一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法技术

本发明专利技术涉及一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法，包括从含有砷锑铅的冶炼烟尘综合回收砷、锑、铅、铋等有价金属的生产，减少砷在系统累积并使其无害化。本发明专利技术提供的方法通过常压碱浸，脱除烟尘中可溶砷，浸出液中三价砷经催化氧化为五价砷后，采用石灰沉砷法合成稳定的固砷矿物，然后采用水泥固化的方式固化固砷矿物，浸出渣经洗涤、还原熔炼、氧化吹炼等工序，最大化回收利用各有价元素。此方法将砷从烟尘中脱除，而使锑、铅、铋等尽可能留在脱砷渣中，可以实现砷与有价金属的分离并无害化。本发明专利技术资源综合利用率高，原料适应范围广，解决了传统工艺提取过程中污染问题，特别是铅锌冶炼过程中产生的烟灰，本方法的优势更加明显。

【技术实现步骤摘要】
一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法。
技术介绍
在自然界中，砷通常以毒砂(FeAsS)、砷磁黄铁矿(FeAsS2)、砷铁矿(FeAs2)、硫砷铜矿(Cu3AsS3)、雄黄(As2S3)、雌黄(As2S3)等矿物，富集于铜、铅、锌、镍、钴、金和银等有色金属矿石中；在有色冶金过程中，产出许多高砷固体物料，如焙烧与熔炼烟尘。这些物料含砷高达5～50％，还含有大量的有价金属，直接返回冶炼流程，导致砷在系统中的循环累积，因此，通常应单独处理脱砷。砷属剧毒、致癌元素，其应用逐步萎缩，面对日趋严格的环保标准，如何处理各种高砷物料，已成为威胁有色冶金产业生存的重大问题。目前处理含砷烟尘的方法主要是两类，一是火法分离，二是湿法分离。火法生产中，主要是利用砷的氧化物与其他元素氧化物沸点的不同，使砷与其他元素分离。CN103602835A公布了一种置换还原法获得粗砷和粗锑，CN103602834A公布了一种选择性氧化-还原获得纯度不高的As2O3和粗锑，CN104294053A公布了一种含砷烟尘还原挥发砷的方法，获得三氧化二砷纯度达到97.0％以上。但是如果烟尘中含有与砷元素性质接近的金属(如锑)，则获得的三氧化二砷纯度不高。湿法生产中主要有水浸、酸浸、碱浸三种工艺，但是均只能获得纯度不高的三氧化二砷、砷酸钠等产品，且对有价金属粉回收未做进一步研究。CN105567983A公布了一种铜冶炼烟尘水浸-碱浸的处理工艺，使砷与金属分离，制备的砷产品无销路，浸出渣中含砷仍较高。CN104357668A公布了一种用污酸浸出烟尘，电积脱砷，酸浸和电积过程容易产生砷化氢。CN105648226A和CN105648227A公布了一种氧压碱浸实现砷锑分离的方法，砷锑分离的比较彻底，但是在工艺中获得的砷酸钠未处理，碲、锑等有价金属未回收。从烟尘中脱砷、提取有价金属的研究论文和相关专利报道很多，但存在有价元素综合回收率低，砷产品市场有限，存在潜在的安全隐患。因此，现有技术还有待改进和发展。
技术实现思路
为了解决含砷烟尘脱砷及含综合回收有价金属的难题，本专利技术提出一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法，适用于有色金属冶炼过程产生烟尘的处理。可以实现含砷烟尘脱砷及有价元素综合回收利用。本专利技术具有环保、经济、节能、资源利用率高的优点，实现了砷的无害化。本专利技术的方案是通过常压碱浸的浸出方式，脱除烟尘中可溶砷，且用催化氧化的方式将三价砷氧化为五价砷，氧化后液经石灰沉砷法合成固砷矿物，用水泥固化合成的固砷矿物。浸出渣经流态化洗涤、还原熔炼、氧化吹炼等工序，使各有价元素得到回收利用。此方法将砷从烟尘中脱除并固化，而锑、铅、铋等有价金属尽可能留在脱砷渣中，实现砷与有价金属的分离并无害化。本专利技术资源综合利用率高，原料适应范围广，解决了传统工艺提取过程中污染问题，特别是铅锌冶炼过程产生的烟灰，本方法的优势更加明显。本专利技术一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法，包括以下步骤：(1)常压碱浸在浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、搅拌速度为50～1000r/min的条件下对含砷烟尘进行常压碱浸处理；过滤得浸出液和浸出渣；所述液固体积质量比是指以ml/g计，NaOH溶液与含砷烟尘的体积质量比；(2)浸出液催化氧化通过催化氧化的方式，向步骤(1)所得浸出液中加入氧化性气体和催化剂，将浸出液中的As3+转变成As5+；(3)氧化后液沉砷将步骤(2)所得氧化后的浸出液pH值调至1.5～3，以连续加料的方式加入CaO、Ca(OH)2中的一种或两种作为沉砷剂，使所述浸出液中Ca与As的摩尔比为2～8:1，沉降时间为5～100小时，反应温度为10℃～90℃；制得固砷矿物；(4)水泥固化将步骤(3)所得固砷矿物用水泥包覆，水泥与固砷矿物的重量比为2:1～10:1；(5)浸出渣洗涤将步骤(1)所得浸出渣采用流态化洗涤，将浸出渣中的可溶砷降至0.1％以下；洗液可返浸出即返回步骤(1)用于配制碱浸所用的料液；(6)洗渣回收有价金属将步骤(5)所得洗渣干燥后配入木炭、煤和适量纯碱，在反应器内于900～1200℃、有C、CO条件作用下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；将所述烟尘返回还原熔炼或常压碱浸步骤；将所述泡渣送铅冶炼；将所述铅锑合金进行氧化吹炼，在隔焰的条件下通入空气(温度优选650～800℃)，获得锑蒸汽、吹炼渣和粗铅；将所述锑蒸汽氧化生成三氧化二锑，作为锑白产品；将所述吹炼渣返回还原熔炼工序；将所述粗铅送铅精炼。利用锑氧化产生的大量热维持反应器必须的温度和炉内锑液温度；由于融体表面金属锑的浓度占绝对优势，金属锑性质比铅、铋活泼，使合金液中的锑氧化成三氧化二锑挥发进入烟尘，铅、铋则留在反应器底铅中，实现一炉两用。本专利技术所述含砷烟尘以质量百分比计包括以下主要成分:砷:1％～60％，锑:1％～55％，铅:0.1％～35％，锌:0.1％～30％，铜:0.1％～5％，碲:0.01％～3％，硒:0.01％～3％。本专利技术上述从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法，其中步骤(1)中所述浸出为常压碱浸，控制NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、搅拌速度为50～1000r/min。步骤(2)中所述催化氧化的工序中，所述氧化性气体为氧气、空气或富氧空气；优选地，上述氧化性气体的气体流量控制在1～20L/min。步骤(2)中所述催化氧化的工序中，所述催化剂为KMnO4；优选地，反应体系中As与Mn摩尔比控制在5:1～50:1。步骤(2)中所述催化氧化的工序中，催化氧化体系控制的反应温度为30℃～120℃。步骤(3)中所述浸出液沉砷采用石灰沉砷法。步骤(3)中所述合成固砷矿物的关键因素为，将氧化后液的pH值调至1.5～3，以连续加料的方式加入CaO和Ca(OH)2中的一种或两种作为沉砷剂，Ca/As摩尔比为2～8:1，沉降时间为5～100小时，反应温度为10℃～90℃。步骤(4)所述固砷矿物采用水泥固化。步骤(4)所述水泥固化控制条件为，按照水泥和固砷矿物的重量比2:1～10:1，用水泥包覆固砷矿物，优选为4:1。在水泥中添加粉煤可以强化固化效果，粉煤添加量为水泥固化剂质量的20％～60％，优选为40％。步骤(5)中所述浸出渣洗涤采用流态化洗涤塔洗涤。步骤(6)中所述还原熔炼、氧化吹炼所用的反应器为鼓风炉、反射炉、底吹炉、侧吹炉或顶吹炉，优选为反射炉或底吹炉。本专利技术方法的优点和积极效果:1、本专利技术采用常压碱浸的方式，将砷烟尘中绝大部分的可溶砷脱除，脱砷后的原料砷含量低，可综合回收锑、铅、铋等有价金属，降低产品中砷的含量；2、本专利技术采用催化氧化的方式，将As3+氧化为As5+，解决了三价砷难氧化的难题；3、本专利技术在原有技术的基础上改变加料方式、精确控制合成过程的pH值，采用石灰沉砷法合成的固砷矿物在宽pH范围2～11以及强还原性条件下稳定堆存，使As不再迁移，也使冶炼系统的As有了一个较为理想的开路，是一种工艺流程简单、资源节约、环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)常压碱浸在浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、搅拌速度为50～1000r/min的条件下对含砷烟尘进行常压碱浸处理；过滤得浸出液和浸出渣；所述液固体积质量比是指以ml/g计，NaOH溶液与含砷烟尘的体积质量比；(2)浸出液催化氧化通过催化氧化的方式，向步骤(1)所得浸出液中加入氧化性气体和催化剂，将浸出液中的As

【技术特征摘要】
1.一种从含砷烟尘中脱砷及其固化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)常压碱浸在浸出温度为室温～100℃、时间为30～240min、液固体积质量比为3:1～20:1(ml:g)、NaOH浓度为0.1mol/L～6mol/L、搅拌速度为50～1000r/min的条件下对含砷烟尘进行常压碱浸处理；过滤得浸出液和浸出渣；所述液固体积质量比是指以ml/g计，NaOH溶液与含砷烟尘的体积质量比；(2)浸出液催化氧化通过催化氧化的方式，向步骤(1)所得浸出液中加入氧化性气体和催化剂，将浸出液中的As3+转变成As5+；(3)氧化后液沉砷将步骤(2)所得氧化后的浸出液pH值调至1.5～3，以连续加料的方式加入CaO、Ca(OH)2中的一种或两种作为沉砷剂，使所述浸出液中Ca与As的摩尔比为2～8:1，沉降时间为5～100小时，反应温度为10℃～90℃；制得固砷矿物；(4)水泥固化将步骤(3)所得固砷矿物用水泥包覆，水泥与固砷矿物的重量比为2:1～10:1；(5)浸出渣洗涤将步骤(1)所得浸出渣采用流态化洗涤，将浸出渣中的可溶砷降至0.1％以下；(6)洗渣回收有价金属将步骤(5)所得洗渣干燥后配入木炭、煤和适量纯碱，在反应器内于900～1200℃、有C、CO条件作用下进行还原熔炼，熔炼生成泡渣、铅锑合金和烟尘；将所述烟尘返回还原熔炼或常压碱浸步骤；将所述泡渣送铅冶炼；将所述铅锑合金进行氧化吹炼，在隔焰的条件下通入空气，获得锑蒸汽、吹炼渣和粗铅；将所述锑蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘智勇，刘志宏，李启厚，周亚明，李玉虎，姚伟，蒋涛，李思唯，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43