一种砷碱渣还原熔炼处理方法技术

本发明专利技术公开了一种砷碱渣还原熔炼处理方法，该方法将砷碱渣与碳质还原剂混合后还原熔炼得到砷蒸汽、粗锑和还原渣，砷蒸汽冷凝后得到金属砷产品；还原渣的主要成分为Na2CO3，可以直接作为脱砷剂返回锑精炼脱砷工序，也可以通过水浸—浓缩—结晶工艺得到Na2CO3晶体。该方法通过一步还原制得金属砷和粗锑，同时再生Na2CO3，较现有工艺简化了流程，降低了生产成本，实现了砷的减量化、无害化和资源化，解决了环保难题，产生了可观的经济效益，适合工业推广。

【技术实现步骤摘要】
一种砷碱渣还原熔炼处理方法
本专利技术涉及一种砷碱渣综合回收的方法，具体涉及一种砷碱渣还原熔炼制备金属砷产品和粗锑的方法，属于有色金属冶金

技术介绍
目前锑冶炼生产过程95％采用火法冶炼工艺。火法炼锑过程除杂质砷产出砷碱渣，其主要成分是砷、锑和碱，处理砷碱渣的目的是回收有价金属锑、消除砷碱渣潜的环境污染隐患。砷碱渣是一种难处理的危险废物，现有处理方法主要分为火法和湿法工艺。火法处理砷碱渣的基本工艺流程是：“砷碱渣鼓风炉挥发熔炼——反射炉还原熔炼精炼”，是将锑冶炼砷碱渣投入锑鼓风炉进行挥发熔炼，同时配入足够的熔剂和焦炭，砷碱渣中的砷、锑一同被氧化，以氧化物的形式进入高温烟气，烟气冷却后，一起被回收得到高砷粗三氧化二锑；高砷粗三氧化二锑在反射炉内加入还原剂后被还原，进入粗锑，得高砷粗锑，然后再反射炉内加入纯碱或片碱鼓风反复精炼，得到合格的锑锭。火法处理砷碱渣的优势是处理能力大，生产效率高，可以利用锑冶炼系统的设备，投资省。火法处理工艺同时存在明显的缺点：原料、产品含砷高，操作环境差，有碍员工身体健康；高砷粗锑反复精炼，精炼是产生的返回品含砷更高，形成砷的恶性循环；环境风险很大，要求有完善的、密闭的冷却收尘系统。砷碱渣湿法处理工艺方法较多，主要有：①钙渣法。砷碱渣首先湿式破碎，再加水搅拌浸出，其中所含的砷酸钠和碳酸钠等可溶性成分进入溶液，而锑盐及金属锑等不溶性成分则留在浸出渣中，经过澄清后，浸出渣烘干后送鼓风炉处理；浸出液加消石灰苛化，得砷酸钙沉淀和烧碱溶液，砷的沉淀率达98％以上。钙渣中的砷在水溶液中仍然有13～126mg/L的溶解，在酸性环境下溶解度更大，依然是有毒危险固废，不能丢弃，烧碱溶液经蒸发、浓缩后得到液碱或片碱，含砷高达3％左右，作为粗锑精炼脱砷剂效果很不理想，造成砷在冶炼系统的循环。②砷酸钠混合盐法。砷酸钠混合盐法是用水浸出砷碱渣分离出锑后，将溶液完全蒸发浓干，使溶于水的成分全部结晶析出，经干燥物理水，产出砷酸钠混合盐。该工艺所得砷酸钠混合盐含有砷酸钠、碳酸钠、硫酸钠和少量锑，可以作为玻璃澄清剂，但并未实现砷碱分离。③CO2分离砷碱工艺。采用热水浸出砷碱渣，实现碳酸钠、砷酸钠、硫酸钠、硫代锑酸钠等可溶性钠盐与锑酸钠、亚锑酸钠和金属锑及其他二氧化硅等脉石矿物的分离。在氧化脱锑剂A的作用下，浸出液中的硫代锑酸钠将转化为锑酸钠而得到回收。在二氧化碳气体的作用下碳酸钠将转化为碳酸氢钠。由于碳酸氢钠的溶解度远小于碳酸钠，因此，可以从脱锑后液中回收碳酸氢钠。将碳酸氢钠返溶，控制温度在95℃以上，碳酸氢钠将转化为碳酸钠。在脱碱后液中加入脱砷剂B可以沉淀出无水砷酸钠。④中和—硫化沉砷。中和—硫化物沉淀法是将砷碱渣用水浸出后，砷碱渣中的锑酸钠、亚锑酸钠、金属锑和脉石成分等不溶性物质沉淀进入浸出渣，浸出渣(即锑渣)返回鼓风炉处理；砷碱渣中的砷酸钠、亚砷酸钠、碳酸钠、硫酸钠等可溶性物质进入浸出液，加酸中和浸出液中的碱，调节溶液至酸性，再加硫化物将溶液中的砷沉淀出来。沉淀硫化砷常用的硫化剂有H2S、Na2S，生成的沉淀物是As2S3。此方法不但没有利用砷碱渣中的碱，需要消耗大量的酸去中和浸出液中的碱，从经济角度而言也是不合算的。综上所述，现有工艺砷碱渣的处理工程中砷锑分离困难、砷的处置难度大、环保等问题突出。
技术实现思路
针对现有砷碱渣处理工艺存在的砷锑分离困难、流程长、砷安全处置困难等问题，本专利技术的目的是在于提供一种能使砷碱渣中砷锑高效分离，有效实现砷碱渣高效综合回收的砷碱渣处理方法，该方法高效、环保、经济，有利于工业化生产。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种砷碱渣还原熔炼处理方法，该方法是将砷碱渣与碳质还原剂混合后，置于惰性或还原气氛中，在压强≤1atm及温度≥800℃的条件下进行还原熔炼，得到粗锑和还原渣及含砷烟气；所述含砷烟气通过冷却回收单质砷；所述还原渣作为脱砷剂用于粗锑精炼除砷工序，或者所述还原渣进行水浸出及浓缩结晶，得到碳酸钠产品。优选的方案，所述碳质还原剂包括石焦油粉、焦炭粉、活性炭粉、碳黑粉、石墨粉和木炭粉中至少一种。优选的方案，所述碳质还原剂用量为将砷碱渣中包含砷、锑和铅在内的有价金属还原为单质态所需理论摩尔用量的1.5～4.0倍。优选的方案，所述压强条件为10～101325Pa。优选的方案，所述温度条件为900～1200℃。优选的方案，所述还原熔炼的时间为1～8h。优选的方案，所述水浸过程控制浸出温度为60～100℃，浸出时间大于0.5h，搅拌速度200～500rpm，液固比为(3～7):1mL/g。本专利技术提供的砷碱渣还原熔炼处理方法，包括以下具体步骤：1)将砷碱渣与碳质还原剂混合均匀后，置于惰性或还原气氛中，在不超过1atm压强条件下，及≥800℃温度条件下进行还原熔炼，反应时间1～8小时，放渣后得到粗锑和还原渣，收集烟气产物，得金属砷产品；2)所述还原渣可以直接作为脱砷剂返回锑精炼除砷工序，也可以在清水中搅拌浸出，得到碳酸钠溶液和水浸渣；3)将所述碳酸钠溶液冷却—浓缩—结晶后得到碳酸钠晶体。本专利技术的技术方案首次采用直接一步还原熔炼工艺处理砷碱渣，通过严格控制反应条件，能将砷碱渣中的锑酸盐和砷酸盐等同时还原成单质锑和单质砷，再利用单质砷和单质体的物理性质不同，进行砷锑分离回收，同时将碱进行回收和循环利用，彻底解决了砷碱渣的处理处置难题，较现有工艺简化了流程，降低了生产成本，解决了环保难题，产生了可观的经济效益。通过挥发回收的金属砷产品品位大于99％；还原熔炼过程锑的回收率≥95％。在本专利技术的工艺条件下，砷碱渣进行还原熔炼过程中主要发生的反应如下：2Na3SbO4+5C＝2Sb+5CO↑+3Na2O4Na3SbO4+5C＝4Sb+5Na2CO3+Na2O2Na3SbO3+3C＝2Sb+3CO↑+3Na2O4Na3SbO3+3C＝4Sb+3Na2CO3+3Na2O4Na3AsO4+10C＝As4↑+10CO↑+6Na2O4Na3AsO4+5C＝5Na2CO3+As4↑+Na2O相对现有技术，本专利技术的技术方案带来的有益技术效果：1)本专利技术的技术方案实现了砷碱渣中锑、砷和碱的高效分离和综合回收，通过对砷碱渣进行一步还原熔炼，将锑富集于粗锑中，砷以金属砷形式存在，碱存在于还原熔炼还原渣中，通过水浸—浓缩工艺回收。2)本专利技术的技术方案在处理砷碱渣的整个工艺过程中，对锑的回收率大于95％，且金属砷的纯度大于99％。3)本专利技术的技术方案对砷进行开路处理，得到金属砷，不仅避免砷在流程中循环累积，解决了现有工艺的砷分散、污染严重，容易产生环境污染的缺陷，还得到可以直接销售的金属砷产品，实现砷的减量化、无害化和资源化。4)本专利技术的技术方案操作简单，流程短，具有高效、环保、经济和操作性强的特点，适用于工业化应用。5)本专利技术的技术方案对碱进行再生循环利用，大大提高了碱的利用率，有利于降低火法炼锑的生产成本。附图说明【图1】为本专利技术的工艺流程示意图。具体实施方式以下实施例旨在进一步说明本
技术实现思路
，而不是限制本专利技术权利要求的保护范围。实施例1：采用某锑冶炼厂产砷碱渣为原料，原料的化学成分为：As9.68％，Sb26.2％，Pb5.85％，Na22.88％。取100kg该砷碱渣与碳粉按质量比100:1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种砷碱渣还原熔炼处理方法，其特征在于：将砷碱渣与碳质还原剂混合后，置于惰性或还原气氛中，在压强≤1atm及温度≥800℃的条件下进行还原熔炼，得到粗锑和还原渣及含砷烟气；所述含砷烟气通过冷却回收单质砷；所述还原渣作为脱砷剂用于粗锑精炼除砷工序，或者所述还原渣进行水浸出及浓缩结晶，得到碳酸钠产品。

【技术特征摘要】
1.一种砷碱渣还原熔炼处理方法，其特征在于：将砷碱渣与碳质还原剂混合后，置于惰性或还原气氛中，在压强≤1atm及温度≥800℃的条件下进行还原熔炼，得到粗锑和还原渣及含砷烟气；所述含砷烟气通过冷却回收单质砷；所述还原渣作为脱砷剂用于粗锑精炼除砷工序，或者所述还原渣进行水浸出及浓缩结晶，得到碳酸钠产品。2.根据权利要求1所述的砷碱渣还原熔炼处理方法，其特征在于：所述碳质还原剂包括石焦油粉、焦炭粉、活性炭粉、碳黑粉、石墨粉和木炭粉中至少一种。3.根据权利要求2所述的砷碱渣还原熔炼处理方法，其特征在于：所述碳质还原剂用量为将砷碱渣中包含砷、锑和铅在内的有价金属还原为单...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘维，梁超，覃文庆，焦芬，李文华，
申请(专利权)人：湖南锐异资环科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43