一种从黑铜泥中回收铜碲及砷无害化处理的方法技术

本发明专利技术公开了一种从黑铜泥中回收铜碲及砷无害化处理的方法，具体步骤如下：首先，将黑铜泥与硫酸溶液混合后进行氧压浸出；其次，浸出液经铁粉置换得到海绵铜和置换后液；随后，置换后液经FeSO4溶液和O2协同氧化得到固砷矿物—臭葱石和脱砷后液；最后，脱砷后液经SO2还原产出粗碲。本发明专利技术将铜以海绵铜的形式返回阳极精炼工序进行回收，砷以臭葱石的形态进行固化堆存，碲以粗碲为产品，锑、铋、铅等杂质富集于浸出渣中，实现了铜、碲的回收，砷的无害化处理，锑、铋、铅的富集，具有综合利用率高、无污染、成本低、便于工业化应用等优点。便于工业化应用等优点。便于工业化应用等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种从黑铜泥中回收铜碲及砷无害化处理的方法


[0001]本专利技术涉及冶金技术，具体涉及一种从黑铜泥中分离铜碲及砷无害化处理的方法。

技术介绍

[0002]铜电解精炼过程中，随着电解的进行，电解液中的杂质(砷、锑、铋等)不断累积，当达到一定浓度后在阴极析出，从而影响阴极铜的质量。因此，为避免上述现象发生，需定期净化电解液。目前最常用的净化方法为电积法，净化时，砷、锑、铋、铜等在阴极析出，生成黑色的泥状物即为黑铜泥。
[0003]黑铜泥中含有15～30％的砷、1～6％的碲和40～60％的铜，具有较大的回收价值。黑铜泥中铜、碲和砷的处理方法分为火法工艺和湿法工艺，目前以湿法工艺为主。火法工艺有焙烧法、真空碳还原法等，主要是在高温下将砷转化为易挥发的化合物，铜留在渣相，从而完成分离回收。火法工艺适应性强、流程短，但是存在反应能耗高，设备要求严格，安全隐患大，工作环境不理想等问题，不适宜综合处理黑铜泥。湿法工艺主要包括酸浸法、碱浸法、氧压酸浸法、氧压碱浸法以及焙烧—浸出法，主要是通过控制不同的浸出条件浸出铜、碲和砷。首先，使铜以离子的形态进入浸出液，用于制备硫酸铜等铜盐产品。然后，处理浸出渣，使砷以砷酸(盐)、亚砷酸(盐)的形式进入溶液，随后经还原制备三氧化砷或固化得到砷酸铜、砷酸钙、臭葱石等固砷矿物。
[0004]CN106148702A公布了一种黑铜泥氧化酸浸—氧化沉砷的工艺，使砷和铁形成稳定的臭葱石沉淀，实现砷的开路及无害化处理，但是该工艺未考虑其它元素如碲、锑的回收，所用试剂过氧化氢价格昂贵，成本高、综合回收效果差。CN103290221A公布了一种氧化酸浸—硫化碱浸同时分离铜、砷、锑的方法，该方法产出的砷酸铜、砷酸钠可以用于制备木材防腐剂，但是由于目前市场需求很小，经济价值并不高。另外，该方法的三段浸出工序交替使用酸碱，试剂消耗量大，工艺复杂。CN110643815A公布了一种黑铜泥中砷无害化处理的方法，该方法通过氧化酸浸—中和沉砷—臭葱石固化沉砷等工序，使砷转化为可堆存的砷酸钙和臭葱石，但是工艺繁琐，试剂消耗量大，成本高。
[0005]针对黑铜泥处理工艺存在的有价金属回收率低、固砷化合物不稳定、工艺复杂等问题，本专利技术旨在提供一种从黑铜泥中高效回收铜、碲及砷无害化处理的方法。本专利技术采用氧压酸浸、铁粉置换脱铜、协同氧化沉砷、SO2还原除碲等工艺，旨在实现铜、碲的回收，砷的无害化处理，锑、铋、铅的富集。

技术实现思路

[0006]针对黑铜泥处理工艺存在的有价金属回收率低、固砷化合物不稳定、工艺复杂等问题，本专利技术旨在提供一种从黑铜泥中高效回收有价金属铜、稀散金属碲及砷无害化处理的方法，该方法采用氧压酸浸、铁粉置换脱铜、协同氧化沉砷、SO2还原除碲等工艺，旨在实现铜、碲的回收，砷的无害化处理，锑、铋、铅的富集，具有铜和碲回收率高、砷固化物性质稳
定、流程短、成本低、适合工业化推广等优势。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种从黑铜泥中分离铜、碲及砷无害化处理的方法，包括以下步骤：
[0008](1)氧压酸浸：将黑铜泥与浓度为1
‑
4mol/L的硫酸溶液按照液固比为10
‑
25:1(mL/g)均匀混合，在氧分压0.5
‑
1.2MPa、浸出温度140
‑
180℃、搅拌速度500
‑
800r/min的条件下浸出1
‑
5h；
[0009](2)铁粉置换：浸出结束后，停止通氧，水冷降温后取出浆料进行液固分离；浸出渣洗涤、烘干获得锑、铋的富集渣；浸出液经铁粉置换，按照铁铜摩尔比1
‑
3.5加入铁粉，在温度50
‑
85℃、搅拌速度500
‑
800r/min的条件下，反应15
‑
40min后即可得到铜粉，反应过程中使用碱控制溶液pH值为1.1
‑
1.8；
[0010](3)沉砷实验：取步骤(2)中的置换后液，用碱调节pH值为1
‑
4，调节温度为75
‑
95℃，根据预设铁砷摩尔比1
‑
5，向溶液中以流速为5
‑
18mL/min泵入浓度为0.5
‑
3.5mol/L的硫酸亚铁溶液，以流速为0.1
‑
1mL/min泵入浓度为0.1
‑
3mol/L的碳酸钠溶液，反应过程中以流速为0.8
‑
7L/min持续通氧，反应完成后进行固液分离，沉淀经洗涤、烘干后得到臭葱石；滤液为脱砷后液；
[0011](4)粗碲回收：在温度40
‑
85℃下，以流速0.1
‑
1L/min向脱砷后液中通入SO2气体，反应1
‑
3.5h后获得粗碲。
[0012]优选地，步骤(1)中所述硫酸浓度为1
‑
3mol/L，液固比为10
‑
20:1(mL/g)，氧分压为0.5
‑
1.0MPa，浸出温度为140
‑
160℃，浸出时间为1
‑
4h，搅拌桨转速为500
‑
700r/min，所述液固比为硫酸溶液的体积与黑铜泥质量之比。
[0013]优选地，步骤(2)中所述pH值为1.1
‑
1.6；所述铁铜摩尔比为1.6
‑
1.8；所述反应时间为15
‑
30min；所述所述铁铜摩尔比为铁(II)的摩尔量与铜的摩尔量之比。
[0014]优选地，步骤(3)中所述pH值为1
‑
3；所述温度为80～95℃；所述铁砷摩尔比为1
‑
3；所述硫酸亚铁溶液浓度为1
‑
3mol/L；所述其中硫酸亚铁溶液的加入速率为5
‑
15mL/min；所述碳酸钠溶液浓度为0.5
‑
2mol/L；所述碳酸钠溶液的加入速率为0.1
‑
0.5mL/min；所述氧气的通入速率为1
‑
5L/min；所述铁砷摩尔比为铁的摩尔量与砷的摩尔量之比。
[0015]优选地，步骤(4)中所述温度为50
‑
75℃，所述SO2流速为0.2
‑
0.35L/min，所述反应时间为2
‑
3.5h。
[0016]根据本专利技术实施例，所述黑铜泥原料主要成分为：As 10
‑
35％，Cu 15
‑
45％，Te 1
‑
5％，Sb 0.4
‑
0.8％，Bi 0.4
‑
0.8％。
[0017]本专利技术的技术方案相比以往的技术所具有的优势：
[0018](1)本专利技术对黑铜泥进行氧压酸浸处理，常压氧化酸浸法相比，铜、碲及砷的浸出率高，有利于进一步回收铜、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从黑铜泥中分离铜、碲及砷无害化处理的方法，包括以下步骤：(1)氧压酸浸：将黑铜泥与浓度为1
‑
4mol/L的硫酸溶液按照液固比为10
‑
25:1(mL/g)均匀混合，在氧分压0.5
‑
1.2MPa、浸出温度140
‑
180℃、搅拌速度500
‑
800r/min的条件下浸出1
‑
5h；(2)铁粉置换：浸出结束后，停止通氧，水冷降温后取出浆料进行液固分离；浸出渣洗涤、烘干获得锑、铋的富集渣；浸出液经铁粉置换，按照铁铜摩尔比1
‑
3.5加入铁粉，在温度50
‑
85℃、搅拌速度500
‑
800r/min的条件下，反应15
‑
40min后即可得到铜粉，反应过程中使用碱控制溶液pH值为1.1
‑
1.8；(3)沉砷实验：取步骤(2)中的置换后液，用碱调节pH值为1
‑
4，调节温度为75
‑
95℃，根据预设铁砷摩尔比1
‑
5，向溶液中以流速为5
‑
18mL/min泵入浓度为0.5
‑
3.5mol/L的硫酸亚铁溶液，以流速为0.1
‑
1mL/min泵入浓度为0.1
‑
3mol/L的碳酸钠溶液，反应过程中以流速为0.8
‑
7L/min持续通氧，反应完成后进行固液分离，沉淀经洗涤、烘干后得到臭葱石；滤液为脱砷后液；(4)粗碲回收：在温度40
‑
85℃下，以流速0.1
‑
1L/min向脱砷后液中通入SO2气体，反应1
‑
3.5h后获得粗碲。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中硫酸溶液的浓度为1
‑
3mol/L。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中黑铜泥与硫酸溶液按照液固比10
‑

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