[发明专利]一种铜冶炼含砷烟尘浸出渣的处理方法

说明书

本发明涉及一种铜冶炼含砷烟尘浸出渣的处理方法。铜冶炼含砷烟尘浸出渣采用氧化性酸性溶液浸出，获得低砷铜的铅铋渣。采用硫化砷渣分离浸出液中的铜、砷、获得低砷的硫化铜渣，在分离铜砷的同时可处理大量硫化砷渣，沉铜溶液冷却得到纯度较高的三氧化二砷晶体，结晶后液再生后返回浸出系统循环使用，整个过程无废液、废气排放，在实现铜冶炼含砷烟尘浸出渣中有价元素较为彻底分离的同时，可同时处理大量的硫化砷渣，在实现铜冶炼含砷烟尘浸出渣中有价元素和砷分离良好的条件下，大幅度提高了铜冶炼含砷烟尘浸出渣和硫化砷渣处理的经济效益。

技术领域

本发明涉及有色金属冶金领域，主要涉及一种铜冶炼含砷烟尘浸出渣的处理方法。具体地说是涉及一种铜冶炼产出的高砷烟尘的浸出渣分离砷和回收有价金属的方法，针对现有湿法处理高砷烟尘浸出渣处理技术的不足，进行了改进。

背景技术

全球砷矿资源探明储量70％集中在中国。据统计，全国约70％的砷采出量废弃于选矿尾砂中，只有20％左右进入冶炼厂。据不完全统计，仅每年随精矿进入冶炼厂的砷总量就已超过8万吨，但回收的砷仅约占进厂总砷量的10％。铜火法冶炼工艺种类较多，按熔炼类型可分为漂悬熔炼(闪速熔炼、闪速吹炼)、熔池熔炼(底吹或侧吹熔炼)，由于铜矿中伴生的砷在冶炼过程中易挥发，火法炼铜过程中产生大量含砷烟尘，在铜锍吹炼过程中产出的烟尘称为白烟尘，艾萨炉或澳炉熔炼中的产出的烟尘称为艾萨炉烟尘或澳炉烟尘，这些烟尘砷含量高且成分复杂、成分变化大，共同点是均含有大量Cu、Pb、Zn、Bi等有价金属，是铜冶炼过程中产生的主要固体副产物，本发明中将这类烟尘统称为铜冶炼含砷烟尘。这类烟尘若返回熔炼系统，由于砷等杂质元素在冶炼系统中的循环累积，将会导致炉况恶化，必须开路处理，一部分铜冶炼企业自建含砷烟尘处理系统，但由于处理工艺不够完善，导致经济效益差，另一部分铜冶炼企业则采用公开招标的方式将此类烟尘出售给具有相关资质的专业处理厂家。

铜冶炼含砷烟尘和硫化砷渣一般采用火法或湿法技术进行处理。火法处理工艺利用三氧化二砷的易挥发性在高温下将砷挥发和重金属分离，虽然流程简单，处理量大，但烟气的收尘系统要求较高，生产过程中由于含砷烟气泄漏，易造成二次环境污染，且对操作人员身体构成较大危害。湿法处理工艺主要为酸浸、水浸法，湿法处理工艺操作环境较好，是今后发展的主流方向，但所使用的技术尚需完善。文献[1、5]对现有铜冶炼白烟尘工艺进行了总结，指出了目前处理工艺存在的不足。

现有常压处理方法存在铜砷浸出率较低、砷在湿法处理过程中产出含砷渣危废、铜砷分离不彻底等不足。为解决常压下铜砷浸出率偏低的问题，一些研究提出采用高压浸出工艺[3]，其采用的原料为白烟尘，化学成分(％)：Cu 14.25、Pb 17.31、Zn 4.34、As6.51、Fe 4.42、Bi 6.66、Cd 1.55、S 9.29。其中，铜的物相组成为(％)：硫酸铜25.46、硫化铜30.27、氧化铜12.37、氧化亚铜15.61、其他16.29。对此原料，得出的白烟尘加压浸出最佳条件为：液固比6:1、初始硫酸浓度0.6mol/L、浸出温度120℃、氧分压0.6MPa、浸出时间3h、搅拌速度500r/min。在此条件下，Cu、Zn、Cd的浸出率分别为96.21％、95.68％、1.13％。虽然高压浸出可以获得较高的砷浸出率，但设备、操作均较为复杂、处理成本较高，不易推广使用，目前大多数厂家均采用了将硫酸浸出渣直接送入铅冶炼系统进行处理，但这使得处理白烟尘回收率剧烈下降。

湿法处理所得到的浸出液，含有大量砷、铜、锌等有价元素，砷大部分以五价砷形态存在，为分离这些元素，现有技术[3-6]常采用铁粉置换铜或电积法沉铜，铜分离效果较好，对于溶液中的五价砷，采用二氧化硫还原法将五价砷还原为三价砷，而三价砷溶解度较低，从溶液中析出，可将部分砷以三氧化二砷结晶形式产出，但这种方法存在大量酸产出的问题，对于结晶后液，再采用加入氧化剂将二价铁氧化成三价铁，再加石灰沉砷获得含有大量硫酸钙的铁砷渣，和脱砷后液，此脱砷后液，采用锌粉置换镉后，浓缩、冷却结晶产出硫酸锌产品，结晶母液返回浸出。显然这些方法流程长、能耗高、经济效益差，且产出难处理的砷铁渣危废。