[发明专利]一种铜冶炼污酸沉砷剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种铜冶炼污酸沉砷剂的制备方法，属于重金属砷污染治理与工业固废综合利用技术领域。该沉砷剂的制备方法是利用铜火法冶炼过程中产生的以磁铁矿、铁橄榄石为主的含铁大于30%的冶炼渣，经研磨后与硫酸或污酸配置成沉砷剂。在铜冶炼污酸中使用该沉砷剂，并加入一定比例的H₂O₂等氧化剂，可将Fe(II)和As(III)离子分别氧化为Fe(III)和As(V)离子，进行沉砷反应，生成砷酸铁，最终获得的废水达到工业用水排放标准。本发明方法工艺流程简单，沉砷形成的砷酸铁物沉淀物稳定，除砷效果明显，并综合利用铜冶炼厂废渣对废液的治理，实现以废治废，为铜冶炼污酸处置提供了一种高效和低成本的方法。

技术领域

本发明涉及一种铜冶炼污酸沉砷剂的制备方法，属于砷污染治理与工业固废综合利用技术领域。

背景技术

铜冶炼技术以火法为主，原料主要是硫化铜精矿，由于砷和硫的化学特性十分相似，硫化铜精矿通常含有一定量砷，部分铜精矿砷含量甚至超过0.5％。在火法熔炼过程中，硫化铜精矿中约16％的砷经铜冶炼烟气净化洗涤而进入污酸中。铜冶炼污酸主要成分为硫酸、亚砷酸及砷酸，硫酸含量范围10～150g/L，砷含量范围在0.5～30g/L。除此之外，污酸还含有少量的氟、铅、锌、铜、汞、镉等有害杂质元素，且污酸的成分随铜精矿成分、熔炼工艺条件、烟气净化系统运行参数的变化在一定范围波动。铜冶炼污酸具有产量大、成分复杂、特别是砷含量高等特性。而砷及其大多数化合物都是有毒物质，无机砷化合物的毒性相比有机砷化合物更大。因此，铜冶炼污酸如不妥善处置，将会对环境及人们的身体健康构成威胁。

目前，国内外对含砷污酸的除砷方法主要有钙盐沉淀法、铁盐沉淀法、硫化沉淀法等处理方法，硫化沉淀法是国内铜冶炼企业普遍采用的方法之一。该方法具有操作简单、处理效率高等特点，而且具有砷去除率高、可分步回收有价金属、pH值适应范围大等优点。但也存在一些缺点：(1)生产成本高；(2)经硫化法处理后，后液砷浓度仍高于GB5085.6-2007中的限值；而且S^2-会与污酸中的H⁺反应生成二次污染物H₂S气体。除硫化沉淀法外，钙盐沉淀法是国内处理铜冶炼污酸另一种常用的方法。该方法具有去除效果好、废水排放稳定达标、操作简单、投资少、运行费用低等特点。但钙盐沉淀产生的渣量大，且渣中砷含量大于5％，为危废渣，废渣中砷易浸出导致后续处理成本高等不足。

铜火法冶炼产生大量富含铁的大宗固体废弃物尾矿渣，尾矿渣中含有丰富的铁氧化物和其他少量的碱性氧化物，其中铁分布于磁铁矿(Fe₃O₄)、铁橄榄石(2FeO·SiO₂)、单质铁。然而利用率很低，只有少部分用于水泥生产辅料、道路路基骨料和防腐除锈剂等，大部分被堆存在渣场，不仅占用土地又污染环境，也造成巨大的资源浪费。

发明内容

本发明旨在提供一种以铜冶炼过程中产生的含铁冶炼渣等为沉砷剂制备原料、工艺简单、成本低、能实现以废治废和资源循环利用，用于铜冶炼污酸快速脱砷的沉砷剂的制备方法。

本发明提供了一种铜冶炼污酸沉砷剂的制备方法，具体包括如下步骤：尾矿渣经干燥和研磨后，筛分粒径为50～400目的颗粒，再将尾矿渣与硫酸或污酸按比例混合配制成沉砷剂。

作为优选，尾矿渣为铜火法冶炼过程中产生的含铁冶炼渣，其铁含量＞30％。

作为优选，硫酸或污酸浓度为5％～20％的硫酸或污酸，其与尾矿渣的配制比例为：每100g～420g含铁冶炼渣配1L硫酸或污酸。

反应机理：尾矿渣中铁主要分布于磁铁矿、橄榄石等。为有效利用尾矿渣中铁元素进行污酸除砷，项目组成员从化学反应机理出发，利用稀酸将铁元素溶解出来，采用提高污酸浓度12％稀酸+尾矿渣配制试剂(后称沉砷剂)：配制比例按照1L稀酸加250g尾矿渣。溶液配制反应完全后形成胶体状。其反应如下：