[发明专利]一种利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法

说明书

本发明公开了一种利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法，其包括步骤：提供硫化砷渣；将所述硫化砷渣与木质素和酸液混合，加热至第一预设温度，得到预热矿浆；向所述预热矿浆中通入蒸汽和氧气，在第二预设温度、预设氧分压下反应第一预定时间后，固液分离处理，得到浸出液和浸出渣；对所述浸出渣在第三预设温度下加热熔融，热滤，得到单质硫；向所述浸出液中加入还原剂，在第四预设温度下反应第二预定时间，固液分离处理，得到金属砷和沉砷后液。本发明通过控氧浸出将砷转入溶液而硫以单质形式富集于浸出渣中，再通过单质硫制备工序、氢还原工序分别产出单质硫和金属砷，具有工艺流程简单、产品安全、无二次危废产生等技术优势。

技术领域

本发明涉及湿法冶金技术领域，尤其涉及一种利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法。

背景技术

砷广泛存在于金、铜、锌、铅、锡、镍等矿产资源中，在这些金属冶炼过程中约50％砷进入冶炼烟气，烟气净化洗涤时砷转入污酸中。目前，工业上主要采用硫化沉砷方式实现污酸中砷的脱出，产出的硫化砷渣一般含砷30～40％，含硫20～30％。硫化砷渣性质不稳定，是国家明确规定需进行无害化处理的危险固体废弃物，硫化砷渣生产企业通常花高额危废处置成本委托资质单位对其进行无害化处理。

为降低硫化砷渣的处置成本并实现其资源化利用，目前主要的处理方法是将硫化砷渣转化为三氧化二砷产品，主要有两种工艺，其一是采用干燥脱水-高温氧化焙烧-骤冷脱砷工艺流程生产三氧化二砷，此工艺产出的三氧化二砷纯度约为95％，需进一步提纯至99％以上；其二是通过加压浸出-二氧化硫还原-冷却结晶工艺产出三氧化二砷。然而，目前三氧化二砷的市场处于供大于求的局面，且因其毒性极强，三氧化二砷又作为剧毒性物质不得不无害化处理，导致硫化砷渣生产三氧化二砷工艺收到限制，其工业领域不断收缩。

砷化镓是重要的半导体材料，然而用于生产砷化镓的单质砷、高纯砷的制备过程因工艺复杂、成本高、所用原料-三氧化二砷毒性大等原因限制了其发展。同时，我国硫资源缺口较大，对国外依存度高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法，旨在解决现有硫化砷渣资源化利用时存在工艺流程复杂、中间产品毒性高、过程易产生二次危废的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一种利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法，其中，包括步骤：

提供硫化砷渣；

将所述硫化砷渣与木质素和酸液混合，加热至第一预设温度，得到预热矿浆；

向所述预热矿浆中通入蒸汽和氧气，在第二预设温度、预设氧分压下反应第一预定时间后，固液分离处理，得到浸出液和浸出渣；

对所述浸出渣在第三预设温度下加热熔融，热滤，得到单质硫；

向所述浸出液中加入还原剂，在第四预设温度下反应第二预定时间，固液分离处理，得到金属砷和沉砷后液。

所述的利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法，其中，所述硫化砷渣和所述木质素与所述酸液的质量体积比为1kg：(4～10)L。

所述的利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法，其中，所述第一预设温度为50～90℃。

所述的利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法，其中，在所述得到浸出液和浸出渣的步骤后，还包括步骤：

将所述浸出渣与水混合，得到混合浆料；

对所述混合浆料进行浆化洗涤，然后固液分离，得到洗水和洗渣。

所述的利用硫化砷渣制备单质硫和金属砷的方法，其中，所述酸液为所述洗水、98％的浓硫酸和所述沉砷后液的混合溶液。