一种铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法技术

本发明专利技术公开了一种铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法。本发明专利技术方法包括：将铜精矿与碳源、石英砂混合，在保护气氛中进行二段式加热，第一温度段500～600℃保温20～60min，雾化喷洒含硫的酸性水溶液；第二温度段600～800℃保温20～60min；砷挥发进入气相形成含砷炉气，对含砷炉气进行过滤分离分别回收精矿及砷化物冷凝物。本发明专利技术方法绿色环保，物料利用率和回收率极高，符合绿色环保化工的工艺特点，同时能够有效脱出铜精矿中的砷，使得砷含量达到0.1wt％以下，并且有效抑制铜精矿中的硫产生损失。

【技术实现步骤摘要】
一种铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法
本专利技术属于有色金属冶炼领域，具体涉及一种铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法。
技术介绍
随着国内外铜矿资源的持续开发，高品位、易选冶的优质铜矿资源剧减，现己无法满足日益增长的铜生产需要，因此，对低品位铜矿资源的开发利用势在必行。砷是铜精矿中的主要杂质元素。据统计，世界上有15％的铜矿资源砷与铜之比为1：3，如砷黝铜矿Cu12As4S13、硫砷铜矿Cu3AsS4，其中铜砷高度复合，无法通过浮选方式分离，因此大量砷被带入铜精矿中。据研究，在火法冶炼时，铜精矿中砷含量一般控制在0.2％。铜精矿中的砷含量较高不仅会对后续吹炼、电解不利，导致冶炼成本偏高，还会出现电铜质量下降，产生环境污染等问题。更为重要的是，出于环境和经济考虑，国家质量监督检验检疫总局公告(2017年第106号)《关于公布进口铜精矿中有毒有害元素限量》中要求进口铜精矿中砷含量不能超过0.5％。因此，利用高砷铜精矿的前提是进行脱砷预处理，研究和开发高砷铜精矿脱砷预处理的工艺技术，以满足国内铜冶炼行业对低砷铜精矿的巨大需求以及铜精矿入炉含砷量的工艺要求。目前，国内外铜精矿脱砷预处理工艺主要有碱浸脱砷和焙烧脱砷等。如专利技术专利CN201810953645.5提出采用氢氧化钠和硫化钠/硫氢化钠作为浸出剂，在温度为120-200℃、压力为0.1-1.56MPa条件下进行高温高压浸出，浸出后Cu留在固相，As转入溶液，液固分离后将不含砷的铜精矿送往铜熔炼工序，含砷浸出液进行砷固化处理。碱性硫化浸出脱砷工艺对砷的选择性脱除效果好，但存在试剂消耗大、成本相对高、控制较为困难、难以连续生产、自动化程度低等问题。又如专利技术专利CN105132671A提出了一种铜精矿的脱砷工艺及装置，其原理是含砷矿物在无氧气氛中受热发生分解并挥发，得到含气体砷化物的混合气，混合气经冷凝和气固分离，含砷化合物以固态形式从收尘装置中回收。焙烧法工艺流程短，作业处理能力大，易于实现工业化，但是也存在部分脱砷效率较低的问题。此外，必须注意到，目前的高温热解或者焙烧脱砷的方法容易出现硫的大量损失，从而极大地降低了后续铜精矿自热熔炼的放热强度，提高了能耗。国内大规模铜冶炼厂基本采用闪速熔炼，而闪速熔炼要求铜精矿中的硫含量至少达到25％左右。目前国内外所采用的热解脱砷或者焙烧脱砷法，均未提出抑制硫损失的方法。因此，控制高温脱砷过程的硫损失是实现铜精矿热解脱砷工艺走向实际应用的必然要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决现有的铜矿中砷含量过高，冶炼难度大、并且造成污染大，而且现有高砷铜精矿脱砷效率低且存在硫损失大的问题，本专利技术提供了一种铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法。本专利技术的目的在于：一、实现对铜精矿中砷的高比例脱除；二、在此基础上进一步抑制硫的氧化损失；三、确保铜精矿在后续熔炼过程中具有优异的自热反应能力。为实现上述目的，本专利技术采用以下方法：将铜精矿与碳源混合，在保护气氛中进行升温处理，升温处理过程中进行控氧热解使得砷挥发进入气相形成含砷炉气，对含砷炉气进行冷却、过滤分离分别回收精矿及砷化物冷凝物。在本专利技术方法中，以热解挥发等方式将铜精矿中的砷去除，并通过将铜精矿与碳源混合，在较低的加热温度条件下，能够实现砷的快速、高效地脱除，并在全过程中尽可能地避免了硫的挥发损失，实现了高效脱砷与抑制硫损失的综合效果，能够更有效地保持铜精矿的熔炼活性，降低了铜精矿在后续冶炼过程中自热熔炼的负面影响。本专利技术的铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法，包括以下步骤：将铜精矿与碳源混合，在保护气氛中进行二段式加热，第一温度段500～600℃保温20～60min，雾化喷洒含硫的酸性水溶液；第二温度段600～800℃保温20～60min；砷挥发进入气相形成含砷炉气，对含砷炉气进行过滤分离分别回收精矿及砷化物冷凝物。作为优选，所述的铜精矿为中位粒径D50≤200目的颗粒状或粉状，所述的碳源为中位粒径D50≤200目的粉状。上述规格的铜精矿和碳源原料更有利于热解脱砷的进行，有利于铜精矿与碳源的充分混合、提高两者的接触面积。但是通常情况下铜精矿的粒径应控制大于500目，碳源粉末目数应大于500目，以避免不必要的成本增加。碳源在本专利技术方法中主要作用在于吸附氧和水并且通过碳氧反应形成弱还原性气氛抑制硫的损失。作为优选，所述的碳源为焦炭粉、烟煤和无烟煤粉中一种或两种以上的混合物；所述的铜精矿与碳源的质量比为1：0.005～0.02。上述碳源均为常见、易获得的碳源，具有来源丰富、成本低廉等优点。此外，上述比例的铜精矿与碳源能够实现良好的脱砷效果。当碳源用量过小时，铜精矿中的间隙吸附氧无法消耗殆尽或者后续碳氧反应不充分，会导致硫的过度损失；而碳源用量过大，则容易还原得到金属铜和砷，并形成铜-砷金属间化合物，降低脱砷效率。并且，碳源用量过大也造成了物料浪费并导致成本升高。作为优选，所述的保护气氛为氮气气氛。氮气气氛和惰性气体气氛均是常见的保护气氛。但是，惰性气体如氩气成本较高，不适用于工业生产。并且，整体升温处理的温度较低，从室温升温至400～600℃的过程中，碳源能够消耗铜精矿物料间隙中吸附的氧和水，从而在根本上解决铜精矿的局部不均匀氧化，而在后续升温至800℃的过程中，碳源能够与铜精矿中被氧化的氧化物进行碳氧反应，从而创造弱还原性气氛，从而进一步抑制硫的高温损失。作为优选，所述升温处理采用二段式加热，第一温度段500～600℃保温20～60min，雾化喷洒含硫的酸性水溶液；第二温度段600～800℃保温20～60min。本专利技术方法中二段式加热采用两个温度较低的温度段，在较低的温度下实现砷的快速脱除，能够最大程度地避免硫的挥发损失。在第一温度段中，主要进行热解反应，砷在第一温度段中大量热解或氧化挥发，实现高效的脱砷，而在后续的第二温度段过程中，残余的碳源物质继续发生碳氧反应，产生的活性金属产生固硫作用，提高所制得精矿中的硫含量，避免硫的损失。作为优选，所述的含硫的酸性水溶液中硫元素的浓度为0.5～1mol/L，所述的含硫的酸性水溶液的添加量为铜精矿中砷质量的5％～15％。所述的含硫的酸性水溶液为硫酸、亚硫酸中的一种的水溶液或两种的混合水溶液。第一温度段处理过程中雾化喷洒含硫的酸性液，能够形成含硫气氛、实现低氧分压热解的环境，从而抑制铜精矿中主要元素硫的损失。特别是，在高温段硫的挥发趋势大幅增加，控制浓度、硫源和含硫的酸性液的使用量，能够有效避免硫的过渡挥发，避免不利的负面影响产生。在上述添加量条件下，能够有效抑制铜精矿中的硫的不均匀挥发问题发生。添加量过低会导致砷的脱除效率下降；添加量过高时，则会导致铜精矿的氧化剧烈，导致铜精矿的品质急剧下降，并且使得硫产生极大的损耗。作为优选，所述的第二温度段的温度比第一温度段的温度至少高50℃，所述的第一温度段和第二温度段的总保温时间为40～80min。在上述条件下进行升温处理具有最优的热处理脱砷固硫效果，当第一温度段的保温时间过长时，会产生铜精矿的局部不均匀氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将铜精矿与碳源混合，在保护气氛中进行二段式加热，第一温度段500～600℃保温20～60min，雾化喷洒含硫的酸性水溶液；第二温度段600～800℃保温20～60min；砷挥发进入气相形成含砷炉气，对含砷炉气进行过滤分离分别回收精矿及砷化物冷凝物。/n

【技术特征摘要】
1.一种铜精矿脱砷及抑制硫损失的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将铜精矿与碳源混合，在保护气氛中进行二段式加热，第一温度段500～600℃保温20～60min，雾化喷洒含硫的酸性水溶液；第二温度段600～800℃保温20～60min；砷挥发进入气相形成含砷炉气，对含砷炉气进行过滤分离分别回收精矿及砷化物冷凝物。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铜精矿与碳源的质量比为1：0.005～0.02。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的铜精矿为中位粒径D50≤200目的颗粒状或粉状，所述的碳源为中位粒径D50≤200目的粉状；所述的碳源为焦炭粉、烟煤和无烟煤粉中一种或两种以上的混合物。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的含硫的酸性水溶液中硫元素的浓度为0.5～1mol/L，所述的含硫的酸性水溶液的添加量为铜精矿中砷质量的5％～15％。


5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伟力，向双清，
申请(专利权)人：向双清，
类型：发明
国别省市：广东;44