CN103555945B - 一种利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法 - Google Patents
一种利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是一种利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，步骤是：在含As＞1mg/L，Sb＞1mg/L的烟尘酸浸液中加入酸，pH=0.5~4；加入冶炼炉渣、氧化剂，使冶炼炉渣在酸性、氧化气氛下与酸浸液中的砷、锑离子发生反应生成沉淀，控制溶液温度为60~95℃，保温反应1~3h；反应结束后，向溶液中加入中和剂，控制pH=4.8~5.2；过滤溶液，如过滤液As＜1mg/L，Sb＜1mg/L则为合格，将其送后续的硫酸锌溶液净化除杂处理，如过滤液As＞1mg/L，Sb＞1mg/L，则对其重复上述步骤；滤渣采用40~70℃的水洗涤过滤，滤渣堆存，滤液返回酸浸液中回收锌。本发明利用廉价炉渣快速除去溶液中的杂质砷锑，脱除率大于99%。较之传统针铁矿晶体法，避免了大量硫酸亚铁的使用，节约了成本。沉析出来的富砷锑渣晶体结构良好，易于澄清、过滤和分离。
Description
技术领域
本发明是一种湿法冶金中的净化技术，具体是一种利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法。
背景技术
在火法冶炼过程中会产出含锌、铜、铅、锡、镉、铟、银、砷、锑、氟、氯等元素的氧化锌烟尘，此烟尘在工业生产中普遍采取硫酸浸出处理，锌以电锌形式回收，铅、银、铟富集进入酸浸渣中，镉、铜富集进入铜镉渣或铜渣中，然后再采取分离提纯方法进一步回收。但进入浸出液中砷、锑为有害元素，As含量可高达5~30g/L，Sb含量可高达0.5~5g/L，必须采取措施脱除砷锑，控制中上清液中As＜1mg/L，Sb＜1mg/L，新液中As＜0.1mg/L，Sb＜0.1mg/L，否则容易导致硫酸锌溶液净化和电解过程中产生毒气AsH3和SbH3，且会导致析出锌呈球苞状、条纹状和疏松状态，降低电流效率。由于烟尘中含铁量非常少，因此在工业上常采用添加七水硫酸亚铁的方式来补充铁离子，实现针铁矿晶体法或氢氧化铁胶体脱除砷、锑元素。此方法的缺点为：反应时间长，需6~12h；补充的七水硫酸亚铁量非常大，当物料中含As 1~2%时，每处理1万吨烟尘，需要补充3000~5000吨七水硫酸亚铁，价值为120~200万元，成本较高。
火法冶炼过程中产出的炉渣分为急冷水淬渣、自然冷却渣以及保温冷却渣，主要成分：FeO或Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3、MgO等，该炉渣结构复杂，化学性质稳定，是一种低价值的工业废弃物，目前可应用于制造水泥、无机胶凝材料、矿渣纤维等行业，作为资源的利用水平较低。冶炼炉渣的外售价格极低，难销售，且其中有价金属锌不能得到有效回收，如果堆存渣场，每年需占用大量的场地，也不经济。
发明内容
本发明的目的就是针对现有火法冶金烟尘酸浸液除砷锑使用大量七水硫酸亚铁的问题，提出一种廉价高效的替代方案，一种利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，该方法能够低成本地将酸浸液中的有害杂质砷、锑快速除去，使其含量降低，达到后续硫酸锌溶液净化段的要求。
本发明的目的通过如下手段来实现。
一种利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，其特征在于它有如下步骤：
（1）在含As＞1mg/L，Sb＞1mg/L的烟尘酸浸液中加入酸，调节酸度，控制pH=0.5~4；
（2）加入冶炼炉渣和氧化剂，使冶炼炉渣在酸性、氧化气氛下与酸浸液中的砷、锑离子发生反应生成沉淀，从而转移到固体渣中，控制溶液温度为60~95℃，保温反应1~3h；
（3）反应结束后，向溶液中加入中和剂，中和溶液中剩余的酸，控制pH=4.8~5.2；
（4）将步骤（3）得到的溶液进行过滤，如过滤液As＜1mg/L，Sb＜1mg/L则为合格，将其送后续硫酸锌溶液净化除杂处理，如过滤液As＞1mg/L，Sb＞1mg/L，则对其重复步骤（1）-（3）直到合格；
（5）步骤（4）得到的滤渣采用40~70℃的水洗涤，然后再次过滤，得到的滤渣送渣场堆存，滤液为含锌溶液，可循环洗涤3~5次后返回酸浸液中回收锌。
步骤（1）中的烟尘酸浸液为火法冶炼过程中产出含铜、铅、锌、锡、镉、铟、银、砷、锑、氟、氯等元素的氧化锌烟尘经过硫酸浸出得到的溶液，主要成分为硫酸锌。
步骤（1）中加入的酸是硫酸或锌系统废电解液。
步骤（2）中的冶炼炉渣为火法冶炼过程中产出的炉渣，包括急冷水淬渣、自然冷却渣、保温冷却渣和冷却炉渣经渣选后产出尾矿渣中的任何一种，主要成分：FeO、Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3和MgO等。
步骤（2）中的冶炼炉渣是经过破碎和粉碎处理的物料，其粒度为40-300目。
步骤（2）中加入的氧化剂包括臭氧、压缩空气、二氧化锰、次氯酸盐、氯酸盐、二氧化氯、高锰酸盐和双氧水中的一种或多种。
步骤（3）中加入的中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、石灰、石粉和氨水中的任何一种。
本发明利用廉价的冶炼炉渣与冶金烟尘酸浸液中的砷、锑离子在酸性和氧化气氛条件下进行反应生成沉淀，达到将其从溶液中快速除去的目的。经过本发明的这一特定的处理过程，宏观上的效果就是酸浸液中砷锑的含量明显地降低，达到后续硫酸锌溶液净化段的要求，砷锑脱除率大于99%。较之传统的针铁矿晶体法或氢氧化铁胶体脱除砷锑方法，本发明避免了大量硫酸亚铁的使用，为冶金烟尘类物料湿法提取有价金属节约了大量成本。沉析出来的富砷锑渣晶体结构良好，易于澄清，过滤和分离，缩短液固分离时间。过滤得到的富砷锑渣中含有铁、钙、镁、铝与五价砷、五价锑组成的砷酸盐、锑酸盐，化学性质稳定，毒性小，用40~70℃的热水洗涤后，洗涤液中含As、Sb均小于1mg/L。
附图说明
附图是本发明的原则工艺流程框图。
具体实施方式
下面用实例进一步说明本发明的积极效果。
例1、某铅冶炼过程中产出的氧化锌烟尘主要成分为：锌 45.72%，铅 8.24%，银 0.014%，镉 0.63%，砷1.24%，锑0.24%，氟 0.18%，氯 0.29%。该烟尘经过硫酸浸出后，得到烟尘酸浸液（硫酸锌溶液），主要成分为：Zn 130.43g/L，As 5.25g/L，Sb 523mg/L。取其1L，加入硫酸调节酸度，控制pH =1.5。
加入预先破碎好的60目铅冶炼水淬渣30g，主要成分：Fe 25.5%，Zn 6.2%，Si 12.4%，Ca 4.7%，Al 1.3%，Mg 2.1%，As 0.1%，Sb 0.2%；然后加入氧化剂二氧化锰12g。将溶液加热至80℃，保温反应2h。然后，加入中和剂氢氧化钙进行中和，控制pH=4.8~5.2。
将溶液进行过滤，得到滤液为除砷锑液，经取样化验，含Zn 129.23g/L，As 0.24mg/L，Sb 0.46mg/L，然后送净化段对硫酸锌溶液进行进一步净化除杂。经计算，酸浸液中砷的脱除率为99.995%，锑的脱除率为99.912%，脱除率都大于99%。
过滤得到滤渣为富砷锑渣（也就是附图中所示的 “除砷锑渣”），采用50℃的水洗涤1h后过滤，滤渣送渣场堆存，滤液含Zn 16.14g/L， As 0.63 mg/L，Sb 0.27 mg/L，可循环洗涤3~5次后返回酸浸液中回收锌。
例2、某铜冶炼过程中产出的氧化锌烟尘主要成分为：锌 30.23%，铅 18.25%，铜1.21%，银 0.011%，铟0.054%，镉 0.43%，砷15.34%，锑0.59%。该烟尘经过硫酸浸出后，得到烟尘酸浸液（硫酸锌溶液），主要成分为：Zn 110.36g/L，As 30.23g/L，Sb 1.45g/L。取其1L，加入锌系统废电解液调节酸度，控制pH =3。
加入铜冶炼炉渣经过渣选后产出的尾矿渣（200目）50g，主要成分：Fe 38.4%，Zn 2.5%，Cu 0.38%，Si 15.7%，Ca 3.6%，Al 1.1%，Mg 0.8%，As 0.06%，Sb 0.12%；然后加入氧化剂双氧水30ml。将溶液加热至90℃，保温反应1.5h。接着加入中和剂氢氧化钠进行中和，控制pH=4.8~5.2。
将溶液进行过滤，得到滤液为除砷锑液，经取样化验，含Zn 108.14g/L，As 0.93mg/L，Sb 0.75mg/L，然后送净化段对硫酸锌溶液进行净化除杂。经计算，酸浸液中砷的脱除率为99.997%，锑的脱除率为99.948%，脱除率都大于99%。
过滤得到滤渣为富砷锑渣（也就是附图中所示的 “除砷锑渣”），采用60℃的水洗涤1h后过滤，滤渣送渣场堆存，滤液含Zn 19.52g/L， As 0.82 mg/L，Sb 0.49 mg/L，可循环洗涤3~5次后返回酸浸液中回收锌。
Claims (6)
1.一种利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，其特征在于它有如下步骤：
（1）在含As＞1mg/L，Sb＞1mg/L的烟尘酸浸液中加入酸，调节酸度，控制pH=0.5~4，烟尘酸浸液为火法冶炼过程中产出含铜、铅、锌、锡、镉、铟、银、砷、锑、氟、氯元素的氧化锌烟尘经过硫酸浸出得到的溶液，主要成分为硫酸锌；
（2）加入冶炼炉渣和氧化剂，使冶炼炉渣在酸性、氧化气氛下与酸浸液中的砷、锑离子发生反应生成沉淀，从而转移到固体渣中，控制溶液温度为60~95℃，保温反应1~3h；
（3）反应结束后，向溶液中加入中和剂，中和溶液中剩余的酸，控制pH=4.8~5.2；
（4）将步骤（3）得到的溶液进行过滤，如过滤液As＜1mg/L，Sb＜1mg/L则为合格，将其送后续的硫酸锌溶液净化除杂处理，如过滤液As＞1mg/L，Sb＞1mg/L，则对其重复步骤（1）-（3）直到合格；
（5）步骤（4）得到的滤渣采用40~70℃的水洗涤，然后再次过滤，得到的滤渣送渣场堆存，滤液为含锌溶液，循环洗涤3~5次后返回酸浸液中回收锌。
2.根据权利要求1所述利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，其特征在于步骤（1）中加入的酸是硫酸。
3.根据权利要求1所述利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，其特征在于步骤（2）中的冶炼炉渣为火法冶炼过程中产出的炉渣，包括急冷水淬渣、自然冷却渣、保温冷却渣或冷却炉渣经渣选后产出尾矿渣中的任何一种，主要成分：FeO、Fe2O3、CaO、SiO2、Al2O3和MgO。
4.根据权利要求1所述利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，其特征在于步骤（2）中的冶炼炉渣是经过破碎和粉碎处理的物料，其粒度为40-300目。
5.根据权利要求1所述利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，其特征在于步骤（2）中加入的氧化剂包括臭氧、压缩空气、二氧化锰、次氯酸盐、氯酸盐、二氧化氯、高锰酸盐和双氧水中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述利用冶炼炉渣脱除冶金烟尘酸浸液中砷锑的方法，其特征在于步骤（3）中加入的中和剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠、石灰、石粉和氨水中的任何一种。
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