CN107858519A - 一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺 - Google Patents

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Abstract

一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，属于火法冶炼技术领域，本发明工艺可实现火法炼铜行业实现砷的治理回收，将烟尘中的砷和硫化砷渣的砷合并处理，可将原有的两条单独处理系统合并为一条处理系统，缩短处理流程，减少处理工序；催化浸出可缩短浸出时间，同时使铜和砷的浸出率大幅度提高，本发明所述的工艺可综合处理火法炼铜含砷物料，可将砷开路资源化处理，精制成为金属砷产品，实现有害元素砷的资源化和产品化，置换获得的铜渣可返回铜熔炼系统，提高了铜的回收率，同时也降低了生产成本，增加企业的经济效益。

Description

一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺
技术领域
本发明属于火法冶炼领域，具体涉及一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺。
背景技术
铜冶炼原料主要是硫化精矿，其中伴生有一定量的砷，在火法冶炼过程中，大量的砷会挥发进入烟气中，进而进入烟尘和废酸中，烟尘中除了含砷外其余主要元素为铜、铅等，烟气进入制酸后，砷会进入净化废酸经硫化工序后进入硫化砷渣中，硫化砷渣主要成分为三硫化二砷。目前处理烟尘工艺主要是将铜、砷等浸出到溶液中，而铅、金、银等进入浸渣中实现开路，浸出液除砷实现砷铜分离，从浸出液中除砷会获得大量的含砷渣，需要进行资源化和无害化处理，同时硫化砷渣目前的处理工艺有焙烧法、加压氧化法、氢氧化钠法等，实现砷的开路处理。
由于硫化砷渣和冶炼烟尘都是来自熔炼烟气系统，物料中都含有大量的砷，为了将整个冶炼系统中的砷进行综合处理，本发明提出了一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣综合处理的工艺。
发明内容
本发明针对目前火法冶炼行业未综合处理含砷物料的缺陷，提供了一种操作简单，工艺流程短，技术参数控制简便的铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，实现了砷的集中资源化处理，能实现贵金属、铜、铅等元素的分离回收。
本发明为实现上述目的，提供的主要技术方案如下：
一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，包括如下步骤：
（1）还原焙烧：将铜冶炼烟尘、硫化砷渣、煤粉按比例混合均匀，加入回转窑或焙烧炉内，在200℃~750℃焙烧0.5h~3h，焙烧烟气经过布袋除尘后，在冷凝塔内冷凝，冷凝后的固体为粗三氧化二砷，粗三氧化二砷送入制砷工序，冷凝后的烟气进入制酸系统制硫酸，焙烧渣进入步骤（2）；
（2）催化浸出：步骤（1）获得的焙烧渣加水调浆，液固质量比为（1~6）:1，加入催化剂，催化剂的浓度10 g/m3~150g/m3，在80℃~95℃，保持溶液中酸度（指硫酸在该步骤溶液中的浓度）为10g/L~250g/L进行催化浸出，反应0.5h~3h后固液分离获得高铜低砷料液和含贵金属的铅渣，铅渣开路回收贵金属和铅；
（3）沉铜：在20℃~95℃的温度下，向步骤（2）所述的高铜低砷料液中加入硫化砷渣，反应1h~5h后固液分离获得含砷料液和铜渣，铜渣返回铜熔炼系统；
（4）硫化除砷：步骤（3）获得的含砷料液进入高效硫化反应器中进行硫化除砷，获得硫化砷渣和含酸溶液，含酸溶液返回步骤（2）进行调酸度，硫化砷渣返回步骤(1)和步骤(3)中使用。
进一步地，步骤（1）中铜冶炼烟尘、硫化砷渣和煤粉的质量比为1:（0.1~1）:（0.1~0.5）。
进一步地，步骤（2）中催化剂为硫酸亚铁、氯化钠、氯化钾和亚硝酸钠的一种或两种以上的混合物，当是两种以上的混合物时，各物质之间任一比例均可。
进一步地，步骤（3）中硫化砷渣加入量为3kg/m3~150kg/m3，硫化砷渣中砷的含量为35~45wt%。
本发明所述的铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，可实现火法炼铜行业实现砷的治理回收，将烟尘中的砷和硫化砷渣的砷合并处理，可将原有的两条单独处理系统合并为一条处理系统，缩短处理流程，减少处理工序；催化浸出可缩短浸出时间，同时使铜和砷的浸出率大幅度提高，本发明所述的工艺可综合处理火法炼铜含砷物料，可将砷开路资源化处理，精制成为金属砷产品，实现有害元素砷的资源化和产品化，置换获得的铜渣可返回铜熔炼系统，提高了铜的回收率，同时也降低了生产成本，增加企业的经济效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明：
一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，其具体处理方法步骤如下：
步骤一：还原焙烧，将冶炼烟尘、硫化砷渣、煤粉按照一定的比例混合均匀，加入回转窑或焙烧炉内，控制焙烧温度在200℃~750℃，控制焙烧时间在0.5h~3h，焙烧烟气经过布袋除尘后，在冷凝塔内冷凝，冷凝后的固体为粗三氧化二砷，粗三氧化二砷送入制砷工序，冷凝后的烟气进入制酸系统制硫酸，焙烧渣进入步骤二处理；
步骤二：催化浸出，步骤一获得的焙烧渣进行进出，控制浸出液固比1:1~6:1进行调浆，控制催化剂的浓度10 g/m3~150g/m3，控制反应温度为80℃~95℃，保持溶液中酸度为10g/L~250g/L，进行催化浸出，反应0.5h~3h后固液分离获得高铜低砷料液和含贵金属的铅渣，铅渣开路回收贵金属和铅；
步骤三：沉铜，在20℃~95℃的温度下，向步骤一所述的高铜低砷料液中按照一定比例加入硫化砷渣，反应1h~5h后固液分离获得含砷料液和铜渣，铜渣返回铜熔炼系统；
步骤四：硫化除砷，步骤三获得的含砷料液进入硫化系统，通入高效硫化反应器中进行硫化除砷，硫化获得硫化砷渣和含酸溶液，含酸溶液部分开路，部分返回步骤二进行浸出，硫化砷渣返回步骤一和步骤三中使用。
所述的步骤一中铜冶炼烟尘、硫化砷渣和煤粉的质量比为1:（0.1~1）:（0.1~0.5）；
所述的步骤二中所用的催化剂为：硫酸亚铁、氯化钠、氯化钾、亚硝酸钠中的一种或其混合物；
所述的步骤三中的硫化砷渣加入量为3kg/m3~150kg/m3，其用量视烟尘中铜含量适当调整；
实施例1
一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，包括如下步骤：
（1）还原焙烧：取铜冶炼系统烟尘1000g，烟尘中含Cu 10.3wt%、As 13.8wt%、Pb22.0wt%、Au 15.1g/t、Ag 46.2g/t，以烟尘重量计，加入0.2倍的含As量为40.2wt%的硫化砷渣，加入0.1倍的煤粉，混合均匀放入焙烧炉中，控制焙烧温度为450℃，控制焙烧时间为1h，收集焙烧烟气经过布袋除尘后，在冷凝塔内冷凝，冷凝后的固体为粗三氧化二砷，粗三氧化二砷送入制砷工序，冷凝后的烟气进入制酸系统制硫酸，获得含砷71wt%的粗三氧化二砷281g，获得含Cu 13wt%、As 3wt%的焙烧渣783g；
（2）催化浸出：按照4:1液固比（质量比）加水调浆，控制溶液酸度（指硫酸在该步骤溶液中的浓度，下同）为50g/L，控制催化剂（氯化钠：亚硝酸钠=0.7:01，质量比）用量为100g/m3在80℃下反应1.5h，催化浸出滤液含Cu25.5g/L、As7.2g/L，为高铜低砷料液，固液分离，获得滤液和376.2g滤渣，376.2g滤渣中含铜0.15wt%、As0.36wt%、Pb58.6wt%、Au40.1g/t、Ag120.4g/t，滤渣开路回收铅及贵金属（贵金属即指Ag和Au）；
（3）沉铜：滤液在90℃下加入含As40.2wt%的硫化砷渣217g进行置换，获得含Cu56.6wt%、As 3.3wt%、S 37wt%的铜渣180.6g返至铜熔炼系统，含Cu 0.05g/L、As2 6.1g/L的溶液（低铜高砷液）进入步骤（4）；
（4）硫化除砷：置换后含Cu0.05g/L、As26.1g/L的溶液进入高效硫化反应器硫化除砷，获得的硫化砷渣返回步骤(1)和步骤(3)中使用，得到的含酸溶液返回步骤（2）进行调酸度。
经过处理后，金的回收率为99.5%，银的回收率为95%，铅的回收率为98.1%，铜的回收率为95.5%。
实施例2
一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，包括如下步骤：
（1）还原焙烧：取铜冶炼系统烟尘1000g，烟尘中含Cu 11.2wt%、As 11.9wt%、Pb20.8wt%、Au 12.7g/t、Ag 59.6g/t，以烟尘重量计，加入0.4倍的含As量为37wt%的硫化砷渣，加入0.2倍的煤粉，混合均匀放入回转窑中，控制焙烧温度为550℃，控制焙烧时间为0.5h，收集焙烧烟气经过布袋除尘后，在冷凝塔内冷凝，冷凝后的固体为粗三氧化二砷，粗三氧化二砷送入制砷工序，冷凝后的烟气进入制酸系统制硫酸，获得含砷70wt%的粗三氧化二砷326g，获得含Cu 15wt%、As 5wt%的焙烧渣754g；
（2）催化浸出：按照6:1液固比（质量比）加水调浆，控制溶液酸度为120g/L，控制催化剂（硫酸亚铁：氯化钾=0.1:0.9，质量比）用量为80g/m3在95℃下反应30min，催化浸出滤液含Cu 24.8g/L、As 8.1g/L，为高铜低砷料液，固液分离，获得滤液和389.7g滤渣，389.7g滤渣中含铜0.29wt%、As 1.02wt%、Pb 53.4wt%、Au 32.1g/t、Ag 149.5g/t，滤渣开路回收铅及贵金属（贵金属即指Ag和Au）；
（3）沉铜：滤液在85℃下加入含As 37wt%的硫化砷渣262g进行置换，获得含Cu59.0wt%、As 1.2wt%、S 36.7wt%的铜渣188.2g返至铜熔炼系统，含Cu 0.1g/L、As 27.4g/L的溶液（低铜高砷液）进入步骤（4）；
（4）硫化除砷：置换后含Cu 0.1g/L、As 27.4g/L的溶液进入高效硫化反应器进行硫化除砷，获得的硫化砷渣返回步骤(1)和步骤(3)中使用，得到的含酸溶液返回步骤（2）进行调酸度。
经过处理后，金的回收率为99.6%，银的回收率为94.7%，铅的回收率为98.8%，铜的回收率为95.1%。
实施例3
一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，包括如下步骤：
（1）还原焙烧：取铜熔炼系统烟尘1000g，烟尘中含Cu 12.5wt%、As 9.3wt%、Pb23.1wt%、Au 19.4g/t、Ag 73.6g/t，以烟尘重量计，加入0.3倍的含量As为45wt%的硫化砷渣，加入0.1倍的煤粉，混合均匀放入回转窑中，控制焙烧温度为500℃，控制焙烧时间为1.5h，收集焙烧烟气经过布袋除尘后，在冷凝塔内冷凝，冷凝后的固体为粗三氧化二砷，粗三氧化二砷送入制砷工序，冷凝后的烟气进入制酸系统制硫酸，获得含砷70.5wt%的粗三氧化二砷297g，获得含Cu 16.2wt%、As 2.5wt%的焙烧渣766g；
（2）催化浸出：按照5:1液固比（质量比）加水调浆，控制溶液酸度为200g/L，控制催化剂（氯化钠：氯化钾=0.5:0.5，质量比）用量为30g/m3在90℃下反应60min，催化浸出滤液含Cu32.2g/L、As 4.1g/L，为高铜低砷料液，固液分离，获得滤液和381.5g滤渣，381.5g滤渣含铜0.13wt%、As 0.9wt%、Pb 60.5wt%、Au49.9g/t、Ag187.1g/t，滤渣开路回收铅及贵金属（贵金属即指Ag和Au）；
（3）沉铜：滤液在80℃下加入含As 45wt%的硫化砷渣235g进行置换，获得含Cu62.1wt%、As 0.7wt%、S 34.2wt%的铜渣198.0g返至铜熔炼系统，含Cu 0.1g/L、As 29.7g/L的溶液（低铜高砷液）进入步骤（4）；
（4）硫化除砷：置换后含Cu 0.1g/L、As 29.7g/L的溶液进入高效硫化反应器进行硫化除砷，获得的硫化砷渣返回步骤(1)和步骤(3)中使用，得到的含酸溶液部分外排，部分返回步骤（2）进行调酸度。
经过处理后，金的回收率为99.5%，银的回收率为94.3%，铅的回收率为98.9%，铜的回收率为96.1%。
由此可见，一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺可实现火法炼铜系统中砷的综合处理，提高铜、铅、金、银等的回收率，同时可将有害元素砷实现资源化利用，制成产品。
本发明所述的铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，可实现火法炼铜行业实现砷的治理回收，将烟尘中的砷和硫化砷渣的砷合并处理，可将原有的两条单独处理系统合并为一条处理系统，缩短处理流程，减少处理工序；催化浸出可缩短浸出时间，同时使铜和砷的浸出率大幅度提高，本发明所述的工艺可综合处理火法炼铜含砷物料，可将砷开路资源化处理，精制成为金属砷产品，实现有害元素砷的资源化和产品化，置换获得的铜渣可返回铜熔炼系统，提高了铜的回收率，同时也降低了生产成本，增加企业的经济效益。
以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。

Claims (4)

1.一种铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）还原焙烧：将铜冶炼烟尘、硫化砷渣、煤粉按比例混合均匀，在200℃~750℃焙烧0.5h~3h，焙烧烟气经过布袋除尘后，在冷凝塔内冷凝，冷凝后的固体为粗三氧化二砷，粗三氧化二砷送入制砷工序，冷凝后的烟气进入制酸系统制硫酸，焙烧渣进入步骤（2）；
（2）催化浸出：步骤（1）获得的焙烧渣加水调浆，液固质量比为（1~6）:1，加入催化剂，催化剂的浓度10 g/m3~150g/m3，在80℃~95℃，保持溶液中酸度为10g/L~250g/L进行催化浸出，反应0.5h~3h后固液分离获得高铜低砷料液和含贵金属的铅渣，铅渣开路回收贵金属和铅；
（3）沉铜：在20℃~95℃的温度下，向步骤（2）所述的高铜低砷料液中加入硫化砷渣，反应1h~5h后固液分离获得含砷料液和铜渣，铜渣返回铜熔炼系统；
（4）硫化除砷：步骤（3）获得的含砷料液进入高效硫化反应器中进行硫化除砷，获得硫化砷渣和含酸溶液，含酸溶液返回步骤（2）进行调酸度，硫化砷渣返回步骤(1)和步骤(3)中使用。
2.根据权利要求1所述铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，其特征在于，步骤（1）中铜冶炼烟尘、硫化砷渣和煤粉的质量比为1:（0.1~1）:（0.1~0.5）。
3.根据权利要求1所述铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，其特征在于，步骤（2）中催化剂为硫酸亚铁、氯化钠、氯化钾和亚硝酸钠的一种或两种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述铜冶炼烟尘和硫化砷渣的综合处理工艺，其特征在于，步骤（3）中硫化砷渣加入量为3kg/m3~150kg/m3。
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