一种铜冶炼污酸与含砷烟尘协同处理的方法技术

本发明专利技术涉及一种铜冶炼污酸与含砷烟尘协同处理的方法，包括锌、铜、铅等有价金属的回收处理，以及污酸和铜冶炼烟尘两种含砷物料中砷的无害化处理。本发明专利技术原料适应性强、有价金属回收率高，工艺选择性好，可实现污酸和烟尘两种含砷物料中砷的无害化处理，合成的臭葱石稳定性好适合长期堆存，减少了砷在铜冶炼系统循环积累，同时高效利用污酸浸出，达到了污酸高效协同处理含砷烟尘的目的。效协同处理含砷烟尘的目的。效协同处理含砷烟尘的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种铜冶炼污酸与含砷烟尘协同处理的方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种铜冶炼污酸与含砷烟尘协同处理的方法。

技术介绍

[0002]在铜的火法冶炼过程中，会产生大量的冶炼烟尘。烟尘中含有大量的铜、锌、砷等，若不回收处理，不仅会造成资源的浪费，还会污染环境。现阶段，部分冶金企业直接将含砷烟尘以堆存的形式处理，由于烟尘中含有大量的可溶性砷，直接堆存会对周围环境造成严重影响；而部分烟尘则作为原料返回冶炼系统，随着冶炼原料含砷逐渐增高，含砷烟尘不仅会造成砷在系统中大量积累，还会对产品质量和后期制酸工序造成不利影响。由此可见，含砷烟尘的综合回收处理具有重要意义。与此同时，由于铜冶炼污酸中含有大量的有害元素砷以及铜、锌、铁等有价元素，目前采用硫化法处理污酸存在硫化砷渣堆存难、溶液中的酸未能合理利用等问题，采用石灰中和法处理污酸存在石膏量大、石膏含砷高不易出售、亚砷酸钙或砷酸钙稳定性较差等问题，污酸如何实现高效综合治理，也是冶金企业关注的重点。
[0003]CN108358969A公布了一种利用含砷烟尘合成苄基胂酸的方法，将烟尘与氢氧化钠按一定比例加入反应釜后，在脱水干燥的条件下过滤净化加入氯化苄和硫酸得到苄基胂酸，但脱砷率不高且引入了氯离子，对冶炼系统会造成不利影响，后期有价金属含砷率也会相对较高。CN106893869A公布了一种直接挥发生产单质砷的方法，将木炭与含砷烟尘混料放入还原炉直接反应得到单质砷，并利用直流热炉脱除渣中剩余的砷，从而实现砷的资源化，但生产流程长且复杂，有价金属回收率不高，生产成本较高。CN109913658A公布了一种含砷烟尘酸浸液的处理方式，通过SO2还原沉砷，结晶母液采用溶剂萃取的方法回收铜，再次利用溶剂萃取回收萃余液的锌，此专利技术虽金属回收率可观但萃取过程操作繁琐。CN101817553A公布了一种采用硫酸浸出含砷烟尘的方法，在加压氧化条件下加入黄铁矿得到砷酸铁和硫磺混合固体，其中硫酸直接回用于浸出，但有价金属未能得到回收，造成资源浪费。CN110451680A公布了一种冶炼污酸的处理方法，先将溶液中的铅以硫酸铅的形式回收，随后采用硫化法回收铜，沉铜后液再次加入硫化剂脱除砷，最后通过加入电石渣调节pH值得到石膏，虽然该方法能够回收有价金属，但工艺复杂，硫化砷渣难以处理且未能有效利用污酸中的氢离子。
[0004]目前，含砷烟尘的脱砷技术主要分为火法工艺和湿法工艺，其中火法工艺主要分为直接焙烧挥发法、氧化焙烧挥发法、还原焙烧法，根据砷在烟尘中的存在价态，将砷氧化或还原为易挥发的As2O3，实现与其他元素的分离。湿法工艺主要分为水浸法、酸浸法、碱浸法，根据烟尘中元素成分和物相的不同选择合适的浸出剂，利用砷酸铁法、硫化砷法、砷酸钙法等实现浸出液的砷与其他元素的分离。
[0005]火法处理虽然操作简单，但存在金属损失大、环境污染严重等不足，湿法处理烟尘由于其金属回收率高、环保等优势受到冶金研究者的重视。现阶段，湿法处理主要采用酸浸或碱浸的方法使烟尘中的砷或其他有价金属元素进入溶液。其中，稀硫酸浸出作为现大多
数冶金企业浸出烟尘的主要手段，能够使烟尘中铜、锌、铁、砷等元素进入到溶液。脱砷阶段，传统的石灰
‑
铁盐法、硫化法、石灰中和法虽能有效脱除砷元素，但含砷固废稳定性差，容易出现砷返溶，存在安全隐患。因此，如何有效降低脱铜成本、砷的高效脱除固化等问题还有待改进和发展。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种污酸与含砷烟尘协同处理的方法，适用于铜冶炼过程产生的烟尘的综合回收处理。在常压酸浸工序，采用污酸浸出含砷烟尘元素浸出率高、操作简单，实现了危废的合理利用。在铁粉置换工序，采用铁粉置换酸浸液中的铜、铜回收率高、粗铜含砷低可直接送至电解系统。在常压/氧压沉砷工序，根据溶液中砷的价态不同，采用氧压或常压通氧脱砷，生成稳定性良好的臭葱石，实现污酸和含砷烟尘中砷的高效脱除以及稳定固化。
[0007]本专利技术的方案是利用污酸常压浸出含砷烟尘，使铜、锌、砷、铁等元素进入溶液，液固分离后得到浸出渣和酸浸液，浸出渣直接送入铅冶炼系统回收铅。利用铁粉置换酸浸液中的铜得到粗铜和脱铜后液，粗铜含砷低可直接作为原料返回电解系统。再根据脱铜后液中砷价态的不同采用常压或氧压沉砷得到稳定性良好的臭葱石。最后得到杂质含量低的硫酸锌溶液可直接送至锌电积工艺或蒸发结晶得到硫酸锌产品。本专利技术原料适应性广、有价金属回收率高，操作简单，成本较低、砷脱除率高且臭葱石稳定性好，实现了污酸和烟尘中砷的无害化处理。
[0008]一种铜冶炼污酸与含砷烟尘协同处理的方法，包括以下步骤：
[0009](1)常压酸浸
[0010]在污酸氢离子浓度0.05mol/L～1mol/L、浸出时间1～10h、浸出温度30～90℃、液固体积质量比为3:1～10:1(mL:g)、搅拌速度300
‑
700r/min的条件下对含砷烟尘进行常压酸浸处理得酸浸液和浸出渣，浸出渣含砷低直接送至铅冶炼系统回收铅。所述液固体积质量比是指以mL/g计，污酸溶液与烟尘的体积质量比。
[0011](2)铁粉置换
[0012]将铁粉和酸浸液混合搅拌，在Fe/Cu摩尔比为1:1～2:1、pH值为0.1～1.5、置换温度25～90℃、置换时间1～10h、搅拌速度300～700r/min的条件下，反应得到含砷较低的粗铜和含砷溶液，粗铜可直接送至铜电解系统。铁粉进入溶液为后续常压/氧压沉砷合成臭葱石提供铁源；所述的Fe/Cu为1:1～2:1是指加入还原铁粉的量与溶液中Cu元素的量的摩尔比为1:1～2:1。所述的还原铁粉为纯度为98％以上的铁粉。
[0013](3)氧压沉砷
[0014]若溶液中砷主要为As(III)，则向步骤(2)所得含砷溶液加入FeSO4，控制Fe/As摩尔比为1:1～2:1，调节pH值至1～2，氧分压0.1～2MPa，反应时间1～10h，反应温度80～150℃，得到稳定性良好的臭葱石。所述的Fe/As为1:1～2:1是指加入FeSO4中Fe元素的量与溶液中As元素的量的摩尔比为1:1～2:1。
[0015](4)常压沉砷
[0016]若溶液中砷主要为As(V)，则向步骤(2)所得脱铜后液加入FeSO4，控制Fe/As摩尔比为1:1～2:1，调节pH值至1～2，氧气流速10～200mL/min，反应时间1～24h，反应温度25
‑
90℃，得到稳定性良好的臭葱石。所述的Fe/As为1:1～2:1是指加入FeSO4中Fe的量与溶液中As元素的量的摩尔比为1:1～2:1。
[0017]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％～55％，锌：1～35％，铜：0.1～35％，铅：1％～35％，铁：1～30％。
[0018]本专利技术所述污酸中氢离子浓度为0.05～1mol/L，As浓度为0.1g/L～30g/L。
[0019]优选地，所述步骤(1)中污酸氢离子浓度为0.1mol/L～0.5mol本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜冶炼污酸与含砷烟尘协同处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)常压酸浸在污酸氢离子浓度0.05mol/L～1mol/L、浸出时间1～10h、浸出温度30～90℃、污酸与含砷烟尘的液固体积质量比为3:1～10:1(mL:g)、搅拌速度300
‑
700r/min的条件下对含砷烟尘进行常压酸浸处理得酸浸液和浸出渣，浸出渣直接送至铅冶炼系统回收铅；(2)铁粉置换将铁粉和步骤(1)所得酸浸液混合搅拌，在Fe/Cu摩尔比为1:1～2:1、pH值为0.1～1.5、置换温度25～90℃、置换时间1～10h、搅拌速度300～700r/min的条件下，反应得到含砷较低的粗铜和含砷溶液，粗铜直接送至铜电解系统；(3)氧压沉砷若步骤(2)所得含砷溶液中砷主要为As(III)，则该溶液中加入FeSO4，控制Fe/As摩尔比为1:1～2:1，调节pH值至1～2，氧分压0.1～2MPa，反应时间1～10h，反应温度80～150℃，得臭葱石；(4)常压沉砷若步骤(2)所得含砷溶液中砷主要为As(V)，则向步骤(2)所得脱铜后液加入FeSO4，控制Fe/As摩尔比为1:1～2:1，调节pH值至1～2，氧气流速10～200mL/min，反应时间1～24h，反应温度25～90℃，得臭葱石。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述含砷烟尘以质量百分比计包括以下主要成分：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智勇，刘志宏，张家润，周蓬勃，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：