CN103255289B - 一种氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，属于湿法冶金技术领域。将砷冰铜破碎后按照固液比1：3～20g/ml加入碱性溶液中形成矿浆，将矿浆加入加压釜中，通入气体氧化介质，并控制压力0.2~1.8MPa、浸出温度100~200℃、搅拌速率300～600r/min的条件下对矿浆进行氧压碱浸反应1～5h；氧压碱浸后的矿浆经闪蒸、过滤后得到的浸出渣用于回收铜、氧压碱浸浸出液冷却结晶后回收砷。本发明反应过程选择性强，脱砷效果好，自动化程度高、生产效率高、环境污染小，能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，属于湿法冶金技术领域。
背景技术
随着有色金属工业的快速发展，矿产资源供需矛盾日益突出，复杂难处理资源已广泛应用于生产。在以高砷、多杂质的铅精矿为原料的铅冶炼系统中，会产生大量砷冰铜（亦称黄渣），其除含铜、铅、银等有价金属外，还含有砷等杂质，砷的存在使砷冰铜的处理面临严峻的技术和环保压力，所以，处理砷冰铜的关键之处就在于砷的有效脱除和回收。
发明专利申请（CN 201110354232）公开了一种含砷碳金精矿两段焙烧综合回收砷的工艺，将含砷碳金精矿进行两段焙烧处理，产生的含尘烟气先通过布袋收砷装置回收三氧化砷，然后在制酸系统进行湿法净化，产生含砷稀酸；将焙烧后产生的焙砂用稀硫酸浸泡，产生含砷酸浸液，上述方法工艺过程较为复杂且为火法处理工艺，将会污染环境。发明专利申请（CN 201110020607）公开了一种湿法处理含砷铅阳极泥工艺，工艺流程为：碱浸脱砷-出滤液沉铅锑-氯盐体系浸出-水解锑铋-置换铜-酸浸渣转型；转型后渣含铅，锑，金，银，进入火法熔炼系统。发明专利申请（CN 200710034474）公开了一种高砷铅阳极泥脱砷方法，将高砷铅阳极泥，加碱液，在不断鼓入空气和加温的条件下，经碱浸出；脱砷后的铅阳极泥，利用已知工艺综合回收金银及其它有价金属；浸出液中含有砷酸钠，经石灰沉砷回收砷精矿，沉砷后的溶液补充碱液返回到碱浸出工序。上述两个发明仅提及碱浸的回收砷方法，碱浸法回收砷相较氧压碱浸法，碱浸法回收砷反应时间较长且砷浸出率不理想。砷冰铜在工业生产中通常采用火法工艺处理，如反射炉氧化熔炼、转炉吹炼、鼓风炉和电炉熔炼、加碱焙烧与水浸等，这些方法除砷效果差、砷会二次污染环境，且均存在能耗高、金属综合回收率低、工艺流程长等缺点，已不适应行业和社会经济发展的要求。其它湿法工艺鲜有报道，仅如硫酸浸出脱砷，但该技术脱砷效果不理想，且会产生AsH3气体污染环境甚至致人伤亡。
发明内容
本发明就是针对上述各发明中的问题及不足，提供一种氧压碱浸砷冰铜脱除回收砷的方法，该方法反应过程快捷、选择性强，脱砷效果好，工艺过程能耗低、环境污染少，自动化程度高，生产效率高。
本发明的氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其具体步骤包括如下:
（1）首先将砷冰铜破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1：3～20g/ml加入碱性溶液中形成矿浆，碱性溶液中碱的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的0.8～2.0倍；将矿浆加入加压釜中，通入气体氧化介质，并控制压力0.2~1.8MPa、浸出温度100~200℃、搅拌速率300～600r/min的条件下对矿浆进行氧压碱浸反应1～5h；
（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸、过滤，得到氧压碱浸浸出液和浸出渣；将得到的浸出渣用热水洗涤、过滤后用于回收铜；
（3）将步骤（2）中过滤得到的氧压碱浸浸出液冷却结晶，进行固液分离后既得到砷酸盐结晶和结晶母液，结晶母液经补充碱量至氧压碱浸所需要的浓度后返回步骤（1）中继续浸出砷冰铜；或者将结晶母液经过固砷反应后过滤得到固砷渣和滤液，固砷渣安全存放，滤液直接达标排放。
所述步骤（1）中的砷冰铜的主要成分及质量百分比为：砷2%～40%，铜10%～60%，铅5%～30%。
所述步骤（1）中碱性溶液为NaOH、KOH或Ca(OH)2溶液中的一种或几种任意比例混合物。
所述步骤（1）中气体氧化介质为空气、富氧空气、工业氧气或医疗氧气中的一种或几种任意比例混合气体。
所述步骤（1）中氧压碱浸为一段浸出或多段浸出，直到砷的浸出率为90wt%以上。所述步骤（2）中的闪蒸是将氧压碱浸后的矿浆从加压釜中排出，使排出的矿浆压
力降为常压。
所述步骤（2）的洗涤中热水温度为50～100℃，洗涤次数为1～5次。
所述步骤（3）中热的氧压碱浸滤液冷却结晶温度为15～30℃。
所述步骤（3）中砷酸盐结晶为砷酸钠、砷酸钾、或砷酸钙结晶中的一种或几种任意比例混合物。
所述步骤（3）中固砷试剂为钙的化合物和铁盐，钙的化合物为CaO或Ca(OH)2一种或两种任意比例混合物，其中加入的钙与结晶母液中As的摩尔比为4～10。
本发明具有以下效果和优点：
（1）该回收砷的方法为湿法工艺，能耗低、环境污染少，自动化程度高，生产效率高；
（2）该回收砷的方法为氧压碱浸，反应过程快捷、选择性强，脱砷效果好，脱砷率大于98%；
（3）碱性浸出液中的砷以砷酸钠、砷酸钾、砷酸钙形式回收，避免了砷的二次污染；
（4）结晶母液能循环使用，也能经CaO、Ca(OH)2或铁盐处理后达标排放。
附图说明
图1是本发明氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1及具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施方式一：如图1氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法的工艺流程图所示，
其具体步骤包括如下:（1）首先将500g砷冰铜（主要成分及质量百分比为：铜48.5%，铅10.23%，砷22.8%）破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1：10g/ml加入NaOH溶液中形成矿浆，NaOH溶液的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的1.6倍，将矿浆加入卧式加压釜中，通入空气氧化介质，并控制压力1.0MPa、浸出温度150℃、搅拌速率500r/min的条件下矿浆进行氧压碱浸反应2h；（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸（将氧压碱浸后的矿浆从加压釜中排出，使排出的矿浆压力降为常压）、过滤，得到的滤渣用100℃热水洗涤1次，过滤后得到的浸出渣（主要成分及质量百分比为：铜54.2%，铅12.8%，砷0.21%）用于回收铜、含砷量为23.2g/L的浸出液用于回收砷；（3）将步骤（2）中热的氧压碱浸滤液冷却至30℃结晶，进行固液分离后既可得到砷酸钠结晶和结晶母液，结晶母液可以经补充碱量至氧压碱浸所需要的浓度后返回步骤（1）中继续浸出砷冰铜。
经处理，砷的一段浸出率为99.12%，浸出率较高，不需进行两段浸出。
实施方式二: 如图1氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法的工艺流程图所示，
其具体步骤包括如下:（1）首先将5kg砷冰铜（主要成分及质量百分比为：铜34.56%，铅16.25%，砷5.73%）破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1:5g/ml加入KOH溶液中形成矿浆，KOH溶液的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的1.2倍，将矿浆加入卧式加压釜中，通入富氧空气氧化介质，并控制压力0.6MPa、浸出温度120℃、搅拌速率500r/min的条件下矿浆进行氧压碱浸反应4h；（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸（将氧压碱浸后的矿浆从加压釜中排出，使排出的矿浆压力降为常压）、过滤，得到的滤渣用50℃热水洗涤5次，过滤后得到的浸出渣（主要成分及质量百分比为：铜35.2%，铅14.6%，砷0.08%）用于回收铜、含砷量为11.32g/L的浸出液用于回收砷；（3）将步骤（2）中热的氧压碱浸滤液冷却至15℃结晶，进行固液分离后既可得到砷酸钾结晶和结晶母液，结晶母液加入质量比为1:1的CaO和Ca(OH)2（加入的钙与结晶母液中As的摩尔比为10）及铁盐经固砷反应后过滤得到固砷渣和滤液，固砷渣安全存放，滤液直接达标排放。
经处理，砷的一段浸出率为98.47%，浸出率较高，不需进行两段浸出。
实施方式三: 如图1氧压碱浸砷冰脱除和回收砷的方法的工艺流程图所示，
其具体步骤包括如下:（1）首先将250kg砷冰铜（主要成分及质量百分比为：铜31.75%，铅14.61%，砷15.8%）破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1:8g/ml加入Ca(OH)2溶液中形成矿浆，Ca(OH)2溶液的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的1.8倍，将矿浆加入立式加压釜中，通入体积比为3:1的工业氧气和医疗氧气作为氧化介质，并控制压力1.5MPa、浸出温度160℃、搅拌速率500r/min的条件下矿浆进行氧压碱浸反应3h；（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸（将氧压碱浸后的矿浆从加压釜中排出，使排出的矿浆压力降为常压）、过滤，得到的滤渣用70℃热水洗涤2次，过滤后得到的浸出渣（主要成分及质量百分比为：铜33.6%，铅16.1%，砷0.14%）用于回收铜、含砷量为18.2 g/L的浸出液用于回收砷；（3）将步骤（2）中热的氧压碱浸滤液冷却至15℃结晶，进行固液分离后既可得到砷酸钙结晶和结晶母液，结晶母液可以经补充碱量至氧压碱浸所需要的浓度后返回步骤（1）中继续浸出砷冰铜。
经处理，砷的一段浸出率为98.63%，浸出率较高，不需进行两段浸出。
实施方式四: 如图1氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法的工艺流程图所示，其具体步骤包括如下:（1）首先将500g砷冰铜（主要成分及质量百分比为铜40.5%，铅13.26%，砷2.54%）破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1:3g/ml加入KOH和NaOH（质量比为1:1）溶液中形成矿浆，KOH和NaOH溶液的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的0.8倍，将矿浆加入卧式加压釜中，通入富氧空气氧化介质，并控制压力0.2MPa、浸出温度100℃、搅拌速率300r/min的条件下矿浆进行氧压碱浸反应1h；（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸（将氧压碱浸后的矿浆从加压釜中排出，使排出的矿浆压力降为常压）、过滤，得到的滤渣用80℃热水洗涤4次，过滤后得到的浸出渣（主要成分及质量百分比为：铜41.65%，铅13.78%，砷1.14%）用于回收铜、含砷量为6.82g/L的浸出液用于回收砷；3）将步骤（2）中热的氧压碱浸滤液冷却至15℃结晶，进行固液分离后既可得到砷酸钾及砷酸钠结晶和结晶母液，结晶母液加入Ca(OH)2（加入的钙与结晶母液中As的摩尔比为4）和铁盐经固砷反应后过滤得到固砷渣和滤液，固砷渣安全存放，滤液直接达标排放。
经处理，砷的一段浸出率为60.67%，浸出率不高，需进行第二段浸出。
实施方式五: 如图1氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法的工艺流程图所示，
其具体步骤包括如下:（1）首先将500g砷冰铜（主要成分及质量百分比为：铜30.24%，铅25.68%，砷10.92%）破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1:20g/ml加入NaOH溶液中形成矿浆，NaOH溶液的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的2.0倍，将矿浆加入卧式加压釜中，通入空气氧化介质，并控制压力1.8MPa、浸出温度200℃、搅拌速率600r/min的条件下矿浆进行氧压碱浸反应5h；（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸（将氧压碱浸后的矿浆从加压釜中排出，使排出的矿浆压力降为常压）、过滤，得到的滤渣用100℃热水洗涤1次，过滤后得到的浸出渣（主要成分及质量百分比为：铜34.47%，铅29.14%，砷0.08%）用于回收铜、含砷量为7.94g/L的浸出液用于回收砷；（3）将步骤（2）中热的氧压碱浸滤液冷却至20℃结晶，进行固液分离后既可得到砷酸钠结晶和结晶母液，结晶母液加入Ca(OH)2（加入的钙与结晶母液中As的摩尔比为6）和铁盐经固砷反应后过滤得到固砷渣和滤液，固砷渣安全存放，滤液直接达标排放。
经处理，砷的一段浸出率为99.36%，浸出率较高，不需进行两段浸出。
实施方式六: 如图1氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法的工艺流程图所示，
其具体步骤包括如下:（1）首先将500g砷冰铜（主要成分及质量百分比为：铜36.24%，铅20.32%，砷2%）破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1:20g/ml加入NaOH溶液中形成矿浆，NaOH溶液的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的2.0倍，将矿浆加入卧式加压釜中，通入空气氧化介质，并控制压力1.8MPa、浸出温度200℃、搅拌速率600r/min的条件下矿浆进行氧压碱浸反应5h；（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸（将氧压碱浸后的矿浆从加压釜中排出，使排出的矿浆压力降为常压）、过滤，得到的滤渣用100℃热水洗涤1次，过滤后得到的浸出渣（主要成分及质量百分比为：铜37.58%，铅21.63%，砷0.02%）用于回收铜、含砷量为7.8g/L的浸出液用于回收砷；（3）将步骤（2）中热的氧压碱浸滤液冷却至20℃结晶，进行固液分离后既可得到砷酸钠结晶和结晶母液，结晶母液加入Ca(OH)2（加入的钙与结晶母液中As的摩尔比为6）和铁盐经固砷反应后过滤得到固砷渣和滤液，固砷渣安全存放，滤液直接达标排放。
经处理，砷的一段浸出率为99%，浸出率较高，不需进行两段浸出。
Claims (7)
1.一种氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其特征在于具体步骤包括如下:
（1）首先将砷冰铜破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1：3～20g/ml加入碱性溶液中形成矿浆，碱性溶液中碱的用量为与砷冰铜中的砷锑完全反应的理论消耗质量的0.8～2.0倍，将矿浆加入加压釜中，通入气体氧化介质，并控制压力0.2～0.6MPa、浸出温度100～160℃、搅拌速率300～600r/min的条件下对矿浆进行氧压碱浸反应1～5h；
（2）将氧压碱浸后的矿浆经闪蒸、过滤，得到的浸出渣用热水洗涤，过滤后得到的浸出渣用于回收铜；
（3）将步骤（2）中过滤得到的氧压碱浸浸出液冷却结晶，进行固液分离后既得到砷酸盐结晶和结晶母液，结晶母液经补充碱量至氧压碱浸所需要的浓度后返回步骤（1）中继续浸出砷冰铜；或者将结晶母液经过固砷反应后过滤得到固砷渣和滤液。
2.根据权利要求1所述的氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中的砷冰铜的主要成分及质量百分比为：砷2%～40%，铜10%～60%，铅5%～30%。
3.根据权利要求1所述的氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中碱性溶液为NaOH、KOH或Ca(OH)2溶液中的一种或几种任意比例混合物。
4.根据权利要求1所述的氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中气体氧化介质为空气、富氧空气、工业氧气或医疗氧气中的一种或几种任意比例混合气体。
5.根据权利要求1所述的氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其特征在于：所述步骤（1）中氧压碱浸为一段或多段浸出，直到砷的浸出率为90wt%以上。
6.根据权利要求1所述的氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其特征在于：所述步骤（2）中洗涤的热水温度为50～100℃，洗涤次数为1～5次。
7.根据权利要求1所述的氧压碱浸砷冰铜脱除和回收砷的方法，其特征在于：所述步骤（3）中热的氧压碱浸滤液冷却结晶温度为15～30℃。
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