CN101148696A - 一种金属矿湿法脱砷方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属矿湿法脱砷方法，该方法利用低价砷具有还原性、砷的氧化物是砷酸酐的化学特性，设置氧化焙烧，捕集剂捕集、水或碱性液浸出的特殊工艺，实现砷与金属分离。该湿法脱砷工艺，优化了生产环境，有利于环保，且其设备投资小，工艺操作简便。

Description

一种金属矿湿法脱砷方法

技术领域

本发明涉及金属矿冶炼领域，特别是涉及一种金属矿脱砷方法。

背景技术

金属矿脱砷的常规方法主要有高温挥发法和高温高压法。高温挥发法是利用砷的氧化物易挥发的特性，进行挥发焙烧。焙烧时三氧化二砷挥发，随烟气进入烟道(管道)，冷却后被布袋收集，达到与金属分离的目的。但三氧化二砷是剧毒物质，恶化劳动环境，造成严重的环境污染，破坏生态平衡。高温高压法则主要包括三种工艺。(1)原料中Fe/As比恰当时，采用高温高压酸性浸出工艺；(2)高温高压碱性浸出工艺；(3)高温高压氨性浸出工艺。高温高压法虽然能够实现金属与砷的分离，但其设备投资大，腐蚀严重，操作复杂，设备养护费用高，产品成本高。因此，针对以上缺陷，实有必要研发一种高效环保的金属矿脱砷方法。

发明内容

针对以上问题，本发明的主要目的在于提供一种金属矿湿法脱砷方法，该方法利用低价砷具有还原性、砷的氧化物是砷酸酐的化学特性，设置氧化焙烧，捕集剂捕集、水或碱性液浸出的特殊工艺，实现砷与金属分离，该湿法脱砷工艺，优化了生产环境，有利于环保，且其设备投资小，工艺操作简便。

为达到以上目的，本发明提供的一种金属矿湿法脱砷方法，其主要包括以下步骤：

a.破碎，首先将含砷金属矿原料烘干，然后破碎；

b.配料，向上述含砷金属矿原料碎末配入一定量的捕集剂；

c.焙烧，将上述原料和捕集剂的混合料送入炉中，进行焙烧；

d.浸出，经上述焙烧已氧化的炉料(焙砂)，加入浸出液进行搅拌浸出；

e.过滤，浸出完毕后，进行液固分离；

f.脱砷，上述过滤所得固体，送至后续工序加工，所得液体则加入石灰乳，煮沸，产生沉淀；

g.后处理，过滤出上述煮沸所得的沉淀物，再焙烧一段时间后即得到可掩埋的含砷废料。

其中，所述步骤a中，将含砷金属矿原料破碎至80～300目；

所述步骤b中，捕集剂可为硫酸钠、碳酸铵、硫酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠中的一种或任意几种的混合，其用量为含砷金属矿原料中砷理论含量的1～6倍，以重量计算；

所述步骤c中焙烧炉可选用回转窑、多膛炉、马弗炉中的任意一种，焙烧时间为2-4小时，焙烧温度控制为700～1000℃，其中该步骤所发生的化学反应为利用低价砷的还原性，通过氧化焙烧，生成亚砷酸酐，以金属铜、镍、铅、锡为例，其反应式为：

Cu₃As+O₂→Cu₂O+As₂O₃

NiAs+O₂→NiO+As₂O₃

PbAs+O₂→PbO+As₂O₃

SnAs+O₂→SnO₂+As₂O₃

而在步骤b所加入的捕集剂存在时，上述反应所生成的亚砷酸酐进一步生成可溶性盐，反应式为：

M+As₂O₃+O₂→M₃AsO₄(M＝Na⁺、NH₄ ⁺)；

所述步骤d中浸出液是水或碱液，浸出温度为20～80℃，最佳浸出温度为40～80℃，浸出时间为0.5～3小时，最佳浸出时间为1小时，浸出液的液固比为3～4；另外，浸出过程中可加入助浸剂，加入量为浸出液重量比的2～10％，而所述助浸剂可为氢氧化钙、氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或任意几种的混合；

所述步骤f中所得固体为金属氧化物，即为合格的精矿，送至后续工艺进行深加工，而所述液体即为含砷废液，加入废液中砷理论含量100～130％(重量百分比)的石灰乳煮沸0.5～3小时沉淀砷，过滤后焙烧(500～800℃)，即得到可安全掩埋的砷废料(步骤g)，该砷废料还可用于湿法制备砒霜，其中砷废液在沸腾下加石灰乳的反应式为：

M₃AsO₄+Ca(OH)₂→Ca₃(AsO₄)₂↓+MOH(M＝Na⁺、NH₄ ⁺)；

另外，所述步骤g之后还可以增加一再生步骤h，其向步骤f煮沸后过滤所剩液体中加入与捕集剂酸根相应的酸试剂，使捕集剂再生，以返回使用。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本工艺是湿法工艺，由于三氧化二砷是剧毒物质，因此，本工艺具有高温挥发法不可比拟的优越性，焙烧实验室的砷含量仅为0.028μg/m³，比国标对生产车间的要求(0.003mg/m³)低100倍以上；

2.本工艺使用中温常压条件，设备投资小，有利于在中小企业间推广应用；

3.本工艺操作简便，易于工业化；

4.虽然要使用捕集剂，但捕集剂来源广，易得，而且捕集剂可再生。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例对本发明进一步详述：

实施例1

取30克某古代提银渣(镍24.89％、铜32.47％、砷29.42％，以重量百分数计算)，破碎至160目占85％，配入捕集剂理论量的1.05倍，在800℃下氧化焙烧2.5小时.焙砂在助浸剂为浸出液重量比的2％，温度60℃下，液固比为4条件下，搅拌浸出1小时，过滤后得到铜精矿含铜35.15％、镍27.08％、砷0.48％，铜精矿送萃取电积工艺深加工，砷碱液进一步处理，本工艺除砷率达99.45％。

实施例2

取30克锡硬头(砷21.22％、锡23.47％、铁52.74％、硫0.76％，以重量百分数计算)，破碎至100目，配入理论量1.2倍的捕集剂，在800℃下氧化焙烧2.5小时。焙砂在助浸剂为浸出液重量比的10％，温度95℃，液固比为4的条件下搅拌1小时。过滤后，锡精矿含砷0.27％，砷的脱除率达98.10％。

实施例3

取30克砷冰铜(铜14.85％、锌0.96％、铁23.95％、锡12.25％、砷8.96％，以重量百分数计算)，破碎至80目，配入理论量4.5倍的捕集剂，在800～830℃下氧化焙烧2.5小时。焙砂在助浸剂为浸出液重量比的10％，温度为常温，液固比为4的条件下搅拌1.5小时，过滤后，铜精矿含铜15.40％、铁15.06％、锡10.18％、砷0.028％，砷的脱除率达99.96％。

实施例4

取30克硫酸渣(铁57％、砷0.8％，以重量百分数计算)，配入理论量5.0倍的捕集剂，在900～950℃下氧化焙烧2.0小时。焙砂在助浸剂为浸出液重量比的2％，温度为40℃，液固比为4的条件下搅拌1.0小时。过滤后，得到铁精矿含铁63.25％、砷0.06％，铁精矿入炉冶炼，砷的脱除率达99.16％。

以上已对其发明内容作了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都不会超出本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.配料，向含砷金属矿原料中配入捕集剂；

b.焙烧，将上述原料和捕集剂的混合料送入炉中，焙烧2-4小时，焙烧温度控制为700～1000℃；

c.浸出，经上述焙烧已氧化的炉料，加入浸出液进行搅拌浸出；

d.过滤，浸出完毕后，进行液固分离；

e.脱砷，上述过滤所得固体，送至后续工序加工，所得液体则加入石灰乳，煮沸，产生沉淀；

f.后处理，过滤出上述煮沸所得的沉淀物，焙烧后即得到能安全掩埋的含砷废料。

2.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤a之前再加入一破碎步骤，将含砷金属矿原料烘干，然后破碎至80～300目。

3.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤a中，捕集剂为硫酸钠、碳酸铵、硫酸铵、碳酸钠、碳酸氢钠、硝酸钠中的一种或任意几种的混合，其用量为含砷金属矿原料中砷理论含量的1～6倍，以重量计算。

4.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤b中焙烧炉选用回转窑、多膛炉、马弗炉中的任意一种。

5.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤c中浸出液是水或碱液其中任意一种，浸出温度为20～80℃，而最佳浸出温度为40～80℃，浸出时间为0.5～3小时，而最佳浸出时间为1小时，浸出液的液固比为3～4。

6.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤c浸出过程中可加入助浸剂，加入量为浸出液重量比的2～10％，而所述助浸剂可为氢氧化钙、氢氧化钠、氨水、氢氧化钾中的一种或任意几种的混合。

7.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤e中所得固体为金属氧化物，即为合格的精矿，送至后续工艺进行深加工，而所述液体即为含砷废液，以重量比计算，加入废液中砷理论含量100～130％的石灰乳煮沸0.5～3小时，。

8.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤f中焙烧温度控制为500～800℃。

9.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤f所得到的砷废料用于湿法制备砒霜。

10.根据权利要求1所述的一种金属矿湿法脱砷方法，其特征在于，所述步骤f之后再增加一再生步骤g，其具体为向步骤e煮沸后过滤所剩液体中加入与捕集剂酸根相应的酸试剂，使捕集剂再生。