[发明专利]一种锑精矿火法冶炼协同处置砷碱渣浸出渣的方法

说明书

本发明公开了一种硫酸根酸性二氧化锡复合材料及制备和锑精矿火法冶炼协同处置砷碱渣浸出渣的方法。将含Sn⁴⁺的溶液采用碱性物质调节至形成胶状溶液，将胶状溶液进行陈化、固液分离和烘干处理，得到氧化锡颗粒；氧化锡颗粒依次进行硫酸浸泡和活化焙烧，即得硫酸根酸性SnO₂复合材料，该复合材料用于锑精矿和砷碱渣浸出渣的协同火法冶炼，能够利用其高强酸性和高氧化性来促进砷渣中复杂锑砷组分向挥发性的Sb₂O₃和As₂O₃进行高效转变，实现砷碱渣浸出渣高效低成本收锑除砷，真正实现了砷碱渣浸出渣的资源化利用，该方法快速、高效、低成本，且过程简单、操作方便，满足工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种硫酸根酸性二氧化锡复合材料，还涉及一种硫酸根酸性二氧化锡复合材料的制备方法及其在锑精矿火法冶炼协同资源化处置砷碱渣浸出渣中的应用，属于砷碱渣浸出渣固废处置技术领域。

背景技术

目前，锑的冶炼过程主要包括挥发焙烧(熔炼)、还原熔炼和碱性精炼3个过程。在挥发焙烧(熔炼)过程中，锑和砷分别被氧化成Sb₂O₃和As₂O₃，他们以蒸汽的形式挥发入炉气中，经冷却及收尘等处理后，得到粉末状的中间产品氧化锑(俗称“锑氧”)；在还原熔炼过程中，Sb₂O₃和As₂O₃被还原成单质锑和砷，砷会进入到粗锑中；在碱性精炼过程中，通常采用碳酸钠鼓风去除粗锑中的砷，主要反应为：

2As+O₂+2Na₂CO₃＝2Na₂AsO₄+2CO₂

4Sb+3O₂+6Na₂CO₃＝4Na₂SbO₃+6CO₂

在此过程中形成的浮于锑液表面的炉渣能够被耙除，这种碱性且含有砷的浮渣被称之为砷碱渣。据统计，每生产1t精锑，就会产出130～140kg砷碱渣，给环境与人体造成极大的潜在威胁。鉴于砷碱渣不仅含有能够回收利用的金属锑，而且有剧毒砷酸钠的特性，使其很难直接进行二次冶炼，不能直接丢弃。对砷碱渣进行处理并回收利用显得很有必要。国内对砷碱渣的资源化利用主要从两个方面进行，一是砷碱渣中锑的回收，二是对砷碱渣中砷进行综合利用。目前，国内外对砷碱渣的处理方式主要为：火法处理及湿法处理。火法处理砷碱渣的优势是处理能力大，生产效率高，可以利用锑冶炼系统的设备，投资省。火法处理工艺同时存在明显的缺点：1、原料和产品含砷高，操作环境差，严重损害员工身体健康；2、高砷粗锑反复精炼，精炼产生的返回渣含砷更高无法处理，形成砷的恶性循环；3、火法处理过程其冷却收尘系统的完善性和密闭性都不高，环境风险巨大。目前，学术与产业界较为一致的观点是对砷碱渣主要采用湿法浸出的方法从含砷危废中脱砷。砷碱渣的主要组分为砷酸盐/亚砷酸盐、锑酸盐/亚锑酸盐以及碳酸钠/氢氧化钠，同时还含有大量的硅、铝、氟、氯等等杂质组分。在砷碱渣选择性浸出工艺过程中，易溶的砷、锑和碱组分进入到浸出液中，难溶的各种组分以及新形成的沉淀则保留在浸出渣中，成为浸出渣的主要组分，现有的浸出工艺所得浸出渣砷碱渣浸出渣XRF结果分析如下表1.1所示，砷碱渣浸出渣的主要元素为Sb、As及其部分硅酸盐元素。浸出渣在水溶液浸出环境中，保持着较高的pH。硫酸酸浸体系中，部分含砷组分则重新释放到溶液体系中。这些含砷浸出渣如若不作处理，在大气、雨水等接触时，大量的砷会在风力、水力等作用下再次进入当环境中，引发严重的二次污染。由此可见，在资源化、减量化的背景下，对浸出渣中的锑进行回收再利用以及实行进一步的无害化处理则尤为重要。

表1代表性砷碱渣浸出渣元素组成(XRF分析)