CN111004917A - 一种硫化砷渣综合回收的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫化砷渣综合回收的工艺，包括以下步骤：(1)还原蒸馏：将硫化砷渣与还原剂混合在保护气体中进行选择性蒸馏，得到混合气体，混合气体通过空气氧化生成氧化砷与二氧化硫，冷凝得到氧化砷，二氧化硫则制酸获取硫酸产品；(2)氧压浸出：将所述的蒸馏渣进行氧压浸出，选择性浸出铜铼等有价金属，浸出液萃取回收铼，萃余液电积或者蒸发产出电铜或者硫酸铜，浸出渣含铅、铋、硒，碱性浸出回收硒后的铅渣作为铅回收原料，本发明的有益效果是：在硫化砷蒸馏阶段，在还原气氛下，直接蒸馏出硫化砷，避免了氧化焙烧所导致的有价金属的挥发浪费、有效回收了砷、硫，富集了铅、铜、铼、铋、硒等有价金属。

Description

一种硫化砷渣综合回收的工艺
技术领域
本发明涉及环保治理和冶金技术领域，特别涉及一种硫化砷渣综合回收的工艺。
背景技术
我国是砷资源大国，据数据统计，我国累计探明砷资源储量为397.7万吨，占据着世界总储量的70％，并且主要共生或伴生于锡、铅、锌、铜等有色金属矿物中，以砷酸盐矿物、硫化物、硫砷化物等形式存在。随着我国经济的高速发展，对资源的需求量日益增加，优质的矿产资源消耗几乎消耗殆尽，品味低、脉石矿物多，赋存状态复杂以及一些含砷的难处理矿石以成为各大选矿、冶炼厂的重要原料来源。在选矿的处理过程中，由于技术与工艺的限制，有价金属被富集，而难处理，高危害的砷则进入尾矿，形成含砷矿渣，这一部分矿渣常被堆存处理，但在冶炼或浸出过程中，砷不同程度的进入烟气、废液、废渣中，含砷废弃物料被再次处理，有价物质被提取，砷再次富集，形成高砷废渣。
在含砷硫铁矿制酸和铜、铅、黄金等冶炼过程中，矿石氧化脱硫制酸时产生的烟气净化洗涤后产生的砷滤饼主要是硫化砷(As2S3)为主的渣，由于该渣含砷硫较高，处理难度大，许多冶炼厂采取直接堆放，但其中含铜、铼、硒、铅、铋等有价金属，如果能进行较好的综合回收，则具有很好的利用价值。
传统工火法处理工艺是将硫化砷渣直接进行氧化焙烧，其缺点是操作环境不友好，铼，硒也会一同氧化挥发进入烟尘，且砷挥发率较低，无法获得较好的综合利用；而湿法工艺氧压浸出时，得到的五价砷以及二氧化硫在还原过程中会导致硫酸膨胀严重，废水处理产生大量的高砷石膏渣很难处置，容易造成二次污染。因此，获取一种好的工艺，既可以解决该类硫化砷渣的环境安全问题，又能进行资源回收，对环境保护和资源利用有着极为重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硫化砷渣综合回收的工艺，以解决上述背景技术中提出的现有工火法处理工艺是将硫化砷渣直接进行氧化焙烧，其缺点是操作环境不友好，铼，硒也会一同氧化挥发进入烟尘，且砷挥发率较低，无法获得较好的综合利用；而湿法工艺氧压浸出时，得到的五价砷以及二氧化硫在还原过程中会导致硫酸膨胀严重，废水处理产生大量的高砷石膏渣很难处置，容易造成二次污染的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种硫化砷渣综合回收的工艺，包括以下步骤：
(1)还原蒸馏：将硫化砷渣与粉煤混合或在保护气体中，在不低于700℃下进行选择性蒸馏，得到硫化砷、氧化砷、硫磺、二氧化硫的混合气体，混合气体通过空气氧化生成氧化砷与二氧化硫，冷凝得到氧化砷，二氧化硫则制酸获取硫酸产品；
(2)氧压浸出：将(1)中蒸馏渣进行氧压浸出，在温度不低于100℃下、氧压不低于0.3MPa下，选择性浸出铜铼等有价金属，浸出液萃取回收铼，萃余液电积或者蒸发产出电铜或者硫酸铜，浸出渣含铅、铋、硒，碱性浸出回收硒后的铅渣作为铅回收原料。
所述的一种硫化砷渣综合回收的方法，优选地，步骤(1)所述含硫化砷渣成分为：As 30wt％～50wt％，S 20wt％～35wt％，Cu 2wt％～15wt％，Pb 1wt％～10wt％，Re0.5wt％～5wt％，Se 0.5wt％～5wt％，Bi 0.5wt％～5wt％。
所述硫化砷渣物料中硫化砷含量不能低于60％。
所述硫化砷渣物料蒸馏得到的混合气体主要为As2S3、二氧化硫。
优选的，将硫化砷渣与粉煤混合，防止硫化砷渣中的金属硫化物在蒸馏过程中被氧化挥发。
优选的，所述粉煤用量为硫化砷渣量的1％～5％。
优选的，在蒸馏前将硫化砷渣与粉煤混合，且在炉中通入保护性气氛，如氮气、氩气等惰性气体。
优选的，所述的蒸馏温度为700～1100℃，保证硫化砷及其他物质的挥发。
优选的，所述蒸馏温度为750～950℃。
优选的，所述的蒸馏时间为1～5h，足够的蒸馏时间确保硫化砷及其他物质的完全挥发。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明一种硫化砷渣综合回收的工艺，具有以下有益效果：
1)硫化砷渣蒸馏在密闭的还原保护气体下一次蒸馏进行，可以实现安全密闭，避免了无组织排放，缓解砷在治理过程中的职业安全压力，保护环境，清洁生产。与专利CN103922294A提取氧化砷相比，简化流程，弱化工艺条件，在常压下蒸馏避免了真空蒸馏的复杂操作，一次性将砷硫氧化物蒸馏出来。通过空气将硫化砷与硫磺氧化生成氧化砷与二氧化硫，得到氧化砷产品，二氧化硫则制酸，有效的实现了砷硫的分离与综合利用；
2)在硫化砷蒸馏阶段，在还原气氛下，直接蒸馏出硫化砷，避免了氧化焙烧所导致的有价金属的挥发浪费、有效回收了砷、硫，富集了铅、铜、铼、铋、硒等有价金属；
3)在浸出过程中采用中性氧压浸出，省去了还原剂与酸或碱的添加，降低了成本，且使铅、铋、硒获得了再次富集。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供了一种硫化砷渣综合回收的工艺，包括以下步骤：
以硫化砷渣为原料，通过与还原剂(粉煤)配料，在保护气体下进行选择性蒸馏，控制蒸馏温度在700℃以上，金属硫化物沸点高，而硫化砷蒸气压很大，从而选择性将硫化砷蒸出，得到硫化砷与二氧化硫混合气体以及蒸馏渣。混合气体通过空气氧化，冷凝得到氧化砷产品，二氧化硫通过制酸得到硫酸产品。蒸馏渣在中性条件下高压氧浸，硫化铜与硫化铼分别氧化为硫酸铜与氧化铼，得到选择性浸出，浸出液萃取可获得铼酸铵产品，萃余液电积或蒸发可得到电铜或硫酸铜产品。浸出渣含铅、铋、硒，碱性浸出回收硒后的铅渣作为铅回收原料。
还原蒸馏的工艺条件为：温度750～950℃，在配入1～5％的粉煤，或者氮气的保护下，蒸馏1～5h，硫化砷渣的硫化砷的蒸馏率为70～95％，蒸馏渣率为10～35％，铅铜铼铋硒等富集3～10倍。蒸馏残渣，在100～150℃,氧压0.3～1.1MPa，液固比为3～8：1，搅拌速度200～800r/min，反应1～4h，铜铼的浸出率达到95％以上，铅铋硒再次富集2倍。
实施例1
以硫化砷渣为原料进行蒸馏处理，蒸馏工艺为：还原剂为粉煤，加入量为硫化砷渣物料量的4％，氮气作为保护气体，温度为850℃，蒸馏5h。得到硫化砷与二氧化硫混合气体以及蒸馏渣。硫化砷的蒸馏率92.8％，蒸馏渣率为12.5％，铅、铜、铼、铋、硒富集8.12倍。将蒸馏渣中性氧压浸出铜铼，浸出工艺为：浸出温度150℃，氧压1.0MPa，液固比为7：1，搅拌速率为600r/min，反应3h，铜铼浸出率为98.6％，铼浸出率为99.7％，铅、铋、硒再次富集2.5倍。
实施例2
以硫化砷渣为原料进行蒸馏处理，蒸馏工艺为：还原剂为粉煤，加入量为硫化砷渣物料量的3％，氮气作为保护气体，温度为900℃，蒸馏3h。得到硫化砷与二氧化硫混合气体以及蒸馏渣。硫化砷的蒸馏率91.2％，蒸馏渣率为15.4％，铅、铜、铼、铋、硒富集6.49倍。将蒸馏渣中性氧压浸出铜铼，浸出工艺为：浸出温度100℃，氧压0.5MPa，液固比为6：1，搅拌速率为800r/min，反应4h，铜铼浸出率为96.8％，铼浸出率为97.5％，铅、铋、硒再次富集1.8倍。
实施例3
以硫化砷渣为原料进行蒸馏处理，蒸馏工艺为：还原剂为粉煤，加入量为硫化砷渣物料量的5％，氮气作为保护气体，温度为750℃，蒸馏5h。得到硫化砷与二氧化硫混合气体以及蒸馏渣。硫化砷的蒸馏率87.5％，蒸馏渣率为22.6％，铅、铜、铼、铋、硒富集4.42倍。将蒸馏渣中性氧压浸出铜铼，浸出工艺为：浸出温度100℃，氧压0.8MPa，液固比为8：1，搅拌速率为600r/min，反应4h，铜浸出率为98.7％，铼浸出率为98.8％，铅、铋、硒再次富集2.1倍。
实施例4
以硫化砷渣为原料进行蒸馏处理，蒸馏工艺为：还原剂为粉煤，加入量为硫化砷渣物料量的1％，氮气作为保护气体，温度为950℃，蒸馏2h。得到硫化砷与二氧化硫混合气体以及蒸馏渣。硫化砷的蒸馏率82.3％，蒸馏渣率为18.3％，铅、铜、铼、铋、硒富集5.46倍。将蒸馏渣中性氧压浸出铜铼，浸出工艺为：浸出温度120℃，氧压0.3MPa，液固比为5：1，搅拌速率为700r/min，反应4h，铜浸出率为95.4％，铼浸出率为96.7％，铅、铋、硒再次富集1.7倍。
对比实施例1
以硫化砷渣为原料进行蒸馏处理，蒸馏工艺为：氮气作为保护气体，温度为850℃，蒸馏3h。得到硫化砷与二氧化硫混合气体以及蒸馏渣。硫化砷的蒸馏率75.7％，蒸馏渣率为38.6％。将蒸馏渣中性氧压浸出铜铼，浸出工艺为：浸出温度120℃，液固比为5：1，搅拌速率为700r/min，反应4h，铜浸出率为28.4％，铼浸出率为36.8％。
对比实施例2
以硫化砷渣为原料进行蒸馏处理，蒸馏工艺为：还原剂为粉煤，加入量为硫化砷渣物料量的10％，温度为850℃，蒸馏3h。得到硫化砷与二氧化硫混合气体以及蒸馏渣。硫化砷的蒸馏率43.7％，蒸馏渣率为76.7％。将蒸馏渣中性氧压浸出铜铼，浸出工艺为：浸出温度120℃，氧压200KPa，液固比为7：1，搅拌速率为700r/min，反应5h，铜浸出率为32.4％，铼浸出率为42.8％。
在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种硫化砷渣综合回收的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)还原蒸馏：将硫化砷渣与还原剂混合在保护气体中进行选择性蒸馏，得到硫化砷、硫磺、二氧化硫、氧化砷的混合气体，混合气体通过空气氧化生成氧化砷与二氧化硫，冷凝得到氧化砷，二氧化硫则制酸获取硫酸产品；
(2)氧压浸出：将所述的蒸馏渣进行氧压浸出，选择性浸出铜铼等有价金属，浸出液萃取回收铼，萃余液电积或者蒸发产出电铜或者硫酸铜，浸出渣含铅、铋、硒，碱性浸出回收硒后的铅渣作为铅回收原料。
2.根据权利要求1所述的一种硫化砷渣综合回收的工艺，其特征在于：所述的硫化砷渣具体成分为：As 30wt％～50wt％，S 20wt％～35wt％，Cu 2wt％～15wt％，Pb 1wt％～10wt％，Re 0.5wt％～5wt％，Se 0.5wt％～5wt％，Bi 0.5wt％～5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种硫化砷渣综合回收的工艺，其特征在于：步骤(1)中所述还原剂为粉煤，所述粉煤用量为硫化砷渣的1wt％～5wt％，蒸馏温度为750～950℃，蒸馏时间为1～5h。
4.根据权利要求1所述的一种硫化砷渣综合回收的工艺，其特征在于：步骤(1)所述的保护气体为氮气、氩气等惰性气体。
5.根据权利要求1所述的一种硫化砷渣综合回收的工艺，其特征在于：步骤(2)中所述氧压0.3～1.1MPa，浸出温度100～150℃，固液比3～8：1，搅拌速度200～800r/min，反应时间为1～4h。
6.根据权利要求1所述的一种硫化砷渣综合回收的工艺，其特征在于：步骤(2)中所采用的浸出液为pH为中性的工业用水或自来水。
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