一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷资源化无害化处置的方法技术

一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷资源化无害化处置的方法，通过苛性碱氧压浸出，浸出液选择性还原净化，净化时获得的粗碲经氢还原、真空蒸馏获得高纯碲，净化后溶液为纯亚砷酸钠溶液，用于硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍，浸出渣经流态化洗涤，洗液固砷，洗渣还原熔炼、氧化吹炼等工序，使各有价元素得到回收利用。本发明专利技术将砷从烟尘中脱除，而使锑、铅、铋、锡等尽可能留在脱砷渣中，实现砷锑的深度分离，获得纯亚砷酸钠溶液并用于湿法炼锌硫酸锌溶液砷盐净化除钴镍原料，部分杂质含量高的砷酸钠固化沉砷，实现砷的资源化和无害化，并且回收碲、锑、铅、铋等有价元素。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。

【技术实现步骤摘要】
一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷资源化无害化处置的方法
本专利技术属于有色冶金
，具体涉及一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷资源化无害化处置的方法。
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)等矿物形式存在，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％，同时，物料中还含有大量的有价金属，如果直接返回冶炼流程，会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。中国专利CN103602835A公布了一种置换还原法获得粗砷和粗锑的方法，中国专利CN103602834A公布了一种选择性氧化-还原获得纯度不高的As2O3和粗锑的方法，中国专利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，且对有价金属回收未做进一步研究。中国专利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，但是砷与其他元素分离的不彻底，浸出渣中含砷仍较高。中国专利CN104357668A公布了一种用污酸浸出烟尘的方法，电积脱砷，酸浸和电积过程容易产生砷化氢。中国专利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无市场，碲、锑等有价金属未回收。综上所述，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，但现有技术仍存在着有价金属综合回收率低，砷产品市场有限，存在潜在的安全隐患的问题。因此，现有技术还有待改进和发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有含砷烟尘综合利用技术存在的问题，提供一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷资源化无害化处置的方法，该方法具有环保、经济、节能、资源利用率高的优点，可实现含砷烟尘中砷、碲、锑、铅、铋、锡等有价元素的全面回收与综合利用，实现砷的资源化和无害化。具体地，本专利技术提供一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷无害化处置的方法，包括如下步骤：(1)苛性碱溶液氧压浸出：取含砷烟尘于反应釜中，向其中加入苛性碱溶液，向反应釜中通入氧化性气体，于120～300℃，0.1～3.5MPa下进行氧压浸出；氧压浸出结束后，经液固分离，得到含砷浸出液和浸出渣；(2)浸出液选择性还原净化：向步骤(1)所得浸出液中加入还原剂，将浸出液中的As5+还原为As3+，Na2TeO3还原为金属碲，还原结束后，经液固分离，得到粗碲固体和纯亚砷酸钠溶液；(3)粗碲氢还原、真空蒸馏：对步骤(2)所得的粗碲固体先后进行氢还原和真空蒸馏，得到高纯碲；(4)浸出渣洗涤：对步骤(1)所得的浸出渣进行水洗，得到洗液和洗渣，控制洗渣中砷含量小于0.1％；(5)洗液固砷：调节步骤(4)所述洗液的pH值为1.5～3，升温至75～90℃，以连续加料的方式加入亚铁盐作为沉砷剂，持续通入氧化性气体将亚铁离子氧化为三价铁离子，同时加入中和剂调控反应在pH值1.5～3条件下进行，使Fe3+与AsO43-反应生成高稳定性的固砷矿物；(6)洗渣回收有价金属：步骤(4)得到的洗渣干燥后，与木炭、煤和纯碱混合进行还原熔炼，生成烟尘、泡渣和铅锑合金；将所述烟尘返回所述还原熔炼或常压水浸；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配料；将所述粗铅送铅精炼。本专利技术的方法特别适宜于处理以下含砷烟尘，以质量百分比计，所述含砷烟尘包括以下主要成分：砷：1％～60％，锑：1％～55％，铅：0.1％～35％，锌：0.1％～30％，铋：0.1～10％，锡：0.1％～5％，碲：0.01％～3％，硒：0.01％～3％。优选地，步骤(1)中，浸出温度为150～260℃。优选地，步骤(1)中，浸出压力为1.5～2MPa。优选地，为了充分实现砷的浸出，实现砷与其他金属的充分分离，步骤(1)中，苛性碱溶液的浓度2～10mol/L，苛性碱溶液与含砷烟尘的液固体积质量比为5:1～20:1(ml：g)。进一步优选地，苛性碱溶液的浓度3～6mol/L，苛性碱溶液与含砷烟尘的液固体积质量比为10:1(ml:g)优选地，步骤(1)中，所述氧化性气体选自氧气、空气、富氧空气中的至少一种。作为本专利技术较佳的技术方案，步骤(1)的具体操作为：取含砷烟尘于反应容器中，按照苛性碱溶液与含砷烟尘的液固体积质量比为5:1～20:1(ml：g)计，向其中加入3～6mol/L苛性碱溶液，向反应釜中通入氧化性气体，于150～260℃，1.5～2MPa下进行氧压浸出，控制浸出时间为120～200min。优选地，步骤(2)中，所述还原剂为二氧化硫或亚硫酸。步骤(2)的操作可在室温至80℃条件下进行，优选在室温下进行。步骤(2)中，还原剂的加入量是将所述浸出液中所有As5+还原为As3+，TeO32-还原为Te所需理论用量的1.1～3倍，优选为1.5～2倍。优选地，步骤(3)中，所述氢还原的温度为550～650℃，最优为600℃。优选地，步骤(3)中，所述真空蒸馏的温度450～600℃，最优为450～550℃。其中，所述真空蒸馏的真空度为1～5pa。优选地，步骤(4)中，所述浸出渣洗涤采用流态化洗涤塔，一般洗涤2～3次即可使所得洗渣中砷的含量小于0.1％。其中，步骤(5)中，所述固砷方法采用的是调控生长法。其中亚铁盐和中和剂以溶液的形式随着反应的进行缓慢加入反应体系中，二者的加入速度约为3～20ml/min。优选地，步骤(5)中，所述亚铁盐选自硫酸亚铁、氯化亚铁、硝酸亚铁中的至少一种。优选地，步骤(5)中，所述中和剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠中的至少一种。优选地，步骤(5)中，所述氧化性气体选自氧气、空气、富氧空气中的至少一种。优选地，步骤(5)中，亚铁盐中Fe和洗液中As的摩尔比为2～5。步骤(6)中，在反应器内锑化合物被还原为金属锑，Pb、Bi、Sn等杂质也被还原成单质进入粗锑合金中，煤的灰分以及少量砷、锑、铅的氧化物与纯碱反应所生成多泡质轻的“泡渣”，浮在锑液表面。还原完成后，扒出泡渣，在隔焰的条件下，向锑液中鼓入一次空气，使锑挥发产生大量锑蒸汽，同时向反应器通入二次空气，使锑蒸汽氧化生成三氧化二锑，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，且金属锑性质比铅、铋、锡活泼，使合金液中的锑氧化成三氧化二锑挥发进入烟尘，铅、铋、锡等则留在反应器底铅中，实现一炉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷资源化无害化处置的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)苛性碱溶液氧压浸出：取含砷烟尘于反应釜中，向其中加入苛性碱溶液，向反应釜中通入氧化性气体，于120～300℃，0.1～3.5MPa下进行氧压浸出；氧压浸出结束后，经液固分离，得到含砷浸出液和浸出渣；(2)浸出液选择性还原净化：向步骤(1)所得浸出液中加入还原剂，将浸出液中的As

【技术特征摘要】
1.一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷资源化无害化处置的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)苛性碱溶液氧压浸出：取含砷烟尘于反应釜中，向其中加入苛性碱溶液，向反应釜中通入氧化性气体，于120～300℃，0.1～3.5MPa下进行氧压浸出；氧压浸出结束后，经液固分离，得到含砷浸出液和浸出渣；(2)浸出液选择性还原净化：向步骤(1)所得浸出液中加入还原剂，将浸出液中的As5+还原为As3+，Na2TeO3还原为金属碲，还原结束后，经液固分离，得到粗碲固体和纯亚砷酸钠溶液；(3)粗碲氢还原、真空蒸馏：对步骤(2)所得的粗碲固体先后进行氢还原和真空蒸馏，得到高纯碲；(4)浸出渣洗涤：对步骤(1)所得的浸出渣进行水洗，得到洗液和洗渣，控制洗渣中砷含量小于0.1％；(5)洗液固砷：调节步骤(4)所述洗液的pH值为1.5～3，升温至75～90℃，以连续加料的方式加入亚铁盐作为沉砷剂，持续通入氧化性气体将亚铁离子氧化为三价铁离子，同时加入中和剂调控反应在pH值1.5～3条件下进行，使Fe3+与AsO43-反应生成高稳定性的固砷矿物；(6)洗渣回收有价金属：步骤(4)得到的洗渣干燥后，与木炭、煤和纯碱混合进行还原熔炼，生成烟尘、泡渣和铅锑合金；将所述烟尘返回所述还原熔炼或常压水浸；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配料；将所述粗铅送铅精炼。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：以质量百分比计，所述含砷烟尘包括以下主要成分：砷：1％～60％，锑：1％～55％，铅：0.1％～35％，锌：0.1％～30％，铋：0.1～10％，锡：0.1％～5％，碲：0.01...

【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，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43