一种从含砷烟尘综合回收有价金属及砷安全处置的方法技术

本发明专利技术涉及冶金技术领域，尤其涉及一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷安全处置的方法，包括氧压水浸、浸出液固砷、水泥固化、浸出渣洗涤和洗渣回收有价金属5个步骤。通过氧压水浸，脱除烟尘中可溶砷，浸出液经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并合成稳定的固砷矿物，而使锑、铅、铋等尽可能留在浸出渣中，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产生的烟尘，本方法的优势更加明显。

【技术实现步骤摘要】
一种从含砷烟尘综合回收有价金属及砷安全处置的方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷安全处置的方法。
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，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的方法，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，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。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
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回收有价金属及砷无害化处置的方法。本专利技术具有环保、经济、节能、资源利用率高的优点，实现了砷的无害化处理。具体采用如下技术方案：一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷安全处置的方法，包括以下步骤：(1)氧压水浸：取含砷烟尘于反应釜中，向其中加入水，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)浸出液固砷：调节步骤(1)所得浸出液的pH值至1.5～3，以连续加料的方式向浸出液中加入CaO和Ca(OH)2中的一种或两种固砷，得固砷矿物；(3)水泥固化：用水泥包覆所述砷酸钙沉淀；(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％，其中，所述洗液返回步骤(1)进行氧压水浸；(5)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％，铜：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，步骤(1)中，水与含砷烟尘的液固体积质量比为3:1～20:1(ml：g)。优选地，步骤(1)中，所述氧压水浸在搅拌下进行，所述搅拌的速度为50r/min～500r/min。优选地，步骤(1)中，浸出时间为30～240min，最优为120～200min。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)的操作具体为：取含砷烟尘于反应釜中，按照水与含砷烟尘的液固体积质量比为3:1～20:1(ml：g)计，向其中加入水，向反应釜中通入氧化性气体，于150～260℃，1.5～2MPa，50r/min～500r/min下进行氧压浸出，控制浸出时间为120～200min。此种条件可实现砷的充分浸出，实现砷与其他金属的充分分离。步骤(2)中所述浸出液固砷采用石灰沉砷法。优选地，步骤(2)中，固砷在10～90℃条件下进行，进一步优选在40～90℃进行。优选地，步骤(2)中，CaO和Ca(OH)2中的Ca与浸出液中As的摩尔比(即Ca/As)为2～8，进一步优选为3～5。优选地，步骤(3)中，所述水泥固化的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。所述重量比进一步优选为4：1。在水泥中添加粉煤可以强化固化效果，粉煤添加量为水泥的20～60％，优选为40％。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此即可使所得洗渣中砷的含量小于0.1％。步骤(5)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，实现一炉两用。优选地，步骤(5)中，所述还原熔炼的温度为900～1200℃。优选地，步骤(5)中，所述氧化吹炼的温度为650～800℃。优选地，步骤(5)中，所述还原熔炼和氧化吹炼采用鼓风炉、反射炉、底吹炉、侧吹炉、顶吹炉中的任意一种。本专利技术的方案是通过氧压水浸，脱除烟尘中可溶砷，且将三价砷氧化为五价砷，浸出液经石灰沉砷法合成高稳定性固砷矿物，然后用水泥固化固砷矿物，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。本专利技术方法的优点和积极效果：1、本专利技术采用氧压水浸的方式，将砷烟尘中的可溶砷全部脱除，脱砷后的原料砷含量低，可综合回收锑、铅等有价金属，降低产品中砷的含量；2、本专利技术采用氧压水浸，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安全处置的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)氧压水浸：取含砷烟尘于反应釜中，向其中加入水，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)浸出液固砷：调节步骤(1)所得浸出液的pH值至1.5～3，以连续加料的方式向浸出液中加入CaO和Ca(OH)

【技术特征摘要】
1.一种从含砷烟尘中回收有价金属及砷安全处置的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)氧压水浸：取含砷烟尘于反应釜中，向其中加入水，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)浸出液固砷：调节步骤(1)所得浸出液的pH值至1.5～3，以连续加料的方式向浸出液中加入CaO和Ca(OH)2中的一种或两种固砷，得固砷矿物；(3)水泥固化：用水泥包覆所述固砷矿物；(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％，其中，所述洗液返回步骤(1)进行氧压水浸；(5)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，所述烟尘包括以下主要成分：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％。3.根据权利要求1所述的...

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