專利名稱：一種氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法
技術領域：
本發明涉及一種氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，屬于濕法冶金技術領域。
背景技術：
隨著有色金屬工業的快速發展，礦產資源供需矛盾日益突出，復雜難處理資源已廣泛應用于生產。在以高砷、多雜質的鉛精礦為原料的鉛冶煉系統中，會產生大量砷冰銅(亦稱黃渣)，其除含銅、鉛、銀等有價金屬外，還含有砷等雜質，砷的存在使砷冰銅的處理面臨嚴峻的技術和環保壓力，所以，處理砷冰銅的關鍵之處就在于砷的有效脫除和回收。發明專利申請(CN 201110354232)公開了一種含砷碳金精礦兩段焙燒綜合回收砷的工藝，將含砷碳金精礦進行兩段焙燒處理，產生的含塵煙氣先通過布袋收砷裝置回收三氧化砷，然后在制酸系統進行濕法凈化，產生含砷稀酸；將焙燒后產生的焙砂用稀硫酸浸泡，產生含砷酸浸液， 上述方法工藝過程較為復雜且為火法處理工藝，將會污染環境。發明專利申請(CN 201110020607)公開了一種濕法處理含砷鉛陽極泥工藝，工藝流程為:堿浸脫砷-出濾液沉鉛銻-氯鹽體系浸出-水解銻鉍-置換銅-酸浸渣轉型；轉型后渣含鉛，銻，金，銀，進入火法熔煉系統。發明專利申請(CN 200710034474)公開了一種高砷鉛陽極泥脫砷方法，將高砷鉛陽極泥，加堿液，在不斷鼓入空氣和加溫的條件下，經堿浸出；脫砷后的鉛陽極泥，利用已知工藝綜合回收金銀及其它有價金屬；浸出液中含有砷酸鈉，經石灰沉砷回收砷精礦，沉砷后的溶液補充堿液返回到堿浸出工序。上述兩個發明僅提及堿浸的回收砷方法，堿浸法回收砷相較氧壓堿浸法，堿浸法回收砷反應時間較長且砷浸出率不理想。砷冰銅在工業生產中通常采用火法工藝處理，如反射爐氧化熔煉、轉爐吹煉、鼓風爐和電爐熔煉、加堿焙燒與水浸等，這些方法除砷效果差、砷會二次污染環境，且均存在能耗高、金屬綜合回收率低、工藝流程長等缺點，已不適應行業和社會經濟發展的要求。其它濕法工藝鮮有報道，僅如硫酸浸出脫砷，但該技術脫砷效果不理想，且會產生AsH3氣體污染環境甚至致人傷亡。
發明內容
本發明就是針對上述各發明中的問題及不足，提供一種氧壓堿浸砷冰銅脫除回收砷的方法，該方法反應過程快捷、選擇性強，脫砷效果好，工藝過程能耗低、環境污染少，自動化程度高，生產效率高。本發明的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其具體步驟包括如下:
(1)首先將砷冰銅破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1:3 20g/ml加入堿性溶液中形成礦漿，堿性溶液中堿的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的
0.8 2.0倍；將礦漿加入加壓釜中，通入氣體氧化介質，并控制壓力0.2^1.8MPa、浸出溫度10(T20(TC、攪拌速率300 600r/min的條件下對礦漿進行氧壓堿浸反應I 5h ;
(2)將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸、過濾，得到氧壓堿浸浸出液和浸出渣；將得到的浸出渣用熱水洗滌、過濾后用于回收銅；(3)將步驟(2)中過濾得到的氧壓堿浸浸出液冷卻結晶，進行固液分離后既得到砷酸鹽結晶和結晶母液，結晶母液經補充堿量至氧壓堿浸所需要的濃度后返回步驟(I)中繼續浸出砷冰銅；或者將結晶母液經過固砷反應后過濾得到固砷渣和濾液，固砷渣安全存放，濾液直接達標排放。所述步驟(I)中的砷冰銅的主要成分及質量百分比為:砷2% 40%，銅10% 60%，鉛5% 30%。所述步驟(I)中堿性溶液為NaOH、KOH或Ca (OH) 2溶液中的一種或幾種任意比例混合物。所述步驟(I)中氣體氧化介質為空氣、富氧空氣、工業氧氣或醫療氧氣中的一種或幾種任意比例混合氣體。所述步驟(I)中氧壓堿浸為一段浸出或多段浸出，直到砷的浸出率為90wt%以上。所述步驟(2 )中的閃蒸是將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓
力降為常壓。所述步驟(2)的洗滌中熱水溫度為50 100°C，洗滌次數為I 5次。所述步驟(3)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻結晶溫度為15 30°C。所述步驟(3)中砷酸鹽結晶為砷酸鈉、砷酸鉀、或砷酸鈣結晶中的一種或幾種任意比例混合物。所述步驟(3)中固砷試劑為鈣的化合物和鐵鹽，鈣的化合物為CaO或Ca(OH)2 —種或兩種任意比例混合物，其中加入的鈣與結晶母液中As的摩爾比為4 10。
本發明具有以下效果和優點:
(1)該回收砷的方法為濕法工藝，能耗低、環境污染少，自動化程度高，生產效率高；
(2)該回收砷的方法為氧壓堿浸，反應過程快捷、選擇性強，脫砷效果好，脫砷率大于
98% ；
(3 )堿性浸出液中的砷以砷酸鈉、砷酸鉀、砷酸鈣形式回收，避免了砷的二次污染；
(4)結晶母液能循環使用，也能經CaO、Ca(OH)2或鐵鹽處理后達標排放。
圖1是本發明氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖1及具體實施方式
，對本發明作進一步說明。實施方式一:如圖1氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法的工藝流程圖所示， 其具體步驟包括如下:(I)首先將500g砷冰銅(主要成分及質量百分比為:銅48.5%，
鉛10.23%，砷22.8%)破碎至粒度小于100目，然后按照固液比I:10g/ml加入NaOH溶液中形成礦漿，NaOH溶液的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的1.6倍，將礦漿加入臥式加壓釜中，通入空氣氧化介質，并控 制壓力l.0MPa、浸出溫度150°C、攪拌速率500r/min的條件下礦漿進行氧壓堿浸反應2h ；(2)將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸(將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓力降為常壓)、過濾，得到的濾渣用100°C熱水洗滌I次，過濾后得到的浸出渣(主要成分及質量百分比為:銅54.2%，鉛12.8%，砷0.21%)用于回收銅、含砷量為23.2g/L的浸出液用于回收砷；(3)將步驟(2)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻至30°C結晶，進行固液分離后既可得到砷酸鈉結晶和結晶母液，結晶母液可以經補充堿量至氧壓堿浸所需要的濃度后返回步驟(I)中繼續浸出砷冰銅。經處理，砷的一段浸出率為99.12%，浸出率較高，不需進行兩段浸出。實施方式二:如圖1氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法的工藝流程圖所示， 其具體步驟包括如下:(I)首先將5kg砷冰銅(主要成分及質量百分比為:銅34.56%，
鉛16.25%，砷5.73%)破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1: 5g/ml加入KOH溶液中形成礦漿，KOH溶液的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的1.2倍，將礦漿加入臥式加壓釜中，通入富氧空氣氧化介質，并控制壓力0.6MPa、浸出溫度120°C、攪拌速率500r/min的條件下礦漿進行氧壓堿浸反應4h ；(2)將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸(將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓力降為常壓)、過濾，得到的濾渣用50°C熱水洗滌5次，過濾后得到的浸出渣(主要成分及質量百分比為:銅35.2%，鉛14.6%，砷0.08%)用于回收銅、含砷量為11.32 g/L的浸出液用于回收砷；(3)將步驟(2)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻至15°C結晶，進行固液分離后既可得到砷酸鉀結晶和結晶母液，結晶母液加入質量比為1:1的CaO和Ca(OH)2 (加入的鈣與結晶母液中As的摩爾比為10)及鐵鹽經固砷反應后過濾得到固砷渣和濾液，固砷渣安全存放，濾液直接達標排放。經處理，砷的一段浸出率為98.47%，浸出率較高，不需進行兩段浸出。實施方式三:如圖1氧壓堿浸砷冰脫除和回收砷的方法的工藝流程圖所示， 其具體步驟包括如下:(1)首先將250kg砷冰銅(主要成分及質量百分比為:銅31.75%，
鉛14.61%，砷15.8%)破碎至粒度小于100目，然后按照固液比l:8g/ml加入Ca(OH)2溶液中形成礦漿，Ca(OH)2溶液的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的1.8倍，將礦漿加入立式加壓釜中，通入體積比為3:1的工業氧氣和醫療氧氣作為氧化介質，并控制壓力1.5MPa、浸出溫度160°C、攪拌速率500r/min的條件下礦漿進行氧壓堿浸反應3h ；(2 )將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸(將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓力降為常壓)、過濾，得到的濾渣用70°C熱水洗滌2次，過濾后得到的浸出渣(主要成分及質量百分比為:銅33.6%，鉛16.1%，砷0.14%)用于回收銅、含砷量為18.2 g/L的浸出液用于回收砷；(3)將步驟(2)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻至15°C結晶，進行固液分離后既可得到砷酸鈣結晶和結晶母液，結晶母液可以經補充堿量至氧壓堿浸所需要的濃度后返回步驟(I)中繼續浸出砷冰銅。經處理，砷的一段浸出率為98.63%，浸出率較高，不需進行兩段浸出。實施方式四:如圖1氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法的工藝流程圖所示，其具體步驟包括如下:(I)首先將500g砷冰銅(主要成分及質量百分比為銅40.5%，鉛13.26%，砷2.54%)破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1: 3g/ml加入KOH和NaOH(質量比為1:1)溶液中形成礦漿，KOH和NaOH溶液的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的
0.8倍，將礦漿加入臥式加壓釜中，通入富氧空氣氧化介質，并控制壓力0.2MPa、浸出溫度100°C、攪拌速率300r/min的條件下礦漿進行氧壓堿浸反應Ih ; (2)將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸(將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓力降為常壓)、過濾，得到的濾渣用80°C熱水洗滌4次，過濾后得到的浸出渣(主要成分及質量百分比為:銅41.65%，鉛13.78%，砷1.14%)用于回收銅、含砷量為6.82g/L的浸出液用于回收砷；3)將步驟(2)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻至15°C結晶，進行固液分離后既可得到砷酸鉀及砷酸鈉結晶和結晶母液，結晶母液加入Ca(OH)2 (加入的鈣與結晶母液中As的摩爾比為4)和鐵鹽經固砷反應后過濾得到固砷渣和濾液，固砷渣安全存放，濾液直接達標排放。經處理，砷的一段浸出率為60.67%，浸出率不高，需進行第二段浸出。實施方式五:如圖1氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法的工藝流程圖所示， 其具體步驟包括如下:(I)首先將500g砷冰銅(主要成分及質量百分比為:銅30.24%，
鉛25.68%，砷10.92%)破碎至粒度小于100目，然后按照固液比l:20g/ml加入NaOH溶液中形成礦漿，NaOH溶液的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的2.0倍，將礦漿加入臥式加壓釜中，通入空氣氧化介質，并控制壓力1.8MPa、浸出溫度200°C、攪拌速率600r/min的條件下礦漿進行氧壓堿浸反應5h ；(2)將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸(將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓力降為常壓)、過濾，得到的濾渣用100°C熱水洗滌I次，過濾后得到的浸出渣(主要成分及質量百分比為:銅34.47%，鉛29.14%，砷
0.08%)用于回收銅、含砷量為7.94g/L的浸出液用于回收砷；(3)將步驟(2)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻至20°C結晶，進行固液分離后既可得到砷酸鈉結晶和結晶母液，結晶母液加入Ca(OH)2 (加入的鈣與結晶母液中As的摩爾比為6)和鐵鹽經固砷反應后過濾得到固砷渣和濾液，固砷渣安全存放，濾液直接達標排放。經處理，砷的一段浸出率為99.36%，浸出率較高，不需進行兩段浸出。實施方式六:如圖1氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法的工藝流程圖所示， 其具體步驟包括如下:(I)首先將500g砷冰銅(主要成分及質量百分比為:銅36.24%，
鉛20.32%，砷2%)破碎至粒度小于100目，然后按照固液比1:20g/ml加入NaOH溶液中形成礦漿，NaOH溶液的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的2.0倍，將礦漿加入臥式加壓釜中，通入空氣氧化介質，并控制壓力1.8MPa、浸出溫度200°C、攪拌速率600r/min的條件下礦漿進行氧壓堿浸反`應5h ; (2)將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸(將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓力降為常壓)、過濾，得到的濾渣用100°C熱水洗滌I次，過濾后得到的浸出渣(主要成分及質量百分比為:銅37.58%，鉛21.63%，砷0.02%)用于回收銅、含砷量為7.8g/L的浸出液用于回收砷；(3)將步驟(2)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻至20°C結晶，進行固液分離后既可得到砷酸鈉結晶和結晶母液，結晶母液加入Ca(OH)2 (力口入的鈣與結晶母液中As的摩爾比為6)和鐵鹽經固砷反應后過濾得到固砷渣和濾液，固砷渣安全存放，濾液直接達標排放。經處理，砷的一段浸出率為99%，浸出率較高，不需進行兩段浸出。
權利要求
1.一種氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于具體步驟包括如下 (1)首先將砷冰銅破碎至粒度小于100目，然后按照固液比I:3 20g/ml加入堿性溶液中形成礦漿，堿性溶液中堿的用量為與砷冰銅中的砷銻完全反應的理論消耗質量的0.8 2. 0倍；將礦漿加入加壓釜中，通入氣體氧化介質，并控制壓力0. 2 I. 8MPa、浸出溫度100 200°C、攪拌速率300 600r/min的條件下對礦漿進行氧壓堿浸反應I 5h ; (2)將氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸、過濾，得到氧壓堿浸浸出液和浸出渣；將得到的浸出渣用熱水洗滌、過濾后用于回收銅； (3)將步驟(2)中過濾得到的氧壓堿浸浸出液冷卻結晶，進行固液分離后既得到砷酸鹽結晶和結晶母液，結晶母液經補充堿量至氧壓堿浸所需要的濃度后返回步驟(I)中繼續浸出砷冰銅；或者將結晶母液經過固砷反應后過濾得到固砷渣和濾液。
2.根據權利要求I所述的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于所述步驟(I)中的砷冰銅的主要成分及質量百分比為砷2% 40%，銅10% 60%，鉛5% 30%。
3.根據權利要求I所述的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于所述步驟(I)中堿性溶液為NaOH、KOH或Ca (OH) 2溶液中的一種或幾種任意比例混合物。
4.根據權利要求I所述的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于所述步驟(I)中氣體氧化介質為空氣、富氧空氣、工業氧氣或醫療氧氣中的一種或幾種任意比例混合氣體。
5.根據權利要求I所述的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于所述步驟(I)中氧壓堿浸為一段或多段浸出，直到砷的浸出率為90wt%以上。
6.根據權利要求I所述的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于所述步驟(2)中的閃蒸是將氧壓堿浸后的礦漿從加壓釜中排出，使排出的礦漿壓力降為常壓。
7.根據權利要求I所述的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于所述步驟(2)中洗滌的熱水溫度為50 100°C，洗滌次數為I 5次。
8.根據權利要求I所述的氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，其特征在于所述步驟(3)中熱的氧壓堿浸濾液冷卻結晶溫度為15 30°C。
全文摘要
本發明涉及一種氧壓堿浸砷冰銅脫除和回收砷的方法，屬于濕法冶金技術領域。將砷冰銅破碎后按照固液比1∶3～20g/ml加入堿性溶液中形成礦漿，將礦漿加入加壓釜中，通入氣體氧化介質，并控制壓力0.2～1.8MPa、浸出溫度100～200℃、攪拌速率300～600r/min的條件下對礦漿進行氧壓堿浸反應1～5h；氧壓堿浸后的礦漿經閃蒸、過濾后得到的浸出渣用于回收銅、氧壓堿浸浸出液冷卻結晶后回收砷。本發明反應過程選擇性強，脫砷效果好，自動化程度高、生產效率高、環境污染小，能耗低。
文檔編號C22B30/04GK103255289SQ201310191630
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月22日 優先權日2013年5月22日
發明者金炳界, 黃世弘 申請人:昆明理工大學