量比是指以ml/g计，NaOH溶液与含砷烟尘的体积质量比；(2)浸出液催化氧化通过催化氧化的方式，向步骤(1)所得浸出液中加入氧化性气体和催化剂，将浸出液中的As3+转变成As5+；(3)氧化后液沉砷将步骤(2)所得氧化后的浸出液pH值调至1.5～3，以连续加料的方式加入CaO、Ca(OH)2中的一种或两种作为沉砷剂，使所述浸出液中Ca与As的摩尔比为2～8:1，沉降时间为5～100小时，反应温度为10℃～90℃；(4)沉淀转化为固砷矿物再向步骤(3)所得反应体系中添加铁盐溶液，同时加入中和剂调控反应在pH值1.5～3条件下使Fe3+与AsO43-反应生成高稳定性的固砷矿物，使反应体系中Fe与As的摩尔比控制在1～5:1；所述铁盐溶液为硫酸铁溶液、氯化铁溶液或硝酸铁溶液中的至少一种，所述中和剂为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠溶液中的至少一种；(5)浸出渣洗涤将步骤(1)所得浸出渣采用流态化洗涤，将浸出渣中的可溶砷降至0.1％以下；(6)洗渣回收有价金属将步骤(5)所得洗渣干燥后配入木炭、煤和适量纯碱，在反应器内于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智勇，刘志宏，李启厚，姚伟，李玉虎，周亚明，蒋涛，李思唯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43