[发明专利]一种铜冶炼过程中所产含铜砷烟灰综合利用的方法

说明书

本发明提供了一种铜冶炼过程中所产含铜砷烟灰综合利用的方法，主要包括以下步骤：(A)常压酸浸：将烟灰物料混匀后，取适量的物料在合适的液固比、温度以及酸浓度条件下搅拌浸出，得到浸出料浆；(B)硫化沉铜：步骤(A)中的浸出料浆经固液分离后，向浸出液中加入硫化剂，在适宜的硫铜比和温度条件下，将溶液中铜转化为硫化铜渣；(C)SO₂还原：步骤(B)中的沉铜后液经SO₂气体还原，将溶液中的五价砷还原为三价砷；(D)蒸发浓缩、冷却结晶：步骤(C)中的还原后液经蒸发浓缩后，将溶液调整至适宜的砷浓度，在冷却结晶制备工业白砷。本方法能有效回收其中的铜、砷等金属，将砷转化为白砷产品，从根本上解决了砷的危害和污染问题。

技术领域

本发明属于湿法冶金与环保技术领域，具体涉及一种铜冶炼过程中所产含铜砷烟灰综合利用的方法。

背景技术

铜是一种重要的有色金属，在人类文明进程中从青铜时代开始，到几千年后的电气时代，直至当今的信息时代，铜一直是应用最广泛的金属材料之一。近年来我国精炼铜产量已高居世界榜首，但铜资源却较为匮乏，铜精矿自给率严重不足，为缓解我国铜冶炼工业原料紧张这一问题，各冶炼企业处理复杂物料比例逐渐升高，使得低品位、复杂多金属矿被大量开发。

由此伴随铜精矿进入熔炼系统的杂质元素也急剧增加，经造锍熔炼和铜锍吹炼之后，其中大部分易挥发物质进入烟气，最终以氧化物或硫酸盐的形态存在于烟灰中，形成铜冶炼烟灰。烟灰中一般包含Cu、Zn、Pb、As、Sb、Bi、Cd、Ag、Au和In等金属元素，若直接排放，其中的重金属会对环境产生巨大的危害；若将其返回铜熔炼系统，会使系统内的有害元素不断累积，降低熔炼系统的处理能力，影响正常生产。故需对铜冶炼烟灰进行资源化处置。

中国专利申请“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”(CN109913658A)报道了烟尘酸浸液经沉砷后，经萃取和反萃工序提取金属铜和锌，分别采用Lix973Ns-Lv与260#磺化煤混合液作为铜萃取剂，P204与260#磺化煤油作为锌萃取剂，硫酸作为反萃剂。此方法主要不足之处在于整个工艺流程较复杂，实际生产成本较高。

中国专利申请“一种铜冶炼烟灰与污酸联合处理的方法”(CN105950874A)和“一种污酸中酸的资源化利用及砷的固化方法”(CN107459166A)均报道了将污酸和烟尘联合处置，但其主要不足之处在于对于砷分别生成硫化砷渣和臭葱石进行固化，并未从根本上将其进行资源化利用。

因此，在现有工艺基础上进行进一步资源化利用的研发工作具有重要的经济和环保效益。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种铜冶炼过程中所产含铜砷烟灰综合利用的方法。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种铜冶炼过程中所产含铜砷烟灰综合利用的方法，主要包括以下步骤：

(A)常压酸浸：将烟灰物料混匀后，取适量的物料在合适的液固比、温度以及酸浓度条件下搅拌浸出，得到浸出料浆；

(B)硫化沉铜：步骤(A)中的浸出料浆经固液分离后，浸出渣送铅冶炼系统，向浸出液中加入硫化剂，在适宜的硫铜比和温度条件下，将溶液中铜转化为硫化铜渣返回铜熔炼配料工序，残留溶液为沉铜后液；

(C)SO₂还原：步骤(B)中的沉铜后液经SO₂气体还原，将溶液中溶解度较高的五价砷还原为低溶解度的三价砷，形成还原后液；

(D)蒸发浓缩、冷却结晶：步骤(C)中的还原后液经蒸发浓缩后，将溶液调整至适宜的砷浓度，在冷却结晶制备工业白砷。

进一步地，步骤A中的烟灰物料来自于铜冶炼过程所产的白烟灰，或者铜冶炼过程中其他高铜砷烟尘。