CN104911358B - 一种从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法 - Google Patents

一种从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，包括以下步骤：1）氧化：铜阳极泥碱性浸出液中加入氧化剂或通入氧化性气体，得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液；2）沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入钙盐后搅拌产生沉淀，过滤分离后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液；3）沉硒：在步骤2）得到的沉砷后液中加入钡盐搅拌产生沉淀，过滤分离后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液；沉硒后液通过蒸发结晶回收碱，或直接返回浸出过程。本发明的工艺流程短，设备少，操作简单，能实现砷和硒之间分离富集，砷沉淀率高于96%，硒沉淀率高于99%；通过蒸发结晶回收或将溶液直接返回浸出过程，实现了碱的回收。

Description

一种从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法
技术领域
本发明涉及一种分离砷和硒的方法，尤其涉及一种从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法。
背景技术
铜阳极泥是铜电解精炼过程产出的一类含有价元素铜、铅、锑、硒、碲及贵金属等以及有害元素砷的中间产物。铜阳极泥经苏打焙烧浸出、碱性熔炼浸出、加压碱性浸出等碱法冶金工艺处理后，砷和硒与重贵金属分离，富集于碱性浸出液中。
目前，碱性溶液中砷的分离方法主要包括结晶沉淀法和酸化沉淀法，其中结晶沉淀法是利用砷酸盐在不同温度下的溶解度差异分离砷，只能处理高浓度含砷溶液，而酸化沉淀法是将溶液酸化后再氧化，然后再加入铁盐等试剂生成难溶砷酸盐，流程长，反应过程需要耗费大量酸。碱性溶液中硒的分离方法主要是还原法，即采用二氧化硫、亚硫酸钠等还原剂在强酸体系中将硒还原为单质硒后回收，主要问题是酸耗和废水量大，且存在低浓度二氧化硫污染。同时，上述砷和硒的分离方法一般只针对单一含砷或含硒的碱性溶液，没有考虑砷和硒之间的分离富集以及碱的回收。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种流程短、操作简单、清洁环保、且能实现和硒之间分离富集的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，包括以下步骤：
1）氧化：铜阳极泥碱性浸出液中加入氧化剂或通入氧化性气体，得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液，铜阳极泥碱性浸出液中的三价砷和四价硒分别被氧化成五价砷和六价硒，；
2）沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入钙盐，搅拌产生沉淀，过滤分离后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液；
3）沉硒：在步骤2）得到的沉砷后液中加入钡盐，搅拌产生沉淀，过滤分离后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述铜阳极泥碱性浸出液为铜阳极泥碱性熔炼浸出过程或碱性加压浸出过程产生的含砷和硒的强碱性水溶液；铜阳极泥碱性浸出液中砷浓度为2g·L-1～25g·L-1，硒浓度为2g·L-1～25g·L-1，碱浓度为0.5mol·L-1～3mol·L-1。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤3）后得到的沉硒后液通过蒸发结晶回收碱，或返回铜阳极泥碱性熔炼浸出过程或碱性加压浸出过程（返回浸出）。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤1）中，氧化剂为过氧化氢、漂白粉或氯酸钠，氧化性气体为臭氧；氧化过程中对铜阳极泥碱性浸出液进行搅拌，搅拌速度为200r/min～500r/min，控制铜阳极泥碱性浸出液的温度为25℃～60℃。氧化剂加入量控制在1.2～1.5倍理论量（理论量是指理论上将三价砷和四价硒全部氧化至五价砷和六价硒所需氧化剂的总量）。臭氧是由臭氧发生器产生并通入铜阳极泥碱性浸出液中，同时通过测定浸出液电位确定氧化终点（氧化过程浸出液电位持续上升，当电位趋于平稳时即为氧化终点）。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤2）中，钙盐为氢氧化钙、氯化钙和硝酸钙中的一种或几种。进一步优选的，钙盐为氢氧化钙。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤2）中，钙盐中钙元素与铜阳极泥碱性浸出液中砷元素的摩尔比为3～9:1。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤3）中，钡盐为氢氧化钡、氯化钡和硝酸钡中的一种或几种。进一步优选的，钡盐为氢氧化钡。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤3）中，钡盐中钡元素与沉硒后液中硒元素的摩尔比为2～6:1。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤2）中，搅拌的时间为1h～6h，搅拌速度为200r/min～500r/min。
上述的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，优选的，所述步骤3）中，搅拌的时间为1h～4h，搅拌速度为200r/min～500r/min。
本发明的上述技术方案主要是基于以下工艺原理：采用氧化剂将碱性浸出液中低价态的砷和硒氧化至高价态的砷和硒（氧化原因包括：一是砷酸钙比亚砷酸钙溶度积更小；二是防止硒以亚硒酸钙形式沉淀）；然后在氧化后碱性浸出液中加入钙盐，生成砷酸钙沉淀，使砷选择性地沉淀分离；最后在沉砷后液中加入加入钡盐，生成硒酸钡沉淀，使硒选择性地沉淀分离；沉硒后液中含有高浓度的碱，通过蒸发结晶回收碱或直接返回浸出过程，达到回收再利用的过程。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1）本发明的工艺流程短，设备少，操作简单，沉砷和沉硒过程中均不需调节溶液的pH值，且能实现砷和硒之间分离富集。
2）本发明的工艺中砷和硒分离效果好，砷沉淀率高于96%，硒沉淀率高于99%。
3）本发明的工艺采用先氧化后分步沉淀的工艺处理碱性浸出液，在高效分离砷和硒的同时，溶液中的碱基本没有损失，通过蒸发结晶回收或将溶液直接返回浸出过程，实现了碱的回收。
4）本发明采用的工艺最后产生的沉硒后液通过蒸发结晶回收碱或直接返回浸出过程，不产生任何废水，绿色环保。
附图说明
图1为本发明从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的工艺流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例1：
一种本发明的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，其工艺过程如图1所示，包括以下步骤：
1）氧化：取1L铜阳极泥碱性熔炼浸出过程产生的碱性浸出液（As：2g/L，Se：2g/L，OH-：0.5mol/L），在200r/min搅拌速度下通入臭氧并保持温度为25℃，直到铜阳极泥碱性浸出液的电位趋于平稳，得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液。
2）沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入氢氧化钙（氢氧化钙与碱性浸出液中砷元素的摩尔比为3），并以200r/min的搅拌速度搅拌1h，过滤后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液。经检测，沉砷后液中砷浓度为75mg/L，通过计算砷沉淀率为96.25%。
3）沉硒：在步骤2）得到的沉砷后液中加入氢氧化钡（氢氧化钡与沉硒后液中硒元素的摩尔比为2），并以200r/min的速度搅拌1h，过滤后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液，沉硒后液返回铜阳极泥碱性熔炼浸出过程。经检测，沉硒后液中硒浓度为18mg/L，通过计算硒沉淀率为99.10%。
实施例2：
一种本发明的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，其工艺过程如图1所示，包括以下步骤：
1）氧化：取1L铜阳极泥碱性加压浸出过程产生的碱性浸出液（As：10g/L，Se：15g/L，OH-：1mol/L），在300r/min搅拌速度下通入臭氧并保持温度为40℃，直到铜阳极泥碱性浸出液的电位趋于平稳，得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液。
2）沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入氢氧化钙（氢氧化钙与碱性浸出液中砷元素的摩尔比为6），并以300r/min的搅拌速度搅拌3h，过滤后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液。经检测，沉砷后液中砷浓度为160mg/L，通过计算砷沉淀率为98.40%。
3）沉硒：在步骤2）得到的沉砷后液中加入氢氧化钡（氢氧化钡与沉硒后液中硒元素的摩尔比为4），并以300r/min的速度搅拌2h，过滤后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液，沉硒后液返回碱性加压浸出过程。经检测，沉硒后液中硒浓度为15mg/L，通过计算硒沉淀率为99.90%。
实施例3：
一种本发明的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，其工艺过程如图1所示，包括以下步骤：
1）氧化：取1L铜阳极泥碱性加压浸出过程产生的碱性浸出液（As：25g/L，Se：20g/L，OH-：3mol/L），在500r/min搅拌速度下通入臭氧并保持温度为60℃，直到铜阳极泥碱性浸出液的电位趋于平稳，得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液。
2）沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入氢氧化钙（氢氧化钙与碱性浸出液中砷元素的摩尔比为9），并以500r/min的搅拌速度搅拌6h，过滤后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液。经检测，沉砷后液中砷浓度为430mg/L，通过计算砷沉淀率为98.28%。
3）沉硒：在步骤2）得到的沉砷后液中加入氢氧化钡（氢氧化钡与沉硒后液中硒元素的摩尔比为6），并以500r/min的速度搅拌4h，过滤后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液，沉硒后液返回碱性加压浸出过程。经检测，沉硒后液中硒浓度为12mg/L，通过计算硒沉淀率为99.94%。
实施例4：
一种本发明的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，其工艺过程如图1所示，包括以下步骤：
1）氧化：取1L铜阳极泥碱性熔炼浸出过程产生的碱性浸出液（As：10g/L，Se：10g/L，OH-：1mol/L），在300r/min搅拌速度下加入1.2倍理论量过氧化氢溶液，并保持温度为25℃，反应得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液。
2）沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入氯化钙（氯化钙与碱性浸出液中砷元素的摩尔比为6），并以300r/min的搅拌速度搅拌3h，过滤后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液。经检测，沉砷后液中砷浓度为120mg/L，通过计算砷沉淀率为98.80%。
3）沉硒：在步骤2）得到的沉砷后液中加入氢氧化钡（氢氧化钡与沉硒后液中硒元素的摩尔比为4），并以300r/min的速度搅拌3h，过滤后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液，沉硒后液返回铜阳极泥碱性熔炼浸出过程。经检测，沉硒后液中硒浓度为14mg/L，通过计算硒沉淀率为99.86%。
实施例5：
一种本发明的从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，其工艺过程如图1所示，包括以下步骤：
1）氧化：取1L铜阳极泥碱性熔炼浸出过程产生的碱性浸出液（As：2g/L，Se：15g/L，OH-：2mol/L），在300r/min搅拌速度下加入1.5倍理论量漂白粉，并保持温度为40℃，反应得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液。
2）沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入氢氧化钙（氢氧化钙与碱性浸出液中砷元素的摩尔比为6），并以400r/min的搅拌速度搅拌6h，过滤后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液。经检测，沉砷后液中砷浓度为60mg/L，通过计算砷沉淀率为97.00%。
3）沉硒：在步骤2）得到的沉砷后液中加入氯化钡（氯化钡与沉硒后液中硒元素的摩尔比为6），并以400r/min的速度搅拌4h，过滤后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液，沉硒后液直接返回铜阳极泥碱性熔炼浸出过程。经检测，沉硒后液中硒浓度为15mg/L，通过计算硒沉淀率为99.90%。

Claims (1)

1.一种从铜阳极泥碱性浸出液中分离砷和硒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)氧化：铜阳极泥碱性浸出液中加入氧化剂或通入氧化性气体，得到氧化后的铜阳极泥碱性浸出液；其中，所述铜阳极泥碱性浸出液为铜阳极泥碱性熔炼浸出过程或碱性加压浸出过程产生的含砷和硒的强碱性水溶液；铜阳极泥碱性浸出液中砷浓度为2g·L-1～25g·L-1，硒浓度为2g·L-1～25g·L-1，碱浓度为0.5mol·L-1～3mol·L-1；所述氧化剂为过氧化氢、漂白粉或氯酸钠，氧化性气体为臭氧；氧化过程中对铜阳极泥碱性浸出液进行搅拌，搅拌速度为200r/min～500r/min，控制铜阳极泥碱性浸出液的温度为25℃～60℃；氧化过程中氧化终点是通过测定铜阳极泥碱性浸出液的电位确定的；
2)沉砷：在氧化后的铜阳极泥碱性浸出液中加入氢氧化钙，搅拌产生沉淀，过滤分离后得到砷酸钙沉淀和沉砷后液；氢氧化钙中钙元素与铜阳极泥碱性浸出液中砷元素的摩尔比为3～9:1；搅拌的时间为1h～6h，搅拌速度为200r/min～500r/min；
3)沉硒：在步骤2)得到的沉砷后液中加入氢氧化钡，搅拌产生沉淀，过滤分离后得到硒酸钡沉淀和沉硒后液；沉硒后液通过蒸发结晶回收碱，或返回铜阳极泥碱性熔炼浸出过程或碱性加压浸出过程；氢氧化钡中钡元素与沉硒后液中硒元素的摩尔比为2～6:1；搅拌的时间为1h～4h，搅拌速度为200r/min～500r/min。
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