[發明專利]一種搭配高砷物料分離銅渣中砷的方法

有效

• 申請號: 202010864430.3
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111996383B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 梁彥杰;康麗;王大偉;柯勇;閔小波;劉振興;周元;鄧方杰;周藝偉
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B15/00;C22B30/04;C01G28/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 趙進;顏勇

本發明公開了一種搭配高砷物料分離銅渣中砷的方法，以黃鐵礦和硫化砷渣的混合物料作為脫砷劑，與銅渣混勻后，于惰性氣氛下按1?5℃/min的升溫速率至1100?1300℃下焙燒，得到含氧化砷和硫化砷的混合氣體，然后向混合氣體中通入空氣，在800?900℃下反應，氧化生成三氧化二砷和二氧化硫，最后經冷凝得到三氧化二砷產品。本發明以黃鐵礦和硫化砷渣混合物料作為脫砷劑，可破壞銅渣中化學穩定性較高的含砷玻璃體結構，砷被還原為氧化砷和硫化砷釋放，解決實際生產上高砷銅渣中砷與銅渣分離難的問題，實現砷的高效揮發以及定向收集，并達到以廢治廢的目的。

技術領域

本發明屬于火法冶金技術領域，涉及一種搭配高砷物料分離銅渣中砷的方法，利用黃鐵礦和硫化砷渣混合物料作為脫砷劑提高高砷銅渣脫砷率，實現渣的無害化處理以及資源化利用。

背景技術

據估計，每年我國銅渣年產量超過2000萬噸。在過去，我國通常將銅渣視為無用廢物廢棄在棄渣場，目前銅渣累計堆積量已超過一億噸。然而，近年來，由于復雜難處理的物料日益增多，導致高砷復雜銅精礦進入銅熔煉系統，銅渣中砷含量也逐漸增大。利用傳統方法堆存這些高砷積銅渣，不僅占用大量土地資源，還造成嚴重的環境污染和資源浪費問題。因此，銅渣的處理問題面臨巨大挑戰，必須對銅渣中的砷進行處理，并實現銅渣的資源化利用。實際上，在處理另外一種含砷固體廢物-硫化砷渣，也面臨此類問題。

據報道，硫化砷渣在氧氣氣氛下進行焙燒脫砷時，在600-900℃下就可脫除。而在惰性或者還原氣氛中，低于500℃時不發生分解，高于500℃時可發生揮發反應。而當溫度超過800℃后，硫化砷開始發生分解，產生硫蒸汽、砷蒸汽以及硫砷蒸汽。

銅渣的處理方法有火法、濕法以及火法-濕法聯用。濕法除砷是其原理主要是將砷以Na₃AsO₃和Na₃AsO₄的形式浸出，使砷從固相轉移進入浸出液中，之后分通過發濃縮結晶、石灰沉淀法、鐵鹽沉淀法、硫化鈉沉淀法等方法分離富集砷。

火法-濕法聯用工藝是高溫處理過程中加入酸或堿，將含砷氧化物轉化為鹽，再通過水浸的方法將其轉入浸出液中，再從浸出液中回收砷。這種方法雖然可以提高砷的選擇性脫除，但回收的砷鹽純度不高，存在一定的污染問題。而且該工藝的生產能耗較高、試劑消耗量較大。相比之下，火法處理具有簡單方便，流程短，經過脫砷后的銅渣可以直接外售，具有較高的經濟效益。

現在回收砷的辦法有很多，但大多數都運用在銅煙塵、銅電解液、陽極泥等方面，而且像銅冶煉的含砷煙塵中，砷主要以砷酸鹽和氧化砷等獨立含砷物相形式賦存，而高砷銅渣中的砷主要與礦物相結合，砷主要與磁鐵礦、硅酸鐵以及玻璃體等物相結合，即砷主要溶解在上述礦物相中(一般而言70％砷主要溶解在硅酸鹽玻璃體中)，這部分砷難以直接反應，其處理難度明顯提高。

目前，在銅冶煉渣回收砷方面的研究較少，通常都是將高價砷先還原，例如可以利用低價氯化物沸點低的特點，采用SO₂對溶液中的高砷進行還原，促使溶液體系中的高價砷轉變為低價砷，然后再進行氯化-減壓蒸發-水解處理系列操作，最終可以得到高純度的氧化砷產品，但是這種方法流程長，工藝復雜；又如還可以通過添加碳粉可以將高價砷-還原成As(g)或As₂O₃(g)，實現砷揮發去除；但碳還原存在顯著缺陷，難以控制碳不與磁鐵礦等含鐵礦物反應，將其還原成金屬鐵，且容易與金屬砷反應形成鐵砷合金，進而抑制砷揮發。再如通過改變氣氛促進渣中砷的揮發，在中性或者還原性氣氛條件下可以將高價砷轉變為As₂(g)、As₄(g)、As₂O₃(g)并揮發脫離，但是其處理效率低，銅渣中鐵、砷被過還原與砷反應生成鐵砷合金。

發明內容