CN109913658A - 一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，属于湿法冶金与环保技术领域。向含砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液；将结晶母液采用有机溶剂萃取‑反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；将得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取‑反萃回收锌，得到锌产品和萃锌余液，萃锌余液用于浸出含砷铜冶炼烟尘。本发明采用气体还原与溶剂萃取有机结合的方式分离与回收含砷铜冶炼烟尘酸浸液中的砷、铜和锌，其分离、回收效率高，不产生含砷剧毒气体和含砷危废渣污染生态环境，铜和锌产品不含砷、附加值高。
Description
技术领域
本发明涉及一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，属于湿法冶金与环保技术领域。
背景技术
铜具有优良的物理和化学性质，是社会发展的重要物质基础。世界上85%以上的铜采用火法冶炼生产，在其生产过程中，会产生大约精铜产量10%的烟尘，该烟尘含有铜、锌、铅、锡、铋、铟、镉、砷等金属，具有重要的综合回收利用价值。
湿法冶金工艺是铜冶炼烟尘处理的主要方法之一，该方法普遍采用硫酸溶液浸出其中的铜、锌、镉、铟等有价金属，与此同时，砷也随之溶出，从而形成富含砷、铜、锌、镉、铟等金属的复杂溶液。目前，此类溶液仍无好的处理方法，常规技术不但不能有效提取有价金属，而且还造成了严重的环境污染。如“铁屑置换/电积提铜——氧化中和除砷——浓缩硫酸锌”工艺，采用铁屑置换或电积生产海绵铜均会产生剧毒AsH3气体，环境污染严重并危及职员生命和身体健康；提铜后液加铁盐或钙盐氧化中和除砷，试剂耗量大、成本高，含砷危废渣量大、渣中夹带大量有色金属离子和自由酸、环境污染严重；除砷后液生产硫酸锌能耗高、硫酸锌中砷等杂质含量高、品级低。如采用硫化沉淀工艺，过程中会产生H2S气体，存在安全隐患且同样会污染环境和危及职员生命和身体健康，同时，硫化砷沉淀渣很容易受空气中的氧和环境中细菌的侵蚀溶解，造成二次污染，因此，硫化砷渣不适合长期堆存，此外，此过程不利于铜、锌等有价金属的综合回收。
专利申请“一种从冶炼烟灰中回收生产电解铜和电解锌的工艺”（CN102851693B）报道了采用N902萃取铜、萃铜余液加15-20倍含铁质量的硫酸铁在30-80℃下除砷锑、锌粉置换镉、pH=5.0-5.2萃取锌、锌萃余液萃取氯和氟，此过程的主要缺点是萃铜余液除砷锑时需消耗大量硫酸铁和热能、产生大量的砷锑铁危废渣污染环境、且除砷锑后又需降低温度萃取锌，能耗巨大、生产成本高。
专利申请“一种铜烟灰直接萃取铜、锌工艺”（CN103643044B）报道了采用N902萃取铜、萃铜余液不断调节pH至4.6～5.5逐步除去铁铬铝，之后萃取锌，此工艺所用原料特殊，杂质主要为铁铬铝而未见砷，中和除杂过程同样产生大量含铬等金属盐和自由酸的危废渣污染环境，此工艺对面广量大的含砷铜冶炼烟尘酸浸液的处理并不适用。
因此，革新含砷铜冶炼烟尘酸浸液处理的现有技术，研发砷、铜、锌高效分离和回收的新工艺具有重要环保效益和资源循环效益等现实意义。
发明内容
本发明针对现有技术含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌分离困难，在回收铜、锌等有色金属时，砷严重污染铜、锌产品致附加值极低、产生剧毒AsH3气体和大量含砷危废渣污染生态环境等的问题，提供一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法。本发明采用气体还原与溶剂萃取有机结合的方式分离与回收含砷铜冶炼烟尘酸浸液中的砷、铜和锌，其分离、回收效率高，不产生含砷剧毒气体和含砷危废渣污染生态环境，铜和锌产品不含砷、附加值高。本发明通过以下技术方案实现。
一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其主要包括以下步骤：
步骤1、向含砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液；
步骤2、将步骤1得到的结晶母液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；
步骤3、将步骤2得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌，得到锌产品和萃锌余液，萃锌余液用于浸出含砷铜冶炼烟尘。
所述步骤1中含砷铜冶炼烟尘酸浸液主要成分为Cu1~50g/L、Zn5~50g/L和As15~120g/L，pH=1~3。
所述步骤1中通入SO2还原沉淀砷具体过程为：在温度为20~85℃下，向含砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入流量为5~60L/min的SO2气体，还原时间30~240min，过滤后得到主要成分为As2O3的晶体和结晶母液。
所述步骤2中萃取过程为：将Lix973Ns-Lv、Lix984或M5640与260#磺化煤油按体积比1~4:9~6混合制成萃取溶剂，萃取溶剂与结晶母液按照相比1:1~5，在萃取温度为15~40℃混合0.5~10min，分相1~10min，萃取级数2~5级，分相后得到萃铜余液和载铜有机相。
所述步骤2中反萃回收铜过程为：反萃剂为含120~220g/L硫酸的溶液，载铜有机相与反萃剂按照反萃相比1~8:1，在反萃温度15~40℃下混合0.5~10min，分相1~30min，反萃级数2~5级，得到含铜液和再生有机相，含铜液电积、结晶或者置换得到铜产品。
所述步骤3萃取过程为：将P204与260#磺化煤油按体积比1~4:9~6混合得到萃取溶剂，按照萃取溶剂与萃铜余液相比1:1~5，在萃取温度为15~40℃下混合0.5~10min，分相1~30min，萃取级数2~5级，分相后得到萃锌余液和载锌有机相。
所述步骤3反萃回收锌过程为：反萃剂为含130~200g/L硫酸的溶液，载锌有机相和反萃剂按照反萃相比1~8:1，在反萃温度15~40℃下混合0.5~10min，分相1~30min，反萃级数2~5级，分相后得到含锌液和再生有机相，含锌液电积或结晶得到锌产品。
一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其主要包括以下步骤：
步骤1、含砷铜冶炼烟尘酸浸液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；
步骤2、将步骤1得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌产品，得到锌产品和萃锌余液；
步骤3、将步骤2得到的萃锌余液通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液，结晶母液用于浸出含砷铜冶炼烟尘。
本发明的有益效果是：
（1）本发明提供了一种原料适应性强、操作灵活的全新工艺流程，环境污染少，克服了现行工艺剧毒AsH3气体和大量含砷危废渣的产生，环境污染严重且难以处理的问题；
（2）本发明通过本发明的合理处理流程，按照特定的处理顺序，实现砷、铜、锌等有色金属的高效分离；
（3）本发明砷沉淀率>95%，铜回收率>98%，锌回收率>98%；铜、锌产品质量好、附加值高。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，该含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其主要包括以下步骤：
步骤1、向含砷铜冶炼烟尘酸浸液（含铜8.3g/L、锌36.4g/L、砷120g/L，pH=1）中通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液；通入SO2还原沉淀砷具体过程为：在温度为85℃下，向砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入流量为60L/min的SO2气体，还原沉淀30min，过滤后得到晶体和结晶母液；
步骤2、将步骤1得到的结晶母液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；萃取过程为：将Lix973Ns-Lv与260#磺化煤油按体积比3:7混合制成萃取溶剂，萃取溶剂与结晶母液按照相比1:1，在萃取温度为15℃混合0.5min，分相1min，萃取级数2级，分相后得到萃铜余液和载铜有机相；反萃回收铜过程为：反萃剂为含120g/L硫酸的溶液，载铜有机相与反萃剂按照反萃相比3:1，在反萃温度15℃下混合0.5min，分相1min，反萃级数2级，得到含铜液和再生有机相，含铜液电积或者置换得到铜产品；
步骤3、将步骤2得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌，得到锌产品和萃锌余液，萃锌余液用于浸出含砷铜冶炼烟尘；萃取过程为：将P204与260#磺化煤油按体积比3:7混合得到萃取剂，按照萃取剂与萃铜余液相比1:1，在萃取温度为15℃下混合0.5min，分相1min，萃取级数4级，分相后得到萃锌余液和载锌有机相；反萃回收锌过程为：反萃剂为含130g/L硫酸的溶液，载锌有机相和反萃剂按照反萃相比2:1，在反萃温度15℃下混合0.5min，分相1min，反萃级数4级，分相后得到含锌液和再生有机相，含锌液电积得到锌产品。
经处理，砷沉淀率>95%，沉砷晶体用于制备金属砷；铜回收率>98.5%；锌回收率>98.5%。
实施例2
如图1所示，该含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其主要包括以下步骤：
步骤1、向含砷铜冶炼烟尘酸浸液（含铜1g/L、锌5g/L、砷15g/L，pH=3）中通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液；通入SO2还原沉淀砷具体过程为：在温度为20℃下，向砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入流量为5L/min的SO2气体，还原沉淀240min，过滤后得到晶体和结晶母液；
步骤2、将步骤1得到的结晶母液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；萃取过程为：将Lix984与260#磺化煤油按体积比1:9混合制成萃取溶剂，萃取溶剂与结晶母液按照相比1:5，在萃取温度为40℃混合10min，分相10min，萃取级数5级，分相后得到萃铜余液和载铜有机相；反萃回收铜过程为：反萃剂为含220g/L硫酸的溶液，载铜有机相与反萃剂按照反萃相比8:1，在反萃温度40℃下混合10min，分相30min，反萃级数5级，得到含铜液和再生有机相，含铜液电积或者结晶得到铜产品；
步骤3、将步骤2得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌，得到锌产品和萃锌余液，萃锌余液用于浸出含砷铜冶炼烟尘；萃取过程为：将P204与260#磺化煤油按体积比1:9混合得到萃取溶剂，按照萃取溶剂与萃铜余液相比1:5，在萃取温度为40℃下混合10min，分相30min，萃取级数2级，分相后得到萃锌余液和载锌有机相；反萃回收锌过程为：反萃剂为含200g/L硫酸的溶液，萃锌有机相和反萃剂按照反萃相比1:1，在反萃温度40℃下混合10min，分相30min，反萃级数2级，分相后得到含锌液和再生有机相，含锌液结晶得到锌产品。
经处理，砷沉淀率>95%，沉砷晶体用于制备砷化学品；铜回收率>98.5%；锌回收率>98.5%。
实施例3
如图1所示，该含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其主要包括以下步骤：
步骤1、向含砷铜冶炼烟尘酸浸液（含铜50g/L、锌50g/L、砷64g/L，pH=2）中通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液；通入SO2还原沉淀砷具体过程为：在温度为50℃下，向砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入流量为30L/min的SO2气体，还原沉淀120min，过滤后得到晶体和结晶母液；
步骤2、将步骤1得到的结晶母液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；萃取过程为：将M5640与260#磺化煤油按体积比4:6混合制成萃取溶剂，萃取溶剂与结晶母液按照相比1:4，在萃取温度为25℃混合8min，分相8min，萃取级数4级，分相后得到萃铜余液和载铜有机相；反萃回收铜过程为：反萃剂为含180g/L硫酸的溶液，载铜有机相与反萃剂按照反萃相比1:1，在反萃温度25℃下混合8min，分相20min，反萃级数4级，得到含铜液和再生有机相，含铜液电积或者置换得到铜产品；
步骤3、将步骤2得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌，得到锌产品和萃锌余液，萃锌余液用于浸出含砷铜冶炼烟尘；萃取过程为：将P204与260#磺化煤油按体积比4:6混合得到萃取溶剂，按照萃取溶剂与萃铜余液相比1:4，在萃取温度为30℃下混合8min，分相20min，萃取级数5级，分相后得到萃锌余液和载锌有机相；反萃回收锌过程为：反萃剂为含180g/L硫酸的溶液，载锌有机相和反萃剂按照反萃相比8:1，在反萃温度25℃下混合8min，分相20min，反萃级数5级，分相后得到含锌液和再生有机相，含锌液电积得到锌产品。
经处理，砷沉淀率>95%，沉砷晶体用于制备金属砷；铜回收率>98.5%；锌回收率>98.5%。
实施例4
如图1所示，该含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其主要包括以下步骤：
步骤1、含砷铜冶炼烟尘酸浸液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；萃取过程为：向含砷铜冶炼烟尘酸浸液（含铜50g/L、锌50g/L、砷64g/L，pH=2）中加入萃取溶剂，萃取溶剂为Lix984与260#磺化煤油按体积比2.5:7.5混合制成，按照相比1:4，在萃取温度为25℃混合8min，分相8min，萃取级数4级，分相后得到萃铜余液和载铜有机相；反萃回收铜过程为：反萃剂为含180g/L硫酸的溶液，载铜有机相与反萃剂按照反萃相比1:1，在反萃温度30℃下混合8min，分相20min，反萃级数4级，得到含铜液和再生有机相，含铜液电积或者结晶得到铜产品；
步骤2、将步骤1得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌产品，得到锌产品和萃锌余液；萃取过程为：将P204与260#磺化煤油按体积比4:6混合得到萃取剂，按照萃取剂与萃铜余液相比1:4，在萃取温度为30℃下混合8min，分相20min，萃取级数5级，分相后得到萃锌余液和载锌有机相；反萃回收锌过程为：反萃剂为含180g/L硫酸的溶液，载锌有机相和反萃剂按照反萃相比8:1，在反萃温度30℃下混合8min，分相20min，反萃级数5级，分相后得到含锌液和再生有机相，含锌液电积得到锌产品；
步骤3、将步骤2得到的萃锌余液通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液，结晶母液用于浸出含砷铜冶炼烟尘；通入SO2还原沉淀砷具体过程为：在温度为85℃下，向萃锌余液中通入流量为60L/min的SO2气体，还原沉淀砷30min，过滤后得到晶体和结晶母液；
经处理，砷沉淀率>95%，沉砷晶体用于制备金属砷；铜回收率>98.5%；锌回收率>98.5%。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于主要包括以下步骤：
步骤1、向含砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液；
步骤2、将步骤1得到的结晶母液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；
步骤3、将步骤2得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌，得到锌产品和萃锌余液，萃锌余液用于浸出含砷铜冶炼烟尘。
2.根据权利要求1所述的含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于：所述步骤1中含砷铜冶炼烟尘酸浸液主要成分为Cu1~50g/L、Zn5~50g/L和As15~120g/L，pH=1~3。
3.根据权利要求1所述的含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于：所述步骤1中通入SO2还原沉淀砷具体过程为：在温度为20~85℃下，向含砷铜冶炼烟尘酸浸液中通入流量为5~60L/min的SO2气体，还原时间30~240min，过滤后得到主要成分为As2O3的晶体和结晶母液。
4.根据权利要求1所述的含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于：所述步骤2中萃取过程为：将Lix973Ns-Lv、Lix984或M5640与260#磺化煤油按体积比1~4:9~6混合制成萃取溶剂，萃取溶剂与结晶母液按照相比1:1~5，在萃取温度为15~40℃混合0.5~10min，分相1~10min，萃取级数2~5级，分相后得到萃铜余液和载铜有机相。
5.根据权利要求4所述的含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于：所述步骤2中反萃回收铜过程为：反萃剂为含120~220g/L硫酸的溶液，载铜有机相与反萃剂按照反萃相比1~8:1，在反萃温度15~40℃下混合0.5~10min，分相1~30min，反萃级数2~5级，得到含铜液和再生有机相，含铜液电积、结晶或者置换得到铜产品。
6.根据权利要求1所述的含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于：所述步骤3萃取过程为：将P204与260#磺化煤油按体积比1~4:9~6混合得到萃取溶剂，按照萃取溶剂与萃铜余液相比1:1~5，在萃取温度为15~40℃下混合0.5~10min，分相1~30min，萃取级数2~5级，分相后得到萃锌余液和载锌有机相。
7.根据权利要求6所述的含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于：所述步骤3反萃回收锌过程为：反萃剂为含130~200g/L硫酸的溶液，载锌有机相和反萃剂按照反萃相比1~8:1，在反萃温度15~40℃下混合0.5~10min，分相1~30min，反萃级数2~5级，分相后得到含锌液和再生有机相，含锌液电积或结晶得到锌产品。
8.一种含砷铜冶炼烟尘酸浸液砷、铜、锌高效分离与回收的方法，其特征在于主要包括以下步骤：
步骤1、含砷铜冶炼烟尘酸浸液采用有机溶剂萃取-反萃回收铜，得到铜产品和萃铜余液；
步骤2、将步骤1得到的萃铜余液采用有机溶剂萃取-反萃回收锌产品，得到锌产品和萃锌余液；
步骤3、将步骤2得到的萃锌余液通入SO2还原沉淀砷，过滤得到晶体和结晶母液，结晶母液用于浸出含砷铜冶炼烟尘。
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