[发明专利]一种分离铜砷渣中铜和砷的方法

说明书

一种分离铜砷渣中铜和砷的方法，本发明将铜砷渣在氢氧化钠体系进行加压氧化浸出，砷和少量的重金属离子进入溶液中，剩余部分铜、锑、铅经氧化后进入氧化浸出渣中；进入加压氧化后液中的重金属离子进行硫化沉淀，所得砷酸钠溶液则进行结晶脱砷后返回碱性加压氧化浸出体系；进入氧化浸出渣中的铜、锑、铅等采用硫酸浸出，铜进入溶液后可进行后续电积提铜，锑、铅则保留在酸浸渣中进行后续分离和回收。本发明碱性加压氧化浸出不但能够实现铜砷渣中砷的高效浸出，砷的浸出率达到96%以上，而且通过将铜砷渣中的铜进一步氧化，有利于后续铜的酸性浸出；重金属离子铜、锑、铅的沉淀率达到85%以上，对设备的腐蚀性较低，环境较友好；劳动强度低。

技术领域

本发明涉及冶金领域中湿法冶金过程，特别是一种有效分离铜砷渣中铜和砷的方法。

背景技术

在铜电解精炼过程中，电解液中铜离子的增加量约为阳极泥溶解量的1.5~2.0%，此外电解液中还含有砷、锑、铋等杂质离子，通常采用电解沉积法除去铜以及砷、锑、铅等杂质离子。目前，在工艺上广泛采用的为连续脱铜脱砷电积法，使溶液中的铜、砷、锑、铅等共同析出，即产出铜砷渣（朱祖泽,贺家齐。现代铜冶金学。北京：科学出版社，2003年，564-573）。

为了回收铜砷渣中的铜等有价金属，并实现砷的开路，通常采用的主要冶炼方法为焙烧法、酸浸法和碱浸法等。焙烧法分为两种，一种是直接焙烧法，利用三氧化二砷易挥发的性质实现铜与砷的分离，然而由于铜砷渣中铜与砷形成的是固溶体，必须在熔化和搅拌条件下才能有效地分离砷，造成能耗较高，而且挥发出的三氧化二砷毒性大，污染环境；另一种是加碱焙烧法，通过将氢氧化钠与铜砷渣混合均匀后在550度左右进行焙烧，焙烧所得的渣进行水浸，砷进入水溶液中，水浸后所得铜渣则进行酸浸或直接返回铜冶炼系统，该方法的主要缺点为能耗高和耐火材料的使用寿命短（陈彩霞，洪涛，张晗，赵秀丽。含砷铜物料中砷、铜分离试验研究。铜业工程，2014,6:26-28,35；朱纪念，张晗。铜电解黑铜渣处理工艺应用研究，世界有色金属，2014,10:32-34。）。由于在酸性体系常温常压下，铜砷渣中的铜和砷浸出率低，采用酸性加压氧化法浸出铜砷渣的工艺方案被提出，即在高温高压下，铜和砷进入硫酸浸出液后，通过调节溶液pH产出砷酸铜沉淀，然后采用氢氧化钠浸出砷酸铜沉淀中的砷，铜则以氢氧化铜的形式回收，然而该工艺路线复杂，且酸性加压过程对设备的腐蚀性较大，生产成本较高（张晗, 陈彩霞, 赵秀丽。全湿法工艺处理砷铜渣的试验研究。有色金属(冶炼部分)，2010，2:18-20）。此外，由于大部分砷在铜砷渣中以固溶体存在，常规的碱浸过程中砷的浸出率低，难以实现砷与铜、锑、铋等有价金属的良好分离。

发明内容

为了克服铜砷渣传统处理工艺的不足，本发明的目的是提供一种能有效处理铜砷渣的方法。

本发明为达到上述目的采用的技术方案是：将铜砷渣在氢氧化钠体系进行加压氧化浸出，砷和少量的重金属离子进入溶液中，剩余部分铜、锑、铅则经氧化后进入氧化浸出渣中；进入加压氧化后液中的重金属离子进行硫化沉淀，所得砷酸钠溶液则进行结晶脱砷后返回碱性加压氧化浸出体系；进入氧化浸出渣中的铜、锑、铅等采用硫酸浸出，铜进入溶液后可进行后续电积提铜，锑、铅则保留在酸浸渣中进行后续分离和回收。

具体的工艺过程与技术参数如下：

1 加压氧化浸出

铜砷渣经碱性加压氧化浸出实现砷的溶解和铜、锑、铅的氧化。铜砷渣磨细至粒径为0.074~0.25mm，用氢氧化钠溶液浆化后加入高压反应釜内进行氧化浸出，氢氧化钠的浓度控制为40~120g/L，液固比（液体体积L与固体重量kg之比）为5~10:1，当反应釜温度升至120~220℃，开始通入氧气，氧气分压控制在0.05MPa~0.50MPa，搅拌速度控制在600~1000r/min，反应2~6h后停止通入氧气，冷却降温，当温度降至60℃以下，卸掉釜内压力，开始进行过滤，得到加压氧化后液和氧化浸出渣。

硫化沉淀